滑石型硫化镍矿全泥强化浮选基础研究

The key to efficient recycling of talc type nickel sulfide ore is to develop a novel efficient talc inhibitors which has a wide range of sources of raw materials, and to prevent the "self-aggregation" between talc and serpentine. This project aims at the main minerals of the talc type nickel sulphide ore flotation system, such as pentlandite, chalcopyrite, talc and serpentine. Firstly, the correlation between mineral flotability and crystal structure as well as mineral surface property will be investigated. Secondly, to design the non-polar residues and hydrocarbon chain structure of talc organic inhibitors, and to develop highly selective organic inhibitors by using the QSAR methods and relevant theories. Meanwhile, the behavioral mechanisms between minerals and inhibitors will be analysed through the use of quantum chemistry and molecular dynamics simulation systems theory. Finally, this project will focus on the influences of molecular assembly of flotation agents at solid-liquid interface and "self-aggregation " of magnesium-silicates on the flotation separation. This project will provide a scientific basis for the efficient flotation of talc-based refractory nickel sulphide ore by establishing a new innovative theory and technology of complete mud flotation which based on useful mineral surface slimes synchronous dispersion/suppression. The results of this project have important theoretical and practical value to solve the problems of beneficiation of talc type nickel sulphide ore, and to improve the utilization of nickel resources.

设计开发出原料来源广泛、新型高效的滑石抑制剂以及阻止滑石和蛇纹石间“自凝聚”的发生是实现滑石型硫化镍矿高效回收利用的关键。本项目以滑石型硫化镍矿浮选体系中的主要矿物镍黄铁矿、黄铜矿以及滑石、蛇纹石为研究对象，先系统研究矿物晶体结构及表面性质与可浮性的关系；然后利用QSAR方法和相关理论，进行滑石有机抑制剂非极性基及烃链结构设计，开发出高效选择性有机抑制剂，并运用量子化学理论及分子动力学模拟系统分析各矿物与抑制剂的作用行为和机制；再系统研究矿物/水固液界面浮选剂的分子间组装以及滑石和蛇纹石间的“自凝聚”对浮选分离的影响及调控机制。建立基于有用矿物表面矿泥同步分散/抑制的全泥强化浮选新理论和新技术，为滑石型难选硫化镍矿的高效浮选利用提供科学基础。本项目的研究结果对解决滑石型硫化镍矿的选矿难题，提高镍矿石的资源利用率，具有重要的理论价值和实际借鉴意义。

硫化铜镍矿的开发利用面临富镁矿泥难以高效分散与选择性抑制，进而干扰硫化矿分选等难题，严重制约着我国镍资源的高效利用。本项目围绕上述问题，采用激光粒度、红外光谱和X射线光电子能谱等现代测试技术，结合分子动力学模拟等理论分析和试验研究，对滑石型硫化镍体系的分散、新型浮选剂的界面组装等内容进行了系统的研究，最终形成了以新型浮选剂为核心的“选择性分散与抑制—全泥强化浮选”新技术原型和基础理论体系，从而使矿石中的铜镍得到充分回收。重要研究成果及结论如下：.（1）依据滑石型硫化镍矿浮选分离的影响因素，原创性合成出了高效有机分散剂-低分子聚丙烯酸盐（DPAAS），并引入到硫化镍矿浮选中，有效调控了富镁矿泥的凝聚罩盖状态和分散行为；开发出了具有高度选择性的接枝共聚物抑制剂（羟基基体+氨基单体），确立了国产高分子抑制剂葫芦巴多糖胶（FGM）的作用质点及其在滑石界面的吸附作用模型。.（2）机理研究结果表明：分散剂DPAAS通过荷负电的羧酸根离子在滑石表面产生化学吸附，而对硫化矿的作用微弱；EDLVO理论计算表明，富镁矿泥颗粒表面电性调控是滑石型硫化镍体系中颗粒间凝聚或分散行为调控的关键。抑制剂FGM在滑石表面形成化学吸附的渠道为FGM分子中的-OH活性基团与滑石表面的Mg2+形成离子型化学键合、发生化学作用，作用质点为Mg质点；组合抑制剂FGM+接枝共聚物在滑石表面吸附的牢固程度高于单一抑制剂的作用程度。组合抑制剂和捕收剂在硫化矿表面产生竞争吸附，捕收剂组分的优先吸附会阻碍抑制剂在硫化矿表面的进一步吸附。.（3）基于兼具消泡性能的高效非极性捕收剂的应用，开发出以多组分浮选剂为核心的“选择性分散与抑制—全泥强化浮选”原创性新工艺，大幅提高了滑石型硫化镍资源的利用率。对于镍品位1.4%的富矿，得到氧化镁含量低于5%的铜镍精矿；对镍品位0.5%的贫矿，得到氧化镁含量低于6.5%的铜镍精矿。与现场生产指标相比，在精矿回收率相当的情况下，其镍品位显著提高、同时其氧化镁含量大幅度降低。