鄧禾淼(銅陵有色金屬集團控股有限公司冬瓜山銅礦， 安徽 銅陵 244000)

1 前言

電石渣是以氫氧化鈣[Ca(OH)2]為主要成分的工業(yè)廢渣，若存儲管理不當，將造成土地嚴重鈣化，對本地生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。電石渣可以作為水泥、建筑材料、化工生產(chǎn)及三廢治理等行業(yè)的原料，可替代部分天然石灰石。電石渣的資源化利用不僅具有經(jīng)濟效益，還具有良好的環(huán)境效益，近年來備受企業(yè)及市場的青睞[1-2]。本文根據(jù)電石渣的性質(zhì)，研究其在銅硫鐵礦浮選中作為抵制劑的作用效果。

銅硫鐵礦礦山面臨的共性問題是銅礦物與黃鐵礦、磁黃鐵礦的浮選分離，分離效果的好壞直接影響選礦的技術(shù)指標。目前應用較多的黃鐵礦、磁黃鐵礦抑制劑主要為石灰[3-4]。本文針對某礦石開展了工藝礦物學研究、抑制劑用量試驗、閉路試驗，并估算經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

2 試驗研究

2.1 礦石性質(zhì)

試驗礦石為某矽卡巖型銅礦，主要金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦及磁鐵礦等，主要脈石礦物有石英、石榴石、蛇紋石、滑石等。礦石中有價元素為銅、硫、鐵及金銀，礦石多元素分析結(jié)果見表1，礦石中礦物種類及含量見表2，銅的化學物相分析見表3。

表1 礦石多元素分析結(jié)果

表2 礦物種類及含量

表3 礦石中銅的化學物相分析結(jié)果

圖1 黃銅礦呈不規(guī)則狀嵌布在脈石礦物中

對該礦石主要礦物的嵌布特征進行了研究，黃銅礦是礦物中最主要的銅礦物，也是最主要的回收對象。主要呈不規(guī)則狀浸染分布于脈石礦物中如圖1所示，黃銅礦與磁黃鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦關系密切，常與磁黃鐵礦、黃鐵礦緊密共生，多沿磁黃鐵礦、黃鐵礦間隙充填，有時呈脈狀嵌布于磁黃鐵礦中如圖2所示，有時呈微細粒包體嵌布在黃鐵礦及磁黃鐵礦中。黃銅礦與磁鐵礦關系也較密切，常充填在磁鐵礦顆粒間隙中形成復雜的嵌布關系；磁黃鐵礦是礦石中主要硫化物之一，主要呈不規(guī)則狀嵌布于脈石礦物中，磁黃鐵礦與黃銅礦關系密切，黃銅礦常充填在磁黃鐵礦集合體間隙中，交代磁黃鐵礦如圖3所示。黃鐵礦是礦石中主要硫化礦物之一，主要呈不規(guī)則狀嵌布于脈石礦物中如圖4所示，其次呈自形、半自形晶結(jié)構(gòu)，有時呈脈狀產(chǎn)出，粗粒黃鐵礦常具壓碎結(jié)構(gòu)。黃鐵礦與黃銅礦、磁鐵礦關系密切，黃銅礦常沿黃鐵礦裂隙充填膠結(jié)交代黃鐵礦，在黃鐵礦集合體中又?？梢婞S銅礦包體，包體粒度一般為0.005～0.020mm。

圖2 黃銅礦與磁黃鐵礦、黃鐵礦的嵌布關系

圖3 磁黃鐵礦呈不規(guī)則狀產(chǎn)出，黃銅礦充填在裂隙中

圖4 黃鐵礦呈不規(guī)則狀嵌布于脈石礦物中

2.2 試驗藥劑

試驗用抑制劑為電石渣、石灰(分析純)，捕收劑為A3(酯類捕收劑)、A4(硫氮類捕收劑)，電石渣成分分析結(jié)果見表4。

表4結(jié)果表明，電石渣的主要成分為Ca(OH)2，含量高達86%，其主要成分和乳化后的石灰相似，理論上可以取代石灰作為銅浮選時黃鐵礦、磁黃鐵礦的抑制劑和pH調(diào)整劑。

