李洪祥，代淑娟，趙英杰

（遼寧科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，遼寧 鞍山114051）

砷是有色金屬冶煉的雜質(zhì)元素，冶煉原料對砷含量有嚴(yán)格要求［1］。砷通常存在于毒砂中，毒砂中含砷量高達(dá)46.01%，且毒砂常與其他金屬礦物共生，硫化礦精礦降砷是選礦廠的必然之舉［2］。同時，毒砂也是制取砷的主要原料［3］。相關(guān)研究表明，毒砂具有較強(qiáng)的氧化特性，并且氧化前后可浮性發(fā)生一定程度變化，所以研究毒砂的氧化特性對其可浮性的影響具有較大理論與現(xiàn)實意義［4］。多年來眾多學(xué)者從理論上研究毒砂表面氧化過程來尋找毒砂與共生礦物分離的有效途徑［5-7］。但關(guān)于毒砂可浮性與氧化特性之間規(guī)律的研究仍顯不足。本文采用紅外光譜計算CO2雙峰峰面積的方式對比毒砂在不同介質(zhì)中氧化程度的變化，同時利用接觸角檢測判斷礦物氧化前后潤濕性的改變，并通過浮選試驗進(jìn)一步觀察氧化前后毒砂可浮性的變化，從而得出不同氧化條件對毒砂浮選效果的影響。

1 試驗原料及試驗方法

1.1 試驗原料

試驗原料為湖南某選廠的毒砂純礦物，該礦物通過錘擊和XZM振動磨碎磨至-0.074 mm。碎磨后的產(chǎn)品用牛皮紙封存，防止產(chǎn)品被空氣中的氧氣氧化。

礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1?？梢姸旧鞍樯惺⒌鹊V物。

表1 毒砂化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

1.2 試驗方法

1.2.1 毒砂氧化試驗

空氣氧化試驗：室溫、濕度適中條件下，將多份硫化礦純礦物均勻鋪在培養(yǎng)皿中自然靜置氧化，考察在空氣中氧化時毒砂氧化程度及其相應(yīng)的可浮性。

水中氧化試驗：室溫條件下，取10 g毒砂置于燒杯中，加入去離子水26 mL，將燒杯置于轉(zhuǎn)速350 r／min的磁力攪拌器上氧化，考察在水中氧化時毒砂氧化程度及其相應(yīng)的可浮性。

氧化劑氧化試驗：高錳酸鉀和過氧化氫用量均為400 g／t，將毒砂分別置于高錳酸鉀和過氧化氫溶液中，攪拌轉(zhuǎn)速350 r／min，考察氧化劑氧化時毒砂氧化程度及其相應(yīng)的可浮性。

1.2.2 浮選試驗

取不同氧化條件下的毒砂2 g，在礦漿濃度9%、礦漿pH值7、丁基黃藥用量200 g／t（攪拌3 min）、2＃油用量50 mg／L（攪拌0.5 min）條件下進(jìn)行單礦物浮選，浮選時間3 min，計算毒砂上浮率。

1.2.3 檢測方法

取少許氧化礦樣壓片，將壓好的礦樣進(jìn)行接觸角測量，同一礦樣測量4次取平均值作為最終值。

礦石里的碳酸鹽隨著氧化程度增強(qiáng)不斷生成CO2，由于2 350 cm-1處表征CO2的雙吸收峰的選擇性好，并且可以實現(xiàn)原位分析，本文通過紅外光譜記錄2 360 cm-1和2 340 cm-1的CO2吸收峰，同時采用積分方法對CO2吸收峰進(jìn)行積分，根據(jù)雙吸收峰峰面積的變化規(guī)律判斷毒砂氧化程度的強(qiáng)弱。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 空氣氧化對毒砂可浮性的影響

