蛇纹石与滑石的异相凝聚分散对同步抑制的影响

蛇纹石与滑石的同步抑制原理卢毅屏1，张明洋，冯其明，欧乐明，张国范（中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙410083）摘要：对难处理、低品位硫化镍矿中，往往需要同步抑制多种镁硅酸盐矿物。本文通过浮选试验、沉降实验、Zeta电位测试和吸附量测试，研究了以六偏磷酸钠和古尔胶为调整剂时，蛇纹石和滑石的同步抑制及其机理。结果表明：在较宽pH范围内，蛇纹石与滑石颗粒表面电性相反，易发生异相凝聚，使得硫化矿浮选的降镁难度增加。六偏磷酸钠和古尔胶组合使用，能较好地同步抑制蛇纹石和滑石，实现了与黄铁矿的人工混合矿分离。六偏磷酸钠使得蛇纹石颗粒表面动电位由正变负，蛇纹石与滑石颗粒间分散，从而提高了古尔胶在滑石表面的吸附量。研究提出了对蛇纹石和滑石的混合镁硅酸盐矿物应是首先消除颗粒间的异相凝聚，再抑制易浮矿物的同步抑制原理。关键词：蛇纹石；滑石；分散；抑制中图分类号：TD91文献标识码：ASyncsuppressionprincipleofserpentineandtalcLUYi-Ping,ZHANGMing-Yang,FENGQi-Ming,OULe-Ming,ZHANGGuo-Fan(SchoolofMineralsProcessingandBioengineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Syncsuppressingmulti-magnesiumsilicatemineralsbyflotationfromrefractoryandlowgradenickelsulfideoresisacommonmethod.Inthispaper,withsodiumhexametaphosphateandguargumasregulators,syncsuppressionandmechanismofserpentineandtalcwerestudiedbyflotationtests,sedimentationtests,Zetapotentialmeasurementsandadsorptionmeasurements.TheresultsshowthatsurfacepotentialofserpentineandtalcparticleswascontrastinawidepHrange,whichleadtoheteroaggregationbetweenserpentineandtalcparticles,whichmadelowingmagnesiuminsulfideoreflotationprocessmoredifficult.Serpentineandtalcwassyncsuppressedandseparatedfromartificialmixedmineralofpyritewithsodiumhexametaphosphateandguargum.Sodiumhexametaphosphatemadethesurfacepotentialofserpentineparticlesfromthepositiveintonegative,whichresultedinserpentineandtalcparticlesdispersedandincreasedtheadsorptionofguargumontalcsurface.Thestudyput基金项目：国家重点基础研究发展规划资助项目（2007CB613602）通讯作者：卢毅屏（1959-），女；中南大学副教授，电话：[phone]；E-mail:[e-mail]通讯联系人：张明洋，男；硕士，电话：[phone]；E-mail:[e-mail]ssionprinciplethatheteroaggregationbetweenserpentineandtalcparticlesshouldbeeliminatedfirstly,theneasyfloatingmineralsweresuppressed.Keywords:serpentine;talc;dispersion;suppression在金川硫化铜镍矿浮选中，降低精矿中氧化镁的含量始终是选矿的技术目标和难题。