异丁基黄药对黄铜尾矿有价元素铜的浮选技术研究

李燕怡 刘明宝 郭晋邑 杨金星

（1商洛学院化学工程与现代材料学院/陕西省尾矿资源综合利用重点实验室2商洛学院化学工程与现代材料学院 陕西商洛 726000）

异丁基黄药对黄铜尾矿有价元素铜的浮选技术研究

李燕怡1刘明宝2郭晋邑2杨金星2

（1商洛学院化学工程与现代材料学院/陕西省尾矿资源综合利用重点实验室2商洛学院化学工程与现代材料学院 陕西商洛 726000）

随着经济、科技的不断发展，全世界对铜的需求量也不断增加，铜矿开采加剧造成尾矿堆积使环境污染加剧、资源浪费日益严重，铜矿资源开展二次利用就很有意义。选择“磨矿—浮选”的工艺流程进行浮选，再利用控制变量的方法，通过实验确定对铜尾矿最佳的浮选条件，实验结果包括最佳工艺条件，包括测定磨矿细度95%，捕收剂异丁基黄药的用量150 g/t，起泡剂二号油的用量40 g/t，抑制剂氧化钙用量1.5 g/Kg，分散剂碳酸钠的用3.0 g/Kg。最红可获得铜品位为2.10%、回收率为59.98%的铜精矿。

铜尾矿浮选；捕收剂；抑制剂；起泡剂；分散剂

1 引言

铜矿资源在电子产业和军工产业都有举足轻重的地位，铜矿资源的利用程度对提取技术和资源循环发展提出了高标准高要求[1,2]。出于可持续发展战略考虑，对已开发铜尾矿资源进行资源二次利用也是实现资源循环的新途径[3]。尾矿堆积在矿产开采区域形成大量固体废弃物，所含的重金属离子经过地表径流严重影响矿区植被生长，长期堆存同时也造成河流、地下水污染等严重的环境问题，当前尾矿再利用的途径非常多，比如建筑免烧砖、加气混凝土、墙体保温材料等等。出于尾矿资源的高附加值循环利用以及水资源的保护出发，有价元素回收的高效浮选技术值得探索。选择“铜硫混浮—铜硫混合精矿再磨再分离”工艺[4,5]。决定浮选效率的关键因素还包括浮选药剂和调整剂[6,7]。浮选药剂的加入能最大化提高浮选效率[8]，调整剂作为浮选条件控制药剂，通过改变浮选体系的酸碱度、起泡程度来调控整个浮选过程[9]。从工艺选择到药剂使用都直接影响对矿物元素的提取效果，确定最佳条件保证最佳的资源利用率，短期可以获得较优的工业化路线，长远来看对矿产资源利用效率的提高具有指导意义[10,11]。利用控制变量法，确定最佳浮选条件，包括测定磨矿细度，捕收剂种类和用量，起泡剂用量，抑制剂用量，分散剂用量。提高对铜尾矿的经济价值。

2 实验结果与讨论

2.1 实验药品及仪器

实验研究中所用试剂及仪器包含工业纯级异丁基黄药（C5H9NaOS2）、工业纯级二号油（C24H38O4）、分析纯氧化钙、碳酸钠；赛多利斯科学仪器有限公司电子天平（BSA2202S-CW）、南昌市恒业矿冶机械厂单槽式浮选机（XFD-3L型）、上海精宏实验设备有限公司标准筛（200目标准筛）、江西省恒诚选矿设备有限公司锥形球磨机（XMQ-240×90）等等。此外，实验中还用到容量瓶，烧杯，移液管，玻璃棒，注射器，洗瓶等仪器。

2.2 矿样的物相表征及分析

矿样及其性质矿样取自陕西某铜矿尾矿，尾矿中含铜含量0.12%。主要金属矿物及矿样的化学多元素物相分析见图1所示。

2.3 磨矿细度对浮选试验的影响

合理的细度既要保证矿物充分分离，又要避免过分粉碎。研究在不同磨矿细度下的浮选结果。捕收剂80g/t，起泡剂30g/t。将不同时间段磨矿的式样进行200目的标准筛筛选。浮选结束后将浮选产物烘干称重，试验结果如图2所示。

结果表明此铜尾矿的浮选回收率跟随着磨矿细度的上升而下降，铜的品位随着磨矿细度的上升先上升后下降形成一个峰值，铜的品位达到了0.51%，铜的回收率也很高，浮选效果良好。由于尾矿中铜的嵌布不均匀，铜结合率高，容易上升的粗粒铜与硫化铜只占有极少部分，所以铜会随着磨矿系度的增加回收率却会下降而品位却会上升后下降形成峰值。综合考虑选取磨矿细度在74μ比例95%为宜。

图1 原矿物相分析

图2 磨矿细度实验

2.4 捕收剂条件实验

捕收剂在矿物表面的作用有物理吸附、化学吸附和表面化学反应。异丁基黄药是一种常见的捕收剂，他的应用很广泛图4是异丁基黄药对尾矿回收率及其品位的影响。通过改变捕收剂异丁基黄药的用量来确定捕收剂的最佳浓度。每次浮选捕收剂浓度分别为40g/t，80g/t，150g/t，200g/t，250g/t，300g/t起泡剂浓度为30g/t浮选时间为浮选时间为5min，试验结果如图3所示。

