金属阳离子对铜锌硫化矿浮选行为影响的研究

摘 要： 铜锌硫化矿的浮选过程中，矿浆中必然存在一些金属离子或无机阴离子，矿物本身也可能会发生溶解而释放一些离子于矿浆中，影响矿物浮选。本文通过单矿物浮选试验实验，在烯丙基己基硫氨酯捕收剂体系下，考察了金属离子对黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿浮选行为的影响。结果表明，在pH=2～12内，Ca²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺对黄铜矿浮选性能没有影响，Cu²⁺对闪锌矿和黄铁矿浮选具有明显的活化作用，Fe³⁺对闪锌矿的浮选性能没有影响。pH<11时，Ca²⁺能够促进闪锌矿与捕收剂的作用，当pH值pH为12时，Ca²⁺对闪锌矿浮选具有抑制作用。pH<6时，Fe²⁺对闪锌矿浮选没有影响，pH>6时，Fe²⁺对闪锌矿浮选有一定的活化作用。Ca²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺对黄铁矿浮选有一定抑制作用，其中Ca²⁺抑制作用最强。

关 键 词：捕收剂；铜锌硫化矿；阳离子；浮选

中图分类号：TQ047 文献标志码： A 文章编号： 1004-0935（20202024）0×9-00001395-0×4

在铜锌矿物的浮选过程中，矿浆中存在一些金属阳离子或无机阴离子，矿物在破碎过程中本身也可能会发生溶解而释放一些离子于矿浆中，影响矿物的浮选效果^[1-5]。由于某些金属阳离子本身可作为矿物的活化剂或抑制剂，因此研究这些离子对矿物可浮性的影响规律，有助于消除和利用金属离子的作用。本文研究了常见金属离子对黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿可浮性的影响，以期为矿物浮选分离提供依据。

1 试验实验部分

以烯丙基己基硫氨酯（简称HATC）为捕收剂，2#油为起泡剂，进行单矿物试验实验，考察矿浆pH值pH、捕收剂用量、金属离子（Cu²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺）等因素对黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿单矿物浮选性能的影响。

1.1 试验实验样品

试验实验用黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿均取自抚顺红透山铜矿，碎磨至0.074～0.038mm后用摇床重选、电子显微镜下挑选出纯矿物颗粒，低温烘干后作为浮选试验实验样。三种单矿物X射线衍射图矿物的XRD图谱见图1.11。

由图1可知，黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿纯矿物试样的XRD图谱中其他矿物的衍射峰非常少，且非常弱，因此，试样的纯度较高，满足实验要求。

由图1.1可知，黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿纯矿物试样的XRD图谱中其他矿物的衍射峰非常少，且非常弱，因此，试样的纯度较高，满足试验要求。

1.2 试验实验方法

纯矿物浮选试验实验在容积为30 mL的XFG型挂槽式浮选机上进行。每次取2 g矿样，加30 mL蒸馏水，搅拌（1180 r·/min^-1）2 min后；用HCl或NaOH调节pH值pH，搅拌2 min，依次加入捕收剂、2#油后搅拌2 min，充气1 min后开始浮选。泡沫产品和槽内产品分别烘干，称重，计算回收率。单矿物浮选实验流程浮选流程见图1.2。

2 试验结果与讨论

2.1 不同pH值pH条件下三种矿物的可浮性

在HATC用量为30mg·/L^-1，起泡剂松醇油用量为10mg·L^-1/L，HCl或NaOH为调整剂的条件下，矿浆pH对矿物浮选性能的影响得到矿浆pH值对矿物浮选性能的影响如图2.13所示。

