MgO脉石矿物抑制路径
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本文作者：张亚辉1孟凡东2孙传尧3作者单位：1东北大学2武汉理工大学3北京矿冶研究总院
通过对已发表相关文献进行分析，笔者认为在铜镍硫化矿浮选过程中MgO脉石矿物进入铜镍精矿有以下可能途径:1)MgO脉石矿物伴随铜镍硫化矿物以连生体的方式进入精矿。2)因浮选过程中泥化细粒脉石罩盖有用矿物颗粒、泡沫黏附、有用矿物疏水絮团夹带等机械夹杂方式而进入精矿〔2，10-12〕。3)由于脉石矿物自身具有一定的天然可浮性而上浮进入精矿泡沫层，如蛇纹石具有1∶1型三八面体层状硅酸盐结构，即其结构单元层由硅氧四面体层与氢氧镁石八面体层按1∶1结合而成，层与层之间是弱化离子键，矿物粉碎过程中，多沿着蛇纹石层间弱化的价键断裂，矿物表面因具有弱化离子键，不易被极性很强的水分子润湿而具有一定疏水性，因而蛇纹石具有一定的天然可浮性〔6，10〕。另外，由于成矿过程中铜、镍金属离子的扩散、浸染，从而使MgO脉石矿物含有少量铜、镍，可以因铜、镍离子作为巯基类捕收剂的作用活性点而被浮选。4)MgO脉石矿物表面由于磨矿、浮选过程中(不可避免地)被铜镍等金属离子污染而具有一定可浮性〔5，13〕。对于以连生体(第一种途径)及细泥方式上浮的MgO脉石矿物可以通过磨浮工艺条件优化，提高有用矿物单体解离度、减少细泥产生来改善浮选效果〔14-24〕;对于第二种途径上浮的MgO脉石矿物可以通过调整有用矿物及脉石矿物表面电性减少脉石对有用矿物颗粒的罩盖与黏附〔10-12〕、选择适当的捕收剂－起泡剂组合改变泡沫特性〔25-30〕、改进浮选设备的搅拌分散作用来改善浮选效果〔31〕;而对于后两种途径上浮的MgO脉石矿物可以通过清洗脉石矿物表面的铜、镍活化离子，去除其浮选活性中心〔13〕，同时采用选择性抑制剂阻止MgO脉石矿物的浮选，这也是铜镍硫化矿浮选过程中抑制MgO脉石矿物的最重要、最有效的方法。优化磨浮工艺条件、选择适当的捕收剂－起泡剂组合改变泡沫特性、改进浮选设备等技术手段仅有助于降低MgO脉石矿物随机进入精矿的概率，要实现MgO脉石矿物的有效抑制，必须应用高效抑制剂从根本上去除其上浮、浮选活性，阻止其进入精矿产品。
MgO脉石矿物的抑制机理及抑制剂研究
对于铜镍硫化矿石浮选过程中MgO脉石矿物抑制剂的研究，国内外选矿工作者从MgO脉石矿物的抑制机理、抑制剂的寻找与合成等方面进行了广泛的研究、探索。已有研究表明，蛇纹石矿泥在有用矿物表面的黏附、罩盖是影响铜镍硫化矿浮选回收率及精矿中MgO含量的重要原因之一，而矿泥罩盖形成的主要原因是静电相吸作用〔2，10-12〕。铜镍硫化矿的浮选一般在自然pH或弱碱性条件下进行。有研究者测得镍黄铁矿的零电点PZC为3.9，蛇纹石的PZC为9.6;EdwardCR等人测得的蛇纹石PZC值更高，纤蛇纹石的PZC为11.8，利蛇纹石的PZC为11.3。因此，在通常浮选介质pH为9左右时，镍黄铁矿表面带较强的负电荷，蛇纹石表面带较强的正电荷，由于静电吸附作用，蛇纹石将会在镍黄铁矿表面形成矿泥黏附、罩盖，抑制镍黄铁矿的浮选，同时可引起蛇纹石随镍黄铁矿上浮，导致精矿中MgO含量的升高。所以，加入抑制剂消除、屏蔽蛇纹石表面的正电荷，可以有效阻止蛇纹石矿泥因静电吸引黏附、罩盖镍硫化矿物而进入浮选精矿，同时也有利于镍黄铁矿的浮选。六偏磷酸钠是分子量高达12000～18000的无机聚合物，它对蛇纹石的抑制有两种可能作用机理:其一是与Ca2+，Mg2+等离子生成可溶性的配合物，减弱蛇纹石表面的正电性;其二是六偏磷酸钠在水溶液中生成Na4P6O182－，吸附于蛇纹石表面生成亲水络合物，改变蛇纹石表面电性及亲水性，有利于蛇纹石的抑制、减少对硫化铜镍矿物的黏附与罩盖。随着六偏磷酸钠的用量增加，蛇纹石表面动电位由正逐渐变负，镍回收率上升;当达到某一值时，镍回收率又随六偏磷酸钠的用量增加而下降〔6，34〕。羧甲基纤维素(CMC)是纤维素醚类阴离子聚合物，带有大量—OH和—COOH作侧链。有研究认为，CMC吸附于蛇纹石等易浮硅酸盐矿物表面是靠静电吸附作用:CMC在水中—COOH解离为—COO－，而使CMC带负电;在pH为9左右时，蛇纹石表面带正电，因而CMC可静电吸附于蛇纹石表面;吸附于蛇纹石表面的CMC中—OH基可与水分子以氢键缔合而在蛇纹石表面形成一层水化膜，使蛇纹石矿泥被抑制。