含镁硅酸盐矿物在硫化铜镍矿浮选分离体系中的行为机理研究

2018-07-12贺国春王飞龙龚强

世界有色金属 2018年9期

贺国春，王飞龙，龚强

（青海黄河矿业有限责任公司，青海格尔木 810016）

我国是世界上镍资源储量排在第六位的国家，其中绝大部分为硫化镍矿床，可以通过综合开发镍、铜等多族元素。地壳主要是由大量的含硅酸盐和氧化物的矿物组成的，所以在硫化铜镍矿中可以开采出大量含镁硅酸盐矿物。当然无论哪一地区的硫化铜镍矿中，矿石的组成成分是相类似的[1]。在硫化铜镍矿中，矿石容易泥化，有磁性，可浮性等特征，含镁硅酸盐矿物的浮选分离就可以紧紧围绕其特征而展开。

在矿产开采实际出发，硫化铜镍矿的浮选分离行为机理，主要是降低含镁硅酸盐矿物中杂质的含量，进而解决矿产资源中MgO含量高的问题。所以，从含镁硅酸盐矿物的特征出发，运用多种手段与方法探究硫化铜镍矿浮选分离含镁硅酸盐矿物行为机理，从而寻找到最高效、最便捷的硫化铜镍矿浮选分离方法，形成科学完整的矿产资源浮选分离流程。

1 影响硫化铜镍矿产浮选分离体系研究

根据国内外研究学者的研究资料显示，硫化铜镍矿浮选分离过程中，影响含镁硅酸盐矿物分离的机理作用途径主要由三类。第一类途径就是由于含镁硅酸盐矿物本身是具有可浮性，从而导致含镁硅酸盐矿物上浮到精矿中。第二类途径的作用过程就是含镁硅酸盐矿物矿泥附着在矿产资源表面而进入精矿，或者是含镁硅酸盐矿物矿泥被有用矿石的疏水絮团机械式的带入到精矿中。其中，含镁硅酸盐矿物覆盖在矿石矿物表面是影响硫化铜镍矿浮选分离的主要原因。第三类途径主要是运用添加适当的溶剂将存在于矿石矿物表面的含镁硅酸盐矿物进行溶解，使得含镁硅酸盐矿物表面活化，从而提高含镁硅酸盐矿石浮选速度。通过研究硫化铜镍矿产浮选作用行为基础，从而确定硫化铜镍矿浮选分离含镁硅酸盐矿物作用机理，进而提高含镁硅酸盐矿石浮选效率，获得纯度更高的矿石矿物资源。

2 含镁硅酸盐矿浮选行为理论分析

硫化铜镍矿中进行含镁硅酸盐矿石浮选分离行为理论基础分为两种，即：物理吸附和化学吸附。其中物理吸附就是通过分子间作用力或者静电力，使得吸附分子与含镁硅酸盐矿物表面不产生化学反应[2]。化学吸附就是指通过溶剂的添加，使得添加的溶液与含镁硅酸盐矿物表面形成化学键，两者之间进行电荷转移。

图1 含镁硅酸盐矿物分离效果与溶液浓度的关系

在硫化铜镍矿浮选分离过程中，人们为了提高浮选分离质量与效率，往往会选用添加溶液的方式让含镁硅酸盐矿物表面发生化学吸附，从而使得矿石矿物表面成分有选择性的上浮。

对蛇纹石进行动电位测量主要依据是矿石的电荷机理。含镁硅酸盐矿物在水中表面通过H+的吸附在矿石表面形成质子化，使得含镁硅酸盐矿物接触水的表面带正电荷。当含镁硅酸盐矿物在不同酸碱度的溶液中时，形成的质子化表面数量会发生变化，从而出现正电荷表面数量变化，当含镁硅酸盐矿物表面正电荷与负电荷表面数量相同时，其溶液PH值就是蛇纹石便面的零电位。

观察图1含镁硅酸盐矿物浮选分离效果在不同溶液中的差异，可以看出，当任意一种溶液浓度增加到某一数值时，含镁硅酸盐矿物浮选分离效果将基本不变。

3 硫化铜镍矿浮选分离中吸附作用

含镁硅酸盐矿物吸附行为机理仍然是化学和物理两类方式，溶液与含镁硅酸盐矿物的作用力大小是两类吸附方式之间的主要差别[3]。其中化学吸附主要是参照吸附分子与矿物之间距离短易于形成电子关系，形成化学键的特性，具有选择性的强吸附能力，不容易解吸；然而物理吸附主要就是参照吸附分子与矿物之间距离远，具有吸附能力较差，选择性较差、吸附物容易解吸的特性。两种吸附方式主要是从相对立的作用与功能来实现含镁硅酸盐矿物在硫化铜镍矿中进行浮选分离的。含镁硅酸盐矿物吸附量的计算方法主要是通过溶液浓度计算出含镁硅酸盐矿物表面吸附溶液的浓度，然后再计算出含镁硅酸盐矿物的表面积从而计算出特定溶液在含镁硅酸盐矿物表面吸附量。根据数据资料显示，随着特定溶液浓度增加，含镁硅酸盐矿物表面吸附量基本保持不变。但是将两种不同的特定溶液进行对比，可以发现不同的特定溶液在含镁硅酸盐矿物表面吸附能力强弱存在差别。因此，在硫化铜镍矿浮选分离中要吸附能力强的特定溶液。

4 优化硫化铜镍矿浮选分离体系的行为机理

通过研究硫化铜镍矿中影响含镁硅酸盐矿物浮选分离机理，在进行矿石矿物资源采集实践过程中，需要不断优化硫化铜镍矿浮选分离行为作用机理。具体的实践操作可以是进行快速浮选、分速浮选、分离浮选等等。其中，重点采用的方法就是分速浮选，其行为机理就是根据含镁硅酸盐矿物中颗粒浮选速度的不同而进行分速浮选。矿石矿物所包含的颗粒种类是多种多样的，虽然颗粒之间相互作用、作用方式复杂，但是颗粒之间必然存在浮选速度上的差异。浮选速度快的颗粒，在短时间就可以迅速上浮，这时要充分遵循早收快收，尽可能在较短的时间完成对有用矿物矿石的收集，避免含镁硅酸盐矿物表面矿泥对有用矿石矿物收集过程的影响。