抑制劑EMY-01在高黏土型黃鐵礦浮選分離中的應用

趙開樂 閆 武 楊偉衛(wèi) 顧幗華 康博文 鄧 建 高志勇

（1.中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041；2.中國地質(zhì)調(diào)查局金屬礦產(chǎn)資源綜合利用技術研究中心，四川 成都 610041；3.中南大學資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083；4.湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊，湖北 大冶 435000）

黏土礦物是含鋁、鎂、水的硅酸鹽礦物總稱，其質(zhì)地柔軟、粒度細小，且結構復雜、礦物種類繁多，主要包括高嶺石、葉蠟石、蒙脫石、伊利石、綠泥石、滑石等層狀結構鋁硅酸鹽礦物［1-5］。以脈石形式存在的黏土礦物，呈現(xiàn)易浮易泥化的特點，采用常規(guī)浮選法回收目標礦物時，機械夾雜嚴重，導致精礦品位和回收率較低［6］。此外，由于礦漿中的細粒黏土礦物比表面積大、質(zhì)量小，導致黏土礦物抑制劑專屬性下降且用量大。因此，有必要針對該類型礦物開發(fā)具有針對性的高效抑制劑。

當前工業(yè)上應用最多的高分子有機抑制劑有古爾膠、羧甲基纖維素（CMC）及其他天然多糖［7］，這類天然分支多糖分子量高、分子鏈長、水溶液黏度大，易通過橋聯(lián)形式絮凝細粒脈石，達到高效抑制的效果［8］。研究發(fā)現(xiàn)［9-12］，細粒級蛇紋石和綠泥石具有可浮性，易通過泡沫夾帶進入精礦，而CMC及淀粉不僅能降低蛇紋石與綠泥石表面的疏水性，還可以對細粒級礦物產(chǎn)生一定的絮凝作用，增大顆粒的表觀粒度，從而減少其在泡沫中的夾帶，達到抑制上浮的目的；相較于CMC，無機抑制劑水玻璃在降低蛇紋石與綠泥石表面疏水性的同時，還會導致綠泥石顆粒分散，無法起到降低泡沫夾帶的作用。

基于前人的研究，筆者所在課題組進一步開展了黏土礦物高效抑制劑的相關研究工作。結果表明，高黏性古爾膠的橋連絮凝作用強，而國產(chǎn)葫蘆巴多糖膠結構以及黏度與古爾膠類似，有望成為進口古爾膠的理想替代品。相關研究人員首次將葫蘆巴多糖膠、葡聚糖和黃原膠等作為葉蠟石、滑石等易浮脈石礦物的抑制劑，取得了較好的抑制效果［13-15］。研究發(fā)現(xiàn)，葫蘆巴多糖膠、葡聚糖對滑石的抑制選擇性強；黃原膠主要以化學鍵合的方式，通過羧基作用于葉蠟石端面的Al原子，而在非極性底面則以氫鍵作用為主；以上3種多糖抑制劑中，以黃原膠的絮凝抑制效果最好，但需加強其水溶性。

為考察課題組研發(fā)的組合抑制劑EMY-01對黏土礦物的抑制效果，以西南某高黏土型黃鐵礦石為研究對象，通過浮選條件試驗及捕收劑與抑制劑作用順序調(diào)控技術，有效實現(xiàn)了該礦石的開發(fā)利用，研究結果可為黏土礦物高效抑制劑的應用推廣提供數(shù)據(jù)支撐。

1 礦石性質(zhì)

西南某高黏土型黃鐵礦石儲量達數(shù)億噸，經(jīng)濟價值可觀。礦石中主要含有的4種元素為S、Fe、Al、Si，總含量高達83.65%；S品位為15.53%、有效S含量14.98%，同時含有1%的C；Ca、Mg、K、Na等元素含量較少，重金屬元素微量；金屬礦物主要為黃鐵礦，占比為30.1%，非金屬礦物主要為鋁硅酸鹽類黏土礦物，其中葉蠟石和高嶺石含量較高，二者合計占53%。由此可見，該礦石屬于高黏土型低品位黃鐵礦石。

在礦石化學組成和物質(zhì)組成研究的基礎上，對礦石進行了掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜分析（EDS）面分析，結果見圖1。結合圖1可知，礦石中主要元素的賦存狀態(tài)表現(xiàn)出如下特征：

（1）S元素主要賦存于黃鐵礦中，S與Fe的分布規(guī)律一致。

（2）Si元素主要賦存于以葉蠟石、高嶺石、水鋁石為代表的脈石礦物中，其分布規(guī)律和Al元素基本一致。

工藝礦物學研究還發(fā)現(xiàn)，礦石中的黃鐵礦或聚集成不規(guī)則的斑團，或呈較稠密的分散星點不均勻地分布于葉蠟石、高嶺石等黏土礦物間，它們混雜鑲嵌，嵌布關系復雜，導致黃鐵礦全粒級深度浮選難度極大；與此同時，礦石中以葉蠟石、高嶺石為主的脈石礦物因碳染，具有較好的可浮性。以上特性增加了硫硅浮選分離的難度。

2 試驗方案

工藝礦物學研究結果表明，礦石中含有大量易泥化且可浮性較好的葉蠟石、高嶺石等，而葉蠟石粘附于泡沫，隨泡沫上浮的難易程度與其細度相關，粒度越細，越易上浮。因此，為了更好地實現(xiàn)黃鐵礦與黏土礦物的有效分離，浮選過程中需要使用選擇性較強的高效抑制劑。前期探索試驗發(fā)現(xiàn)，常見的水玻璃、六偏磷酸鈉、CMC等抑制劑難以阻止葉蠟石上浮，導致硫精礦品位低，部分抑制劑甚至對黃鐵礦具有抑制作用。

