铜砷分离浮选中药剂的翼庇效应机理研究

There are many large and medium-sized ore deposits of copper sulfide in Yunnan province, which mostly belong to high-arsenic deposits. At present, the separation of copper and arsenic minerals is a major problem in mineral processing. The main cause of problems is the similar surface properties between chalcopyrite and arsenopyrite, flotation reagents cannot achieve selective effect on mineral surface that increases the floatability difference. In order to effective achieve the separation of copper and arsenic, Alkali - Ammonium Mixture was added in the pulp. Regents combine with the copper active site of mineral surface, which produces a chelate that produces a surface cover, thus shielding copper mineral and forming effective protection and arsenic-containing mineral was affected by the rest of the regulator, thereby increasing the selectivity of the reagents, that is, the Shielding effect of regents. The project intends to study the differences of mineral crystal and surface properties between chalcopyrite and arsenopyrite, and the effects of alkali-ammonium mixtures on the surface remodeling behavior and the mechanism about Regulators selectively effect on remnant mineral surface. Finally, the optimal control of the separation of copper and arsenic in the flotation system was achieved. The theory of flotation separation of chalcopyrite and arsenopyrite is completed, and a process of arsenic removal from high arsenic sulfide ore can be used to realize the comprehensive utilization of high-arsenic chalcopyrite resources.

云南地区拥有的大中型硫化铜矿大多数含砷较高。目前铜、砷矿物分离是选矿中的一大难题。导致该问题的主要原因是黄铜矿、毒砂的表面性质相近，选矿药剂无法选择性作用于矿物表面增大其可浮性差异。为有效地进行铜砷分离，在矿浆溶液中加入碱金属-铵混合物后，利用其同矿物表面的铜位点反应生成的螯合物产生表面罩盖，从而屏蔽铜矿物使其得到有效的保护；而砷矿物则被其余调整剂作用，进而增加药剂的选择性，即药剂的翼庇效应作用。本项目拟通过研究铜、砷矿物晶体及表面性质的差异性，碱金属-铵混合物对铜、砷矿物表面选择性重构行为及调整剂在重构后矿物表面的选择性作用机理，最终实现碱金属-铵混合物在铜砷浮选分离过程的优化调控；完善铜砷浮选分离的理论体系，并得出一套能用于实践生产的高砷硫化铜矿浮选脱砷的工艺，实现高砷铜矿资源的综合利用。

本课题对铜砷分离浮选药剂的翼庇效应作用机理进行了研究，通过量子化学计算发现了砷黄铁矿和黄铜矿表面存在类似的S-Fe键，导致矿物的表面性质接近。通过单矿物浮选试验发现铁-铵氯盐作为调整剂可以实现铜砷矿物的有效分离。在浮选过程FeCl3主要起到对砷黄铁矿的强化抑制，而NH4Cl对砷黄铁矿的可浮性几乎没有影响。但FeCl3在强化砷黄铁矿抑制的同时会在一定程度上降低黄铜矿的可浮性，而NH4Cl的加入消除了FeCl3对黄铜矿可浮性的不利影响。通过结合表面分析数据和量子化学计算结果发现，FeCl3加深了砷黄铁矿表面As、Fe和S位点的氧化程度，使矿物表面产生更多的亲水性物质，导致砷黄铁矿可浮性降低。对黄铜矿的抑制则是矿物表面Fe位点的优先氧化，在黄铜矿表面生成更多的亲水性物质Fe(OH)3，同时黄药的吸附量减少导致黄铜矿的可浮性降低。NH4Cl可以与黄铜矿表面反应，虽不能减少黄铜矿表面的亲水化合物，但有效成分NH3与黄铜矿表面的Cu位点反应，使得Cu、S原子之间的电子作用减弱，Cu位点的正电荷增加，最终通过增加Cu位点活性，强化黄原酸根在矿物表面的作用，使得黄铜矿被活化。实际矿石浮选试验结果表明：云南某高砷铜矿原矿含铜0.76 %，含砷1.03 %，采用基于翼庇效应的铁-铵氯盐混合药剂作为调整剂可获得铜精矿Cu品位23.88 %，回收率88.45 %，含砷仅0.43 %，实现了铜资源的有效回收。通过铜砷分离浮选药剂的翼庇效应机理研究对铁-铵氯盐在两种矿物表面的作用机理进行了深入分析，为该药剂在高砷铜矿除砷的选矿实际操作中的合理调控提供了理论依据。