毒砂在空氣中氧化時氧化程度對其可浮性的影響如圖1所示。

由圖1可知，未經(jīng)氧化的毒砂上浮率為40.12%。6～18 h范圍內(nèi)，隨著氧化時間增加，毒砂氧化程度增大，接觸角減小，毒砂上浮率逐漸減小，氧化時間18 h時毒砂上浮率40.15%；18～24 h范圍內(nèi)，隨著氧化時間增加，毒砂接觸角增大、峰面積增加，這可能是毒砂氧化不均勻?qū)е露旧吧细÷噬摺?～12 h內(nèi)，隨氧化時間延長，毒砂CO2雙峰峰面積逐漸增加，證明毒砂氧化程度增強(qiáng)?？梢姸旧爸糜诳諝庵醒趸艽龠M(jìn)其可浮性。

圖1 空氣中氧化對毒砂可浮性的影響

2.2 水中氧化對毒砂可浮性的影響

毒砂在水中氧化時氧化程度與其上浮率的關(guān)系如圖2所示。

圖2 水中氧化對毒砂可浮性的影響

由圖2可知，隨著氧化時間增加，毒砂接觸角大體呈降低趨勢，CO2雙峰峰面積呈上升趨勢，表明毒砂氧化程度增大，毒砂上浮率呈下降趨勢（除氧化時間1.0 h外）。毒砂在水中氧化會抑制其可浮性。

2.3 氧化劑氧化對毒砂可浮性的影響

2.3.1 氧化時間對毒砂可浮性的影響

添加適當(dāng)?shù)难趸瘎?，可使毒砂表面氧化親水。氧化劑氧化時毒砂上浮率與氧化程度的關(guān)系如圖3所示，其中K表示高錳酸鉀、H表示過氧化氫。

由圖3可知，氧化劑為高錳酸鉀時，毒砂上浮率隨著氧化時間增加呈降低趨勢，30 min時，毒砂上浮率最小，為3.4%；氧化時間大于20 min時，峰面積隨著氧化時間增加而逐漸增大，接觸角變化趨勢較小。氧化劑為過氧化氫時，10 min時，毒砂上浮率最低，為11.93%，但隨著氧化時間增加，上浮率呈增加趨勢，但都低于未經(jīng)氧化的毒砂；氧化時間30 min時，峰面積最大，毒砂上浮率較?。欢旧敖佑|角變化幅度較小。可見毒砂在氧化劑中氧化會抑制其可浮性。

圖3 氧化時間對毒砂可浮性的影響

2.3.2 氧化劑用量對毒砂可浮性的影響

氧化劑用量對毒砂氧化程度及上浮率的影響如圖4所示。

圖4 氧化劑用量對毒砂可浮性的影響

由圖4可知，氧化劑用量低于200 g／t時，能促進(jìn)毒砂可浮性，但其可浮性仍低于原礦。高錳酸鉀用量400 g／t時毒砂上浮率5.84%，過氧化氫用量600 g／t時毒砂上浮率20.85%，但此時毒砂雙吸收峰峰面積均最小。隨著2種藥劑用量變化，毒砂接觸角變化趨勢相似。相同氧化時間和藥劑用量條件下，高錳酸鉀氧化后的毒砂可浮性比過氧化氫氧化后的毒砂可浮性更弱。這與文獻(xiàn)［8］研究結(jié)果一致。

3 結(jié) 論

1）毒砂在水中氧化時，隨著氧化時間增長，毒砂CO2雙峰峰面積呈上升趨勢，表明毒砂氧化程度增大，同時發(fā)現(xiàn)毒砂在水中的氧化速率高于在空氣中的氧化速率；氧化劑對毒砂的氧化效果強(qiáng)于空氣和水2種介質(zhì)。

2）毒砂置于空氣中氧化一定時間可以促進(jìn)其可浮性，在水及氧化劑中氧化時，毒砂可浮性受到了一定程度抑制。

3）礦物表面發(fā)生輕微氧化可能會促進(jìn)毒砂可浮性；氧化程度較深時，毒砂可浮性會受到較強(qiáng)的抑制。