本研究結合礦石的工藝礦物學特征及探索試驗結果，采用本課題組研發(fā)的高效抑制劑對葉蠟石進行抑制。同時為了進一步增強其抑制效果，將該抑制劑與我國自產(chǎn)的天然多糖膠（FGM）按照一定比例組合，由此得到黏土礦物的綠色高效組合抑制劑EMY-01，為考察其適用性，開展了磨礦細度、抑制劑比選、抑制劑用量等條件試驗，試驗流程如圖2所示。試驗中，為保證部分表面發(fā)生氧化的黃鐵礦上浮，在試驗過程中添加了一種有機活化劑HS-1及一種自制的醇類起泡劑。

3 試驗結果與討論

3.1 條件試驗

3.1.1 磨礦細度試驗

在浮選試驗研究前，為了了解該礦石適宜的分選粒度，結合工藝礦物學研究工作，首先進行了磨礦細度試驗。

在HS-1用量為800 g/t、EMY-01粗選+掃選用量為500+250 g/t、丁基黃藥粗選+掃選用量為200+90 g/t、醇類起泡劑粗選+掃選用量為50+30 g/t的條件下，考察了磨礦細度對黃鐵礦浮選指標的影響，結果見圖3。

由圖3可知，提高磨礦細度，硫粗精礦S回收率升高；當磨礦細度為-0.045 mm占91.16%時，硫粗精礦S品位最高為36.32%、S回收率為95.71%；繼續(xù)提高磨礦細度，硫粗精礦回收率趨于平緩，S品位下降。因此，確定后續(xù)試驗的磨礦細度為-0.045 mm占91.16%。

3.1.2 抑制劑比選試驗

在日常生產(chǎn)中，CMC、古爾膠等抑制劑對于葉蠟石等脈石礦物有較好的抑制作用。因此，為明確抑制劑EMY-01對比其他常規(guī)抑制劑是否具有優(yōu)勢，在磨礦細度試驗的基礎上，進行了抑制劑比選試驗（氧化古爾膠為自制低黏度、低分子抑制劑），結果見表1。

由表1可知，3種抑制劑中EMY-01的試驗指標最好，硫粗精礦S品位和回收率最高，分別為37.91%、95.41%，尾礦S品位最低，為0.78%。可見，EMY-01強化了對葉蠟石等易浮脈石的選擇性抑制，加上其特有的起泡性能，有效提高了礦物浮選的選擇性和硫化物的回收率，可作為抑制鋁硅酸鹽脈石的專屬抑制劑。

捕收劑和抑制劑在黃鐵礦表面會發(fā)生競爭吸附，捕收劑的優(yōu)先吸附可以阻止抑制劑在黃鐵礦表面的進一步吸附［16］。因此，基于巰基捕收劑不會在黏土礦物表面發(fā)生吸附，調(diào)控抑制劑和捕收劑的添加順序能夠進一步提升抑制劑在黃鐵礦與黏土礦物浮選分離中的選擇性抑制作用。在礦石浮選過程中，捕收劑先于抑制劑添加，有助于提高捕收劑和抑制劑發(fā)揮作用的選擇性，提高黃鐵礦與黏土礦物的浮選分離指標。

3.1.3 EMY-01用量試驗

為確定EMY-01的適宜用量，粗選用量選擇500 g/t、700 g/t、900 g/t、1 100 g/t，掃選用量減半，EMY-01粗選用量試驗結果見圖4。

由圖4可知，隨著EMY-01用量的增加，硫粗精礦S回收率增大，S品位先升后降；當EMY-01用量為900 g/t時，硫粗精礦S品位和S回收率分別達到38.70%、95.24%，效果較好。因此，確定后續(xù)試驗EMY-01粗選用量為900 g/t。

3.2 閉路試驗

在條件試驗及開路試驗基礎上，采用“捕收劑與抑制劑作用順序調(diào)控—強化選擇性抑制”的選硫方案，即以EMY-01為抑制劑，捕收劑先于抑制劑添加，在礦漿自然pH條件下進行試驗，試驗流程見圖5，結果見表2。

由表2可知，閉路浮選試驗獲得了S品位50.16%、S回收率97.12%、Al2O3含量3.42%、SiO2含量2.14%的少雜質(zhì)高純硫精礦，尾礦S品位降至0.64%、S損失率為2.88%；開發(fā)出的“捕收劑抑制劑作用順序調(diào)控—強化選擇性抑制”選硫工藝適應性較強，藥劑制度合理，試驗現(xiàn)象穩(wěn)定，試驗指標較好。

4 結 論

（1）西南某高黏土型黃鐵礦礦石中主要硫化礦物為黃鐵礦，主要脈石礦物為葉蠟石、高嶺石等黏土礦物。針對礦石中黏土礦物多的特性，結合前期探索試驗，研發(fā)了一種具有特性基團、可有效抑制黏土礦物的組合抑制劑EMY-01，并在此基礎上進行了條件試驗。

（2）當?shù)V石-0.045 mm粒級占91.16%，采用“捕收劑抑制劑作用順序調(diào)控—強化選擇性抑制”浮硫工藝，以EMY-01為抑制劑，閉路浮選可以獲得S品位50.16%、S回收率97.12%的高純硫精礦，鋁、硅雜質(zhì)含量少。

（3）EMY-01對易浮黏土礦物有較好的抑制作用，可以實現(xiàn)從該類黃鐵礦石中獲得高品級硫精礦，工業(yè)應用前景廣闊。