表4 電石渣成分分析結(jié)果

2.3 試驗結(jié)果分析

粗選試驗條件：磨礦細度為-0.074mm占70%，抑制劑分別為電石渣和石灰；捕收劑為A3，用量為45g/t(對原礦用量，以下同)，A4用量為5g/t。試驗結(jié)果如圖5、圖6、圖7所示。

圖5 粗選電石渣和灰用量試驗結(jié)果

圖6 精選電石渣和石灰用量試驗結(jié)果

圖7 不同抑制劑銅精礦含硫

由圖5可以看出，電石渣與石灰相同用量時礦漿pH值相同，兩者調(diào)節(jié)pH值作用相當；添加電石渣和石灰作用規(guī)律相同，隨著電石渣或石灰用量的增加，粗精礦銅品位逐步提高，銅回收率呈現(xiàn)先增加后降低趨勢，用量在3 000g/t(礦漿pH為12.0)時粗選指標最佳。電石渣作調(diào)整劑，相同用量時選別指標與石灰接近，由此可見，電石渣可替代石灰用作為銅粗選的pH調(diào)整劑及硫礦物抑制劑。

將粗選泡沫進行精選，精選抑制劑分別為石灰和電石渣，不再添加其他藥劑，研究這兩種抑制對銅精礦品位和銅作業(yè)回收率、銅精礦含硫、硫作業(yè)回收率的關系。試驗結(jié)果分別如圖6、圖7所示。

由圖6、圖7可以看出，電石渣與石灰在銅精選作用表現(xiàn)一致，隨著抑制劑用量增加(礦漿pH增加)，銅精礦品位呈現(xiàn)增加趨勢，但銅精選回收率呈降低趨勢，電石渣和石灰用量均為2 000g/t(礦漿pH為12.4)時選指標最佳；隨著抑制劑用量增加(pH增加)，銅精礦含硫呈降低，但硫回收率降低明顯，說明硫礦物得到有效抑制。

電石渣和石灰分別作調(diào)整劑(分點添加)進行閉路試驗，試驗流程如圖8所示，結(jié)果見表5。

由表5可知，該銅硫鐵礦采用電石渣作抑制劑獲得銅精礦品位19.56%，回收率90.91%的技術(shù)指標，與石灰作抑制劑選別指標相當。

綜上所述，電石渣可替代石灰用作銅硫礦的抑制劑。

3 電石渣用的作用機理分析

電石渣抑制磁黃鐵和黃鐵礦的機理如下(考慮藥劑添加方便，研究作用機理時捕收劑僅使用丁基黃藥)：

圖8 閉路試驗流程

表5 閉路試驗結(jié)果

(1)電石渣通過提高礦漿pH值，降低磁黃鐵礦和黃鐵礦的可浮性。

電石渣既是磁黃鐵礦和黃鐵礦的抑制劑，也是礦漿的pH調(diào)整劑，浮選礦漿中添加電石渣將導致礦漿的pH值發(fā)生明顯的變化，磁黃鐵礦和黃鐵礦的表面性質(zhì)也發(fā)生了較大的變化。在添加了電石渣的礦漿中，隨著pH值的升高,磁黃鐵礦和黃鐵礦的可浮性迅速下降，而黃銅礦的可浮性變化不大。當?shù)V漿pH值大于12時，磁黃鐵礦和黃鐵礦受到較強的抑制。此時磁黃鐵礦和黃鐵礦表面可能生成了Fe(OH)2、Fe(OH)3等親水膜而產(chǎn)生抑制作用。圖9中數(shù)據(jù)與圖5中電石渣-銅品位、電石渣-回收率的曲線吻合，即隨著電石渣用量的增加，粗精礦銅品位逐步提高，銅回收率逐步增加，過量時對銅礦物回收率有一定的影響；與圖6中電石渣-銅品位、電石渣-硫回收率、圖7中電石渣-硫品位、電石渣-硫回收率的曲線吻合，即隨著電石渣用量增加(pH增加)，銅精礦品位呈現(xiàn)增加趨勢，銅精礦含硫呈降低趨勢，硫回收率明顯降低。