由图2.13可知，当pH=2～10时，黄铜矿的回收率随着矿浆pH值pH的增大逐渐增加；当pH=10～12时，黄铜矿的回收率随着矿浆pH值pH的升高有所降低。在低pH值pH条件下，HATC对黄铜矿的捕收力稍差；强碱条件下，黄铜矿的回收率有所降低。当pH=2～8时，闪锌矿的回收率几乎没有变化；当pH>8时，闪锌矿的回收率逐渐降低，可浮性明显下降；当pH值pH为12时，闪锌矿的回收率仅为23.6%。当pH=2～10时，黄铁矿回收率随矿浆pH的增加变化不大；当pH>10时，黄铁矿的回收率逐渐降低，可浮性明显下降。HATC体系中，pH=9.5时，黄铜矿与闪锌矿的浮游差为38.4个百分点。HATC系列捕收剂分子中极性基团的C=S键及C-N键在不同pH介质中会发生相互转化，在酸性介质中，ATC系列捕收剂分子的极性基以硫羰基（C=S）形式存在，ATC分子通过C=S键或C-N键与黄铜矿发生相互作用^[6-7]。随着pH值pH的增加，黄铜矿的回收率慢慢上升，因为在碱性介质中，少量HATC分子中的硫羰基（C=S）会部分转化为硫醇型（C-SH），-—SH基团上的H易于解离，酸性增大，捕收剂分子同时具备C=S键、C-SH和C-N键，容易与矿浆的Cu²⁺发生相互作用，化学键的协同作用，使HATC分子螯合能力增强，黄铜矿的回收率增加。当pH值pH为12时，黄铜矿回收率明显下降，因为在强碱条件下，黄铜矿表面可能部分被氧化生成氢氧化铜水化膜，阻碍了捕收剂与矿物的相互作用，导致回收率降低。在实际铜锌矿石分离中，还应考虑Cu²⁺对闪锌矿活化的影响后^[8-9]，再确定矿浆pH值pH。

2.2 不同HATC用量条件下三种矿物的可浮性

固定矿浆pH值pH为9.5，松醇油用量为10mg·L^-1/L，HATC用量对矿物可浮性的影响得到HATC用量对三种单矿物浮选性能的影响如图2.24所示。

由图2.24可知，当HATC用量小于30mg·L^-1/L时，黄铜矿的回收率随HATC用量的增加快速增加。当HATC用量为20mg·L^-1/L时，黄铜矿的回收率为76.9%；用量在20mg/L～30mg·L^-1/L时，黄铜矿回收率变化不大；当用量大于30mg·L^-1/L时，黄铜矿的回收率略有降低，随着用量的增加，可能是因为捕收剂HATC中的正己醇含量增加所致^[10-12]，其对浮选起泡剂产生了一定抑制作用。闪锌矿和黄铁矿的回收率均随着捕收剂用量的增加而增加，HATC用量分别大于40mg/L、50mg·L^-1/L时，闪锌矿和黄铁矿的回收率趋于稳定。当HATC用量为20mg·L^-1/L时，黄铜矿的回收率为76.9%，闪锌矿的回收率为34.6%，黄铁矿的回收率为17.2%，此时黄铜矿与闪锌矿的回收差最大。因此，以HATC为捕收剂，最佳用量为20mg·L^-1/L。

2.3 金属离子对三种矿物可浮性影响

试验实验选择金属离子Cu²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，分别向矿浆中加入CuSO、FeCl、FeSO、CaCl溶液，固定用量为2×10^-4mo1·L^-1/L，捕收剂HATC用量为20mg·L^-1/L，松醇油用量为10mg·L^-1/L，金属离子对黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿可浮性的影响如图2.35～—图72.5所示。

由图2.35可知，在HATC体系中，当pH<8时，Cu²⁺对黄铜矿浮选略有抑制作用，这是因为HATC与Cu²⁺具有很强的络合作用，会消耗部分捕收剂分子，从而会影响HATC与黄铜矿相互作用，降低黄铜矿的回收率。当pH>8时，Cu²⁺对黄铜矿浮选性能没有任何影响。当pH>8时，Ca²⁺黄铜矿的浮选有一定的活化作用。在试验实验pH范围内，Fe³⁺、Fe²⁺对黄铜矿的浮选基本没有影响。