随着难处理、低品位矿石的逐渐开发利用，铜镍硫化矿与含镁硅酸盐的分离问题更加突出。[1][2][3][4]。由于金川硫化铜镍矿含矿岩体为铁质超基性岩，在不同程度的蚀变作用下，含矿岩体蛇纹石化、绿泥石化或滑石-碳酸盐化，使得脉石矿物以蛇纹石为主，有蛇纹石、滑石、绿泥石、橄榄石、辉石等多种存在形式。对于难选贫矿，其中镁硅酸盐的组成复杂，往往是蛇纹石、绿泥石、滑石等多种矿物共存[5][6]，更使得降镁难度增大。蛇纹石和滑石是两种表面性质和浮选行为差异很大的镁硅酸盐矿物，因此，其与硫化矿物分离的方案大不相同。大量研究表明，对蛇纹石型硫化镍矿石，主要是通过分散蛇纹石，减少泡沫夹杂并防止其在有用矿物表面形成矿泥罩盖而降低精矿中的氧化镁含量，六偏磷酸钠是最常用的调整剂[7][8][9][10]。而对于滑石型硫化镍矿石，由于滑石的天然可浮性好，容易上浮进入精矿[11]，主要有三种途径分离滑石与硫化矿：一是预先脱泥除去微细粒滑石；二是预先浮选滑石再浮选硫化矿；三是添加抑制剂使滑石表面由疏水转为亲水，然后浮选硫化矿物。目前国内外以滑石为主要脉石的硫化矿浮选过程中，通常是预先脱除部分滑石，再添加有机抑制剂抑制滑石浮选硫化矿，实现硫化矿和滑石的有效分离，古尔胶是滑石的有效抑制剂[12][13][14]。到目前为止，尽管围绕硫化铜镍矿浮选精矿的降镁问题进行了大量研究，但是对于蛇纹石和滑石等多种镁硅酸盐矿物共存时的同步抑制鲜见报道。本文以金川硫化铜镍矿难处理贫矿的浮选降镁问题为背景，研究蛇纹石与滑石颗粒间的异相凝聚/分散对含镁矿物浮选行为的影响，提出多矿相含镁硅酸盐矿物同步抑制的基本思路与方法，并探讨其机理，以期为硫化铜镍矿浮选中多矿相含镁硅酸盐矿物与硫化矿物浮选分离提供有益借鉴。1．试验研究1.1试样与药剂蛇纹石取自江苏东海，块矿经锤碎手选后用瓷球磨、搅拌磨磨细，得到90%粉末粒径小于10μm蛇纹石矿样。滑石取自广西桂林，用同样方法得到90%粉末粒径小于30μm滑石矿样。黄铁矿取自广东云浮，经锤碎后手选除杂，经瓷球磨磨矿、干式筛分、得到-0150mm+0.037mm黄铁矿矿样。所用试剂中HCl、NaOH、六偏磷酸钠、古尔胶均为分析纯试剂，MIBC为工业品，戊基钾黄药（PAX）为90%工业纯度样品经过提纯，纯度达到97.5%，试验用水为一次蒸馏水。1.2试验方法1.2.1浮选试验每次试验称取矿样2.0g，加水35ml，置于浮选槽容积为40ml的XFG型挂槽式浮选机中，调节pH，然后根据试验要求加入相应调整剂，采用戊基钾黄药（PAX）作为捕收剂，MIBC作为起泡剂，调浆时间为5分钟，刮泡3分钟，浮选温度为常温25℃。人工混合矿浮选试验时，先用JCX-50W型超声波清洗机清洗黄铁矿表面。1.2.2沉降试验在150ml烧杯中加入80ml蒸馏水，称取蛇纹石和滑石各0.1g置于其中搅拌，使矿物颗粒在机械力的作用下均匀分散，再加药调浆，共机械搅拌5分钟；将浆体倒入100ml的沉降量筒里，定容至100ml，混匀后测量矿浆pH值，然后上下均匀摇动20次，静置3分钟，抽取上部25ml悬浊液，用散射光浊度仪WGZ-3测定浊度。悬浊液体系浊度越大，矿物颗粒间分散性越好。1.2.3Zeta电位测试将矿样研磨至-0.003mm，每次称取0.03g矿样放入烧杯，再加蒸馏水50ml，调整pH值。然后进行10秒超声波分散，再添加药剂磁力搅拌5分钟。之后抽取悬浮液注入样品槽中，用Coulterdelsa440sx型动电位分析仪中测动电位，并记录pH值。