硅孔雀石在常规的浮选工艺过程中难回收原因研究

徐晓会

(华北理工大学研究生学院，河北 唐山 063210)

硅孔雀石是一种具有较高工业价值的铜矿资源，其资源量在氧化铜矿中仅次于孔雀石位居第二位，含铜量一般可以达到35%左右。然而在常规的浮选工艺过程中硅孔雀石直接进入尾矿被弃掉，造成了铜矿资源的严重浪费。现阶段处理氧化铜矿的主要方法为硫化-黄药浮选法，而硅孔雀石在该体系下不能被回收利用，本文在硫化—黄药浮选体系下，通过浮选实验研究了硅孔雀石在硫化-黄药浮选体系、铵盐-硫化-黄药浮选体系及在磷酸乙二胺-硫化-黄药浮选体系下的浮游特性，结合相关文献进而分析了硅孔雀石在常规的浮选工艺过程中难回收的原因[1-4]。

1 实 验

1.1 矿物样品与试剂

硅孔雀石纯矿物试样来自非洲某氧化铜矿，将块矿清洗除泥，自然风干后在无污染的条件下进行手碎、挑纯，然后在研钵内磨细至-0.074+0.043 mm范围内，置于磨口瓶中，供实验使用。其化学多元素分析见表1。

表1 硅孔雀石纯矿物的化学多元素分析结果/%Table 1 Chemical analysis of pure minerals of chrysocolla samples

本实验中所用磷酸乙二胺为实验室自制，为分析纯、异戊基黄药为工业纯、Na2S·9H2O及无机铵盐为分析纯、实验用水为蒸馏水。

1.2 实验方法与仪器

在Hallimond管中进行硅孔雀石无沫浮选实验研究。每次称取0.5 g硅孔雀石放入50 mL烧杯中进行调浆，向盛有试样的烧杯中依次加入调整剂、捕收剂并分别搅拌若干分钟，转速控制在750 r/min；将调好的矿浆转入Hallimond管内并加入去离子水至管内溶液体积为50mL，进行充氮浮选，充气量为60～65 泡/min，调浆时的矿浆固液比约为浮选时的6倍。在硅孔雀石浮选实验结果计算过程中，硅孔雀石的上浮率采用上浮矿物的重量百分数来进行表示。为了减少误差，每组实验至少重复三次，实验结果参照前后趋势取平均值。

2 结果与分析

2.1 硫化-黄药浮选体系

在pH值为10，异戊基黄药用量为5×10-3mol/L的条件下，研究了硫化用量对硅孔雀石浮选的影响。

图1 硫化钠对硅孔雀石浮选的影响Fig.1 Effect of sodium sulfide dosage on flotation of chrycosolla

由1图可知，在整个范围内硅孔雀石的回收率都非常低，在硫化钠用量为1.5×10-3mol/L时出现回收率的最高点。

2.2 无机铵盐-硫化-黄药浮选体系下

选用多种无机铵盐作为硅孔雀石的硫化促进剂，研究其在硫化-黄药浮选体系下的浮游特性。以下实验均在pH值为10的条件下，采用相同的药剂用量：异戊基黄药用量为5×10-3mol/L，硫化钠用量为1.5×10-3mol/L，只改变铵盐用量。

选取多种常见的无机铵盐，无机铵盐有：氟化铵（NH4F）、氯化铵（NH4Cl）、硝酸铵（NH4NO3）、磷酸二氢铵（NH4H2PO4）、碳酸氢铵（NH4HCO3）、碳酸铵（(NH4)2CO3）、硫酸铵（(NH4)2SO4）、草酸铵（(NH4)2C2O4）、磷酸氢二铵（(NH4)2HPO4）。

由图2可以看出在含有一个铵根离子的铵盐在全范围内，对于硫化的促进效果都比较差，硅孔雀石的回收率最高才能达45%左右。其中碳酸氢铵在全范围药剂用量条件下回收率均明显优于其他铵盐，并且随着用量的增加还有不断上升的趋势。但是回收率比较低，达不到可以回收利用的条件。

图2 铵盐对硅孔雀石浮选的影响Fig.2 Effect of ammonium dosage on flotation of chrycosolla

由图2可以看出，在含有两个铵根离子的铵盐在全范围内，对于硫化的促进效果都比较差，硅孔雀石的回收率最高才能达37%左右。碳酸铵与磷酸氢二铵回收率要明显高于其他两种铵。在用量为5.5×10-3mol/L之前，磷酸氢二铵优于碳酸铵。在5.5×10-3mol/L之后，碳酸铵优于磷酸氢二铵，但四种铵盐的浮选效果均较差，回收率不高。

2.3 磷酸乙二胺-硫化-黄药浮选体系

选用磷酸乙二胺作为硅孔雀石的硫化促进剂，在pH值为10，硫化钠用量为1.5×10-3mol/L，异戊基黄药用量为5×10-3mol/L的条件下，研究了磷酸乙二胺对硅孔雀石浮选的影响。

由图3可知，硅孔雀石的回收率曲线出现了反复波动的现象。在较低浓度条件下，硅孔雀石回收率非常低。随着磷酸乙二胺用量不断增加在3×10-3mol/L时，硅孔雀石的回收率达到最大值，当用量到达6×10-3mol/L时，再次出现峰值，但回收率没有之前峰值高，继续增加用量，回收率不断下降。即表现出高浓度的磷酸乙二胺对硅孔雀石的抑制作用。但磷酸乙二胺表现出了对硅孔雀石较强的硫化促进作用，硅孔雀石的回收率最高可达到83%左右。

图3 磷酸乙二胺用量对硅孔雀石浮游特性的影响Fig .3 Effect of EDP dosage on flotation of chrycosolla

在该体系下，申培伦[5]研究指出在磷酸乙二胺—硫化—黄药浮选体系下，选用丁基黄药，以及磷酸乙二胺用量在较小范围（数量级10-5）时，磷酸乙二胺对孔雀石的促硫化效果非常明显，当磷酸乙二胺的用量大于一定的程度（数量级10-4）时，磷酸乙二胺的加入开始恶化孔雀石矿物的浮选效果。实验现象说明了磷酸乙二胺用量在一定范围内时是氧化铜矿有效的促硫化剂；当磷酸乙二胺用量过大时，它将成为氧化铜矿的抑制剂。而在本实验中磷酸乙二胺在低用量的条件下，对硅孔雀石基本没有促进硫化的作用，能够达到促硫化硅孔雀石的数量级为10-3，远远超过了促硫化孔雀石的范围，并且已经对孔雀石产生了强烈的抑制作用。

3 结论

（1）在单一的硫化-黄药浮选体系下，硅孔雀石的回收率非常低，证明在该体系下硅孔雀石不能被有效回收。

（2）在铵盐-硫化-黄药浮选体系下，无机铵盐对硅孔雀石的促硫化效果非常差。因此在实践生产过程中选择无机铵盐，并不能对硅孔雀石产生促硫化效果。

（3）在磷酸乙二胺-硫化-黄药浮选体系下，磷酸乙二胺在低用量的条件下，对硅孔雀石基本没有促进硫化的作用，用量能够达到促硫化硅孔雀石，远远超过了促硫化孔雀石的范围，并且已经对孔雀石产生了强烈的抑制作用。因此，这些都可能是硅孔雀石在实践生产过程中无法通过浮选方法被回收利用的原因。