由图2.46可知，在HATC体系中，Cu²⁺对闪锌矿具有明显的活化作用，当pH>8时，闪锌矿的回收率明显降低，表明在碱性条件下，活化后的闪锌矿浮选受到抑制。当pH<11时，Ca²⁺能够促进闪锌矿与HATC的作用，使闪锌矿的回收率略有增加，当pH值pH为12时，Ca²⁺对闪锌矿具有一定抑制作用，此时Ca²⁺在溶液中形成了氢氧化钙沉淀，覆盖在闪锌矿表面使矿物疏水性减弱，导致回收率降低^[13-14]。在试验实验pH值pH范围内，Fe³⁺对闪锌矿的浮选性能没有影响。当pH<8时，Fe²⁺对闪锌矿的浮选没有影响；当pH>8时，闪锌矿的回收率有一定幅度增加，当pH值pH为12时，回收率增加更为明显，表明Fe²⁺对闪锌矿浮选具有一定活化作用。

由图2.57可知，在HATC体系中，在试验实验pH范围内，Cu²⁺对黄铁矿的浮选具有活化作用。加入Ca²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺后，黄铁矿的回收率略有降低，其对浮选黄铁矿有一定抑制作用，其中Ca²⁺抑制作用最强，Fe³⁺、Fe²⁺抑制作用大体相同。

4 3 结 论（结束语）

（1）新型捕收剂HATC对黄铜矿具有良好的浮选性能。在药剂用量为40mg·L^-1/L、pH值pH为9.5时，黄铜矿的回收率为71.5%；闪锌矿的回收率分别为42.1%；黄铁矿的回收率分别为24.9%

（2）捕收剂HATC体系中，当pH>8时，Cu²⁺对黄铜矿浮选性能没有任何影响，当pH<8时，Cu²⁺对黄铜矿略有抑制作用。在pH=2～12范围内，Cu²⁺对闪锌矿和黄铁矿具有明显的活化作用；Ca²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺对黄铜矿浮选没有影响；Ca²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺对浮选黄铁矿有一定抑制作用，Ca²⁺抑制作用最强；Fe³⁺对闪锌矿的浮选性能没有影响。

（3） HATC体系中，当pH<11时，Ca²⁺能够促进闪锌矿与HATC的作用，当pH值pH为12时，Ca²⁺对闪锌矿浮选具有一定抑制作用。当pH<8时，Fe²⁺对闪锌矿的浮选没有影响，当pH>8时，Fe²⁺的存在有利于闪锌矿的浮选。

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Study on the Effect of Metal Cations on the Flotation

Behavior of

Copper Zinc Sulfide Ores

LIANG Guoshuai

（Chifeng Dajingzi Mining Co..，Ltd.，Chifeng Inner MongoliaShenyang110819025250，China）

Abstract：In the flotation process of copper zinc sulfide ore， there isaresome metal ions or inorganic anions in the slurry， and the mineral itself may also dissolve and release some ions in the slurry， affecting mineral flotation. Inthis article，investigates the effect of metal ions on the flotation behavior of chalcopyrite， sphalerite， and pyrite in the system of allyl hexyl thiocarbamate collector was investigated through single mineral flotation experiments. The results indicatedthat within the pH range of 2-～12， Ca²⁺， Fe³⁺，and Fe²⁺have had no effect on the flotation performance of chalcopyrite， Cu²⁺has had a significant activation effect on the flotation of sphalerite and pyrite， while Fe³⁺has had no effect on the flotation performance of sphalerite. When pH<was below 11， Ca²⁺can could promote the interaction between sphalerite and collectors， and when pH is was 12， Ca²⁺has had an inhibitory effect on sphalerite flotation. When pH<was below 6， Fe²⁺has had no effect on the flotation of sphalerite， while when pH>was higher than 6， Fe²⁺has had a certain activation effect on the flotation of sphalerite. Ca²⁺， Fe³⁺，and Fe²⁺have had a certain inhibitory effect on pyrite flotation， with Ca²⁺having the strongest inhibitory effect.

Key words：Collector; Copper zinc sulfide;Cation; Flotation