1.2.4吸附量测试采用残余浓度法测定古尔胶在蛇纹石和滑石表面上的吸附量。本试验中采用苯酚-硫酸法测定溶液中古尔胶的含量，使用TU1810紫外可见光分光光度计测定溶液的吸光值，其特征吸收峰在波长为487.5nm处。首先绘制古尔胶浓度与吸光度关系的工作曲线，然后通过工作曲线将待测溶液测得的吸光值转化为浓度值，最后计算出古尔胶在蛇纹石和滑石表面上的吸附密度。2．结果与讨论2.1蛇纹石与滑石的同步抑制2.1.1蛇纹石与滑石混合矿的浮选行为图1为蛇纹石和滑石回收率与pH的关系图。由图可知，在pH值为2～12范围内，蛇纹石的可浮性差，回收率最高在20%左右，滑石的可浮性很好，回收率始终在90%左右；蛇纹石和滑石按1：1比例混合时的实际回收率低于平均回收率（蛇纹石单矿物回收率加上滑石单矿物回收率的代数平均值），说明在有蛇纹石存在时，滑石更难浮出。246810120102030405060708090100SerpentineTalcTheactualrecoveryTheaveragerecoveryRecovery/%pHvalue图1矿物可浮性与pH的关系(PAX用量为1×10-4mol/L,MIBC用量为18.5mg/L)Fig.1RelationshipbetweenmineralfloatabilityandpHvalue(c(PAX)=1×10-4mol/L,c(MIBC)=18.5mg/L)2.1.2蛇纹石与滑石的同步抑制前人研究表明，六偏磷酸钠是蛇纹石的有效分散剂，古尔胶是滑石的有效抑制剂[9][12]。因此本研究选择这两种调整剂，进行蛇纹石与滑石的同步抑制研究。图2为在pH=9的浮选条件下，六偏磷酸钠（6P）和古尔胶(guargum)单独作为抑制剂时，对蛇纹石、滑石浮选的影响。由图可知，六偏磷酸钠和古尔胶均对蛇纹石无抑制作用；六偏磷酸钠对滑石无抑制作用，古尔胶对滑石有很强的抑制作用。0204060801000102030405060708090100Serpentine+guargumSerpentine+6PTalc+6PTalc+guargumRecovery/%Dosagemg/LpH=9图2调整剂用量对矿物可浮性的影响(PAX用量为1×10-4mol/L,MIBC用量为18.5mg/L)Fig.2Relationshipbetweenmineralfloatabilityandregulatorsdosage(c(PAX)=1×10-4mol/L,c(MIBC)=18.5mg/L)图3为在pH=9的浮选条件下，蛇纹石和滑石按1：1比例混合时，六偏磷酸钠（6P）和古尔胶(guargum)对镁硅酸盐混合矿浮选的影响。由图可知，单独使用六偏磷酸钠作为抑制剂时，不仅对蛇纹石和滑石的混合矿无抑制作用，反而随着六偏磷酸钠用量的增加，混合矿产率增加。单独使用古尔胶作为抑制剂时，混合矿产率基本稳定在30%左右，这说明单独使用古尔胶也难以抑制镁硅酸盐混合矿。但是，当六偏磷酸钠和古尔胶组合使用后，蛇纹石与滑石混合矿得到了同步抑制。05010015020001020304050607080901006PGuargum6P(100mg/L）+guargumYield/%Dosagemg/LpH=9图3调整剂用量对混合矿浮选的影响(PAX用量为1×10-4mol/L,MIBC用量为18.5mg/L)Fig.3Relationshipbetweentheflotationofmixedoreandregulatorsdosage(c(PAX)=1×10-4mol/L,c(MIBC)=18.5mg/L)2.1.3镁硅酸盐混合矿与黄铁矿的人工混合矿分离为了进一步确认上述结果，进行了蛇纹石、滑石、黄铁矿人工混合矿浮选试验。试验条件为：蛇纹石、滑石、黄铁矿按0.5：0.5：1比例混合，pH=9，PAX用量为3×10-4mol/L，MIBC用量为18.5mg/L。试验结果如表1所示，结果表明：单独使用六偏磷酸钠或古尔