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(xué)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(shù)研究中心，四川 成都 610041；3.中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長沙 410083；4.湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì)，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(xì)小，且結(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)構(gòu)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(diǎn)，采用常規(guī)浮選法回收目標(biāo)礦物時(shí)，機(jī)械夾雜嚴(yán)重，導(dǎo)致精礦品位和回收率較低［6］。此外，由于礦漿中的細(xì)粒黏土礦物比表面積大、質(zhì)量小，導(dǎo)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(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用最多的高分子有機(jī)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(xì)粒脈石，達(dá)到高效抑制的效果［8］。研究發(fā)現(xiàn)［9-12］，細(xì)粒級蛇紋石和綠泥石具有可浮性，易通過泡沫夾帶進(jìn)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(xì)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(dá)到抑制上浮的目的；相較于CMC，無機(jī)抑制劑水玻璃在降低蛇紋石與綠泥石表面疏水性的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)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(jìn)一步開展了黏土礦物高效抑制劑的相關(guān)研究工作。結(jié)果表明，高黏性古爾膠的橋連絮凝作用強(qiáng)，而國產(chǎn)葫蘆巴多糖膠結(jié)構(gòu)以及黏度與古爾膠類似，有望成為進(jìn)口古爾膠的理想替代品。相關(guān)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(qiáng)；黃原膠主要以化學(xué)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(qiáng)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(yàn)及捕收劑與抑制劑作用順序調(diào)控技術(shù)，有效實(shí)現(xiàn)了該礦石的開發(fā)利用，研究結(jié)果可為黏土礦物高效抑制劑的應(yīng)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(chǔ)量達(dá)數(shù)億噸，經(jīng)濟(jì)價(jià)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(dá)83.65%；S品位為15.53%、有效S含量14.98%，同時(shí)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(jì)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(xué)組成和物質(zhì)組成研究的基礎(chǔ)上，對礦石進(jìn)行了掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜分析（EDS）面分析，結(jié)果見圖1。結(jié)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(xué)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(tuán)，或呈較稠密的分散星點(diǎn)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(guān)系復(fù)雜，導(dǎo)致黃鐵礦全粒級深度浮選難度極大；與此同時(shí)，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(yàn)方案

工藝礦物學(xué)研究結(jié)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(xì)度相關(guān)，粒度越細(xì)，越易上浮。因此，為了更好地實(shí)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(qiáng)的高效抑制劑。前期探索試驗(yàn)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(dǎo)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(jié)合礦石的工藝礦物學(xué)特征及探索試驗(yàn)結(jié)果，采用本課題組研發(fā)的高效抑制劑對葉蠟石進(jìn)行抑制。同時(shí)為了進(jìn)一步增強(qiáng)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(xì)度、抑制劑比選、抑制劑用量等條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖2所示。試驗(yàn)中，為保證部分表面發(fā)生氧化的黃鐵礦上浮，在試驗(yàn)過程中添加了一種有機(jī)活化劑HS-1及一種自制的醇類起泡劑。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 條件試驗(yàn)

3.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在浮選試驗(yàn)研究前，為了了解該礦石適宜的分選粒度，結(jié)合工藝礦物學(xué)研究工作，首先進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)。

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(xì)度對黃鐵礦浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可知，提高磨礦細(xì)度，硫粗精礦S回收率升高；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.045 mm占91.16%時(shí)，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(xì)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(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.045 mm占91.16%。

3.1.2 抑制劑比選試驗(yàn)

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(xì)度試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了抑制劑比選試驗(yàn)（氧化古爾膠為自制低黏度、低分子抑制劑），結(jié)果見表1。

由表1可知，3種抑制劑中EMY-01的試驗(yàn)指標(biāo)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(qiáng)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(huì)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(jìn)一步吸附［16］。因此，基于巰基捕收劑不會(huì)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(jìn)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(biāo)。

3.1.3 EMY-01用量試驗(yàn)

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(yàn)結(jié)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(dāng)EMY-01用量為900 g/t時(shí)，硫粗精礦S品位和S回收率分別達(dá)到38.70%、95.24%，效果較好。因此，確定后續(xù)試驗(yàn)EMY-01粗選用量為900 g/t。

3.2 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)及開路試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用“捕收劑與抑制劑作用順序調(diào)控—強(qiáng)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(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖5，結(jié)果見表2。

由表2可知，閉路浮選試驗(yàn)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(qiáng)化選擇性抑制”選硫工藝適應(yīng)性較強(qiáng)，藥劑制度合理，試驗(yàn)現(xiàn)象穩(wěn)定，試驗(yàn)指標(biāo)較好。

4 結(jié) 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(jié)合前期探索試驗(yàn)，研發(fā)了一種具有特性基團(tuán)、可有效抑制黏土礦物的組合抑制劑EMY-01，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了條件試驗(yàn)。

（2）當(dāng)?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(qiáng)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(shí)現(xiàn)從該類黃鐵礦石中獲得高品級硫精礦，工業(yè)應(yīng)用前景廣闊。