(丁基黃藥濃度為5×10-4mol/L, 起泡劑2#油濃度為25mg/L)圖9 電石渣用量對礦物回收率的影響

(2)黃銅礦和磁黃鐵礦、黃鐵礦表面因鈣離子吸附量的不同可浮性發(fā)生變化。采用原子吸收光譜對鈣離子在黃銅礦和磁黃鐵礦、黃鐵礦表面的吸附量進行了測定,結(jié)果表明，隨著電石渣用量的增加Ca2+在磁黃鐵礦、黃鐵礦表面的吸附量顯著增加，在黃銅礦表面的吸附量則增加緩慢。說明Ca2+和[CaOH]+能選擇地吸附于磁黃鐵礦、和黃鐵礦表面,改變其表面電性和親水性。

(3)電石渣通過改變捕收劑在礦物表面的吸附量從而擴大可浮性的差異。

采用紫外光譜法測定了不同電石渣用量時丁基黃藥在黃鐵礦表面的吸附量，結(jié)果表明，隨著電石渣用量的增加，丁基黃藥的吸附量迅速降低，表明Ca2+和[CaOH]+在黃鐵礦表面的吸附，阻礙了捕收劑的吸附，在黃鐵礦表明從而降低黃鐵礦的可浮性，而黃銅礦表面的吸附量變化不明顯。圖10中數(shù)據(jù)與圖6中電石渣-硫回收、圖7中電石渣-硫回收率的曲線吻合，即隨著電石渣用量增加(pH增加)，硫回收率明顯降低。

(丁基黃藥濃度為2×10-5mol/L)圖10 丁基黃藥在礦物表面吸附量與pH的關系

圖10中數(shù)據(jù)與圖6中電石渣-硫回收、圖7中電石渣-硫回收率的曲線吻合，即隨著電石渣量增加(pH增加)，硫回收率明顯降低。

4 效益估算

4.1 經(jīng)濟效益估算

兩種抑制劑成本估算結(jié)果見表6。

表6 兩種調(diào)整劑成本估算表

表6成本估算結(jié)果可知，使用電石渣作抑制劑成本0.70元/t，較石灰抑制劑低1.05元/t，按年處理礦石400萬t、抑制劑單耗3.5kg/t計，可節(jié)約成本420萬元/a，經(jīng)濟效益明顯。

4.2 環(huán)境效益

電石法PVC生產(chǎn)是電石渣的主要排放源。據(jù)統(tǒng)計，2017年中國PVC產(chǎn)量為1 790萬t，按固體廢物(電石渣)/聚氯乙烯(t/t)產(chǎn)排污系數(shù)約為 1.78(干基)估算，2017年僅電石法 PVC 生產(chǎn)中電石渣產(chǎn)生量約為2 549萬t[5-6]，電石渣取代石灰作為抑制劑，將變廢為寶，減少固廢2 549萬噸/a。同時減少石灰石的開采量約4 500萬t，減少石灰生產(chǎn)加工過程的環(huán)境污染。因此，環(huán)境效益十分顯著。

5 結(jié)論

(1)電石渣通過提高礦漿pH值降低磁黃鐵礦和黃鐵礦的可浮性，同時促使鈣離子在目的礦物表面吸附增強親水性，影響捕收劑的吸附造成黃鐵礦和磁黃鐵礦可浮性降低。

(2)電石渣做抑制劑，取得銅精礦品位19.56%，回收率90.91%的技術(shù)指標，與石灰作抑制劑指標相當，可替代石灰用作銅硫礦的抑制劑。

(3)將電石渣用于選礦抑制劑，對于保護環(huán)境、節(jié)約資源具有重要意義。