另外，CMC也可能以—COO－基团与蛇纹石表面的金属离子发生化学吸附，从而将蛇纹石抑制。扫描电镜研究表明，经CMC处理后，镍黄铁矿的蛇纹石矿泥覆盖密度减小，说明CMC对矿泥罩盖、黏附现象具有较强的抑制作用〔33-36〕。水玻璃的抑制作用一般认为是由HSiO3－和H2SiO3引起的，它们均能吸附在硅酸盐脉石矿物表面，使其表面亲水而受抑制;也有人认为，水玻璃溶胶中除HSiO3－和H2SiO3外，胶态的SiO2也是起抑制作用的有效成分。水玻璃还可与Al2(SO4)3，Zn-SO4或CuSO4等金属盐共用，以提高抑制选择性。但水玻璃对含氧化镁脉石矿物的抑制能力比六偏磷酸钠及CMC相对较弱〔33〕。熊文良等〔38〕使用改性淀粉作为MgO脉石矿物的抑制剂，将MgO的品位从原矿的21.77个百分点降到精矿的4.36个百分点。该改性淀粉是在碱性条件下，玉米淀粉与二硫化碳发生酯化反应而形成的酯化淀粉。据报道〔34，39〕，组合抑制剂EP对蛇纹石具有较好的抑制作用:一方面由于—COOH和—OH基团的抑制作用;另一方面由于EP与蛇纹石表面的金属离子发生了络合反应。EP使蛇纹石表面电性从正变负(pH8～10)，并且使镍黄铁矿表面的电性变得更负，从而阻止由于静电作用产生蛇纹石在镍黄铁矿表面的黏附与罩盖。西北矿冶研究院开发了组合降镁药剂JCD，它由T－1140无机盐、29#有机聚合物及0#中性油三种药剂组合而成。工业生产中发现，因药剂性能不稳定、矿石性质波动等原因引起精矿中MgO含量波动较大〔3，40〕。此外，中南大学研究了改性抑制剂ACMC抑制MgO脉石矿物的效果。ACMC是在CMC的基团上引入小分子物质，加强了CMC对MgO脉石矿物的吸附和亲水性。阿尔谢齐耶夫等人提取苔藓中所含有的苔聚糖—(C6H10O3)2和异苔聚糖作抑制剂。彼得罗维奇研究了应用多羟基胺作多金属矿浮选的蛇纹石等脉石矿物的抑制剂，该多羟基胺含有一个胺基和3～7个羟基。南非选矿厂浮选处理硫化矿石广泛使用古尔胶类抑制剂抑制具有天然或部分天然可浮性的片状硅酸盐脉石矿物。安德烈夫等人则提出了用聚亚酚钠作该类脉石矿物的抑制剂〔41〕。以上抑制剂作为浮选调整剂抑制以蛇纹石为主的MgO脉石矿物〔32-37〕，试验室研究均可得到较好的浮选指标，然而在工业生产中其降镁效果均不够理想。
矿物表面络合清洗—选择性抑制降低MgO脉石矿物的可浮性
由于成矿过程中铜、镍金属离子的浸染、交代，使MgO脉石矿物本身含有铜、镍离子;另外由于磨矿、浮选过程中产生的铜、镍离子及其水解产物使MgO脉石矿物表面被活化，从而对巯基类捕收剂具有一定的可浮性。因此，清洗MgO脉石矿物表面的铜、镍离子，去除其对黄原酸盐等硫化矿捕收剂的浮选活性，对抑制MgO脉石矿物的浮选非常关键。孙传尧、张亚辉等〔13〕提出采用络合剂柠檬酸、草酸、EDTA作为硫化镍矿浮选的调整剂，清洗MgO脉石矿物表面的铜、镍活性离子，抑制MgO脉石矿物的浮选活性，同时溶解硫化镍矿物表面的氧化膜，改善硫化镍矿物的浮选，以期达到镍精矿品位与镍回收率均提高、镍精矿MgO含量下降(低于6.5%MgO)，选矿指标全面提高的目的。小型试验结果显示上述设想完全可行。事实上，对有用矿物和脉石矿物进行表面清洗、还原其原本的浮选特性，是对所有浮选体系都行之有效的措施〔42-43〕。综上所述，对于低品位硫化铜镍矿浮选，MgO脉石矿物的抑制一直是个选矿技术难题，国内外研究者对此进行了广泛的研究、探索，但至今未能在生产和技术上找到完善、可控的解决方法〔6-10〕。以往研究多侧重于采用抑制剂屏蔽MgO脉石矿物表面正电性以减少其对铜镍硫化矿物的黏附与罩盖、同时增强MgO脉石矿物表面的亲水性来抑制其上浮或浮选。笔者认为利用络合剂清洗、去除MgO脉石矿物表面的铜、镍等活化离子，消除其对黄原酸盐等硫化矿捕收剂的浮选活性，并且溶解铜镍硫化矿物表面的氧化膜、改善铜镍硫化矿物的浮选，扩大硫化铜镍矿物与MgO脉石矿物间的可浮性差异;同时添加选择性强的MgO脉石矿物的抑制剂(其表面静电作用自然也受到屏蔽)，从根本上去除MgO脉石矿物的上浮、浮选活性，即采用络合剂－抑制剂组合的复合抑制剂，是铜镍硫化矿浮选过程中抑制MgO脉石矿物的最根本、有效的方法。
