不同礦漿溫度下滑石表面甲基纖維素脫附行為研究

歐陽燎原，陳淵淦，汪惠惠，馮博

（稀有稀土資源開發(fā)與利用省部共建教育部協(xié)同創(chuàng)新中心，江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西理工大學(xué)江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 贛州 341000）

滑石常作為脈石礦物存在于鉬礦和硫化銅鎳礦等礦石中[1]。滑石表面疏水性強(qiáng)，容易隨硫化礦物進(jìn)入精礦中，影響精礦品位。同時滑石質(zhì)軟，容易泥化，微細(xì)?；瘯蓴_硫化礦物的浮選[2-3]。為了降低滑石對硫化礦物浮選的負(fù)面影響，可以在硫化礦物浮選前預(yù)先脫除部分微細(xì)粒滑石[4]，但部分硫化礦物也會隨滑石上浮，影響精礦回收率。同時剩余的滑石仍需要加入抑制劑進(jìn)行抑制。因此，要實(shí)現(xiàn)硫化礦物與滑石的分選，必須使用高效抑制劑。常用的抑制劑有淀粉、瓜爾豆膠和羧甲基纖維素等[5-6]。

甲基纖維素是一種長鏈取代纖維素，平均分子量為1 萬～22 萬，為白色粉末或纖維狀物，無毒、無刺激性、無過敏作用，在水中能夠溶脹，水溫降低后迅速溶解[7]。溶解后的甲基纖維素在水中的存在形式受溫度影響，溫度升高時甲基纖維素能夠產(chǎn)生凝膠，隨溫度的降低凝膠會重新溶解[8]。甲基纖維素廣泛用于建筑業(yè)、化妝品、醫(yī)藥和食品工業(yè)中，但關(guān)于其在礦物浮選工業(yè)中的應(yīng)用研究較少[9]。

本文研究了不同溫度下滑石表面甲基纖維素脫附行為及對滑石浮選的影響，并考察甲基纖維素在黃銅礦-滑石混合礦分離中的效果，為促進(jìn)滑石的抑制提供理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 樣品與試劑

滑石樣品取自遼寧某滑石礦山，黃銅礦取自青海某銅礦山。從取得的樣品中挑選純度較高的礦塊，人工錘碎后進(jìn)一步將雜質(zhì)挑出以降低雜質(zhì)含量。將挑選得到的樣品用瓷球磨磨細(xì)，篩分得到各個粒度級別的樣品備用。X 衍射分析結(jié)果及化學(xué)分析表明所得的黃銅礦及滑石樣品中雜質(zhì)含量較低，符合實(shí)驗(yàn)要求。

實(shí)驗(yàn)所用起泡劑MIBC 和甲基纖維素等藥劑均為分析純。

1.2 浮選實(shí)驗(yàn)

浮選實(shí)驗(yàn)使用掛槽浮選機(jī)，試驗(yàn)過程中使用水浴鍋加熱以控制浮選礦漿的溫度。每次試驗(yàn)稱取2 g 滑石和40 mL 蒸餾水在浮選槽中攪拌混勻。加入pH 值調(diào)整劑調(diào)節(jié)礦漿的pH 值，按照試驗(yàn)要求加入抑制劑和起泡劑并分別攪拌一定時間，測量礦漿pH 值并記錄，然后開始浮選，浮選時間為3 min。

1.3 吸附量實(shí)驗(yàn)

將1 g 滑石放入燒杯中，加入蒸餾水并加熱到要求的溫度后加入甲基纖維素并攪拌均勻，用濾紙過濾獲得清液，將清液放入總有機(jī)碳分析儀的測試管中測量清液中的總有機(jī)碳含量，換算得到甲基纖維素含量，根據(jù)加入的藥劑量即可計(jì)算吸附量。

2 結(jié)果與討論

2.1 甲基纖維素對滑石的抑制作用

圖1 是有無甲基纖維素時滑石浮選回收率與pH 值關(guān)系。由圖1 可知，滑石表面疏水，僅加入起泡劑MIBC 就能上浮。甲基纖維素能降低滑石的浮選回收率，且其抑制效果不受pH 值的影響。加入甲基纖維素后，滑石的浮選回收率在實(shí)驗(yàn)所研究的pH 值范圍內(nèi)均降低。