图3表明当捕收剂用量在150g/t时品味最高0.55%，同时回收率也为最高22.20%。铜品位和回收率整体成先上升后下降的趋势，由于试样中含有黄铁矿在增加捕收剂用量会将一些可浮性较好的黄铁矿浮出，影响到了铜精矿的品位与回收率所以当捕收剂用量为150g/t时为异丁基黄药作为捕收剂的最佳添加量。

2.5 抑制剂条件实验

抑制剂可减缓聚合反应。试验中抑制剂为氧化钙，pH大于8.5时可以有效地抑制黄铁矿与氧化的黄铁矿表面作用生成亲水的氢氧化铁薄膜Fe(OH)2和Fe(OH)3。本身还可以调节pH使矿浆呈碱性使矿泥聚沉，一定程度上能够消除矿泥对矿粒附着的有害作用，而且合理地使用石灰还能使泡沫保持一定的黏度而有适当的稳定性。实验结果见图4。

结果表明当氧化钙使用量为1.5g/Kg时品位最高1.92%同时也为回收率最高值57.96%。所以当抑制剂用量为1.5g/Kg时为氧化钙作为抑制剂的最佳添加量。

图3 捕收剂用量实验

图4 抑制剂用量试验

2.6 分散剂条件实验

分散剂可使矿粒之间的排斥力和矿粒表面的负电性增强，矿粒表面呈现强的亲水性，防止矿粒聚结。分别依次将不同质量的碳酸钠与等量尾矿矿样一并研磨，至尾矿粒度-200目占95%，最后将浮选产物烘干称重，试验结果如图5所示。

结果表明随着碳酸钠用量的增加铜的品位增加当分散剂用量为3.0g/Kg时铜的品位达到最大值1.22%，同时回收率也随着增加到41.75%所以分散剂用量为3.0g/Kg时为碳酸钠作为分散剂的最佳添加量。

2.7 起泡剂条件实验

起泡剂可促使浮选矿浆中气泡的形成，加入后能够强烈地降低水的表面张力。以二号油为作为起泡剂。最后将浮选产物烘干称重，试验结果如图6所示。结果可知随着二号油用量的增加，铜尾矿回收的铜的品位先增加后减少当起泡剂用量为40g/t时达到最大值为2.10%，同时也达到了回收率的最大值59.98%。因为起泡剂应有一个最佳溶浓度，如果浓度过低起泡速度缓慢难以被浮选机刮板刮下，如果浓度过高药耗亮增大形成浪费，而且泡沫量形成过多但不持久。所以起泡剂用量为40g/t时为二号油作为起泡剂的最佳添加量。

图5 分散剂用量试验

图6 起泡剂用量试验

结语

本研究以商洛铜尾矿为对象，以丁基黄药、二号油、氧化钙、碳酸氢钠等实验药剂。利用控制变量法，通过实验确定对该地铜尾矿获得铜精矿的最佳浮选条件。经多元素及物相分析表明商洛某铜矿尾矿中的铜氧化率高，结合率高，品位低仅为0.12%，并且泥化严重，分离难度较大。尾矿中的主要矿石有黄铜矿，黄铁矿，辉铜矿，主要金属矿物为黄铜矿，黄铁矿，辉铜矿等，脉石矿物主要有硅盐和铝盐。黄铜矿与黄铁矿成共生关系密切，呈细粒微细粒不均匀嵌布，难以单体解离，为提高其回收效果，浮选前必须进行磨矿用以提高铜矿物的解离度。在磨矿细度为-200目占95%的情况下，采用了四次精选的开路试验结果表明:异丁基黄药用量为150g/t，氧化钙用量为1.5g/Kg，碳酸钠用量为3.0g/Kg，起泡剂用量为40g/t,矿浆浓度为50%，浮选时间为5min的条件下可以得到品位2.10%的精铜矿，铜的回收率为59.98%。

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The Technology Reseaech of Flotation on Copper Tailing by Isobutyl yellow

Li Yanyi1Liu Mingbao2Guo Jinyi2Yang Jinxing2

（1 ShangLuo University College of Chemical Engineering and Modern Materials/Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources 2 College of Chemical Engineering and Modern Materials）

With the continuous development of economy,science and technology,the world is also increasing demand for copper,copper mining aggravate tailings stacking exacerbated the environmental pollution and resource waste is becoming more and more serious.Chooses the process flow of“grinding and flotation” according to the mineral characteristics.Us the method of control variables,the flotation of copper tailings best conditions were determined through the experiment,including the determination of 95%grinding fineness,the collectordosage of isobutyl xanthate is150 g/t,the dosage of the no.2 oil is 40 g/t,the dosage inhibitor calcium is 1.5 g/Kg,the dosage of dispersant sodium is 3.0 g/Kg.Eventually concentrate was recovery 59.98%in series tests.

Recycling of Copper tailings;Collectors;Inhibitors;Foaming agents;dispersant

李燕怡，女（1987.8-），硕士研究生，讲师，研究方向，无机非金属材料合成。

项目支持陕西省技厅项目：《商洛市典型尾矿资源综合利用关键技术研究与产业化应用示范》2012KTDZ02-02-04丹凤县科技局项目：《丹凤皇台铜尾矿中主要金属元素回收技术研究》DK-2014-1