圖1 滑石浮選回收率與pH 值關(guān)系Fig.1 Relationship between talc flotation recovery and pH(MIBC=1×10-4 mol/L)

研究了溫度對甲基纖維素抑制效果的影響，結(jié)果見圖2。在不添加甲基纖維素時，隨溫度升高，滑石浮選回收率變化不大。而在添加甲基纖維素后，隨溫度升高，甲基纖維素的抑制效果逐漸增強(qiáng)，滑石浮選回收率降低，但當(dāng)溫度超過55℃時，浮選過程中泡沫增多，由于泡沫夾帶導(dǎo)致滑石的浮選回收率增加。

圖2 不同溫度下甲基纖維素對滑石浮選的影響(MIBC=1×10-4 mol/L,pH=7)Fig.2 Effect on temperature on talc flotation with methycellulose

圖3 是不同溫度下甲基纖維素用量對滑石浮選的影響。由圖3 可知，甲基纖維素對滑石具有較好的抑制效果，在實(shí)驗(yàn)所研究的兩種溫度條件下，隨甲基纖維素用量增加，滑石的浮選回收率逐漸降低。當(dāng)甲基纖維素用量過高時，產(chǎn)生的泡沫較多，由于泡沫夾帶作用導(dǎo)致滑石的浮選回收率增加。

圖3 不同溫度下甲基纖維素用量對滑石浮選的影響(MIBC=1×10-4 mol/L,pH=7)Fig.3 Effect on methycellulose dosage on talc flotation at different temperature

2.2 滑石表面上的甲基纖維素脫附對其浮選的影響

研究了兩種初始吸附溫度(25℃和65℃)時，用不同溫度水清洗滑石對其浮選回收率的影響，結(jié)果見圖4。由圖4 可知，25℃下加入20 mg/L 的甲基纖維素，滑石受到抑制，其浮選回收率降低到38.5%。對于25℃下吸附了甲基纖維素的滑石，再用65℃水清洗后，滑石浮選回收率變化不大，而用25℃的水清洗后，滑石浮選回收率增高；65℃下加入甲基纖維素后，滑石浮選回收率降低到21%。對于65℃下吸附了甲基纖維素的滑石，再用25℃水清洗后，滑石浮選回收率升高，而用65℃水清洗后，滑石浮選回收率變化不大。

2.3 水清洗對滑石表面上的甲基纖維素脫附的影響

研究了不同條件下滑石表面上甲基纖維素的脫附行為，結(jié)果見圖5。由圖5 結(jié)果可知，在兩種初始吸附溫度(25℃和65℃)下，經(jīng)過水洗后，滑石表面上甲基纖維素剩余量均會降低，經(jīng)25℃水洗后甲基纖維素脫附更多。

圖5 不同條件下甲基纖維素的解吸行為Fig.5 Desorption behavior of methylcellulose at different conditions

2.4 黃銅礦-滑石混合礦浮選結(jié)果

在滑石單礦物浮選基礎(chǔ)上，研究了25℃時100 mg/L 甲基纖維素添加對黃銅礦-滑石混合礦浮選分離的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1 可知，添加甲基纖維素后能獲得銅品位為24.08%、回收率為74.68%的銅精礦。

表1 甲基纖維素對黃銅礦-滑石混合礦浮選分離的影響Table 1 Effect on methylcellulose on flotation separation of chalcopyrite-talc mixed ore

3 結(jié)論

滑石表面天然疏水性較好，僅加入起泡劑就能上浮。甲基纖維素能有效抑制滑石浮選，且其抑制作用與礦漿溫度有關(guān)，溫度越高，抑制效果越強(qiáng)?；砻嫔衔降募谆w維素在水洗時會從滑石表面脫附，導(dǎo)致滑石的浮選回收率升高。在低溫條件下水洗時甲基纖維素更容易從滑石表面上脫附，滑石的浮選回收率更高。使用甲基纖維素能夠?qū)崿F(xiàn)黃銅礦-滑石混合礦的浮選分離。