瓜爾膠對秘魯特羅莫克銅礦中滑石的抑制效果評價

孫立田，陳旭波，陳雁南，吳 萌，胡志強

（北京礦冶科技集團有限公司，北京 102628）

滑石抑制是選礦工藝中人們關注的焦點，常用的高分子抑制藥劑主要是淀粉類化合物、纖維素衍生物、多聚糖類天然植物膠。研究[1]表明，在一定條件下，羧甲基瓜爾膠主要通過-COO-和-OH吸附在滑石表面，其抑制效果好于羧甲基纖維素，加上纖維素溶解慢，不易配制，其使用受到限制，羧甲基瓜爾膠逐漸成為其良好的替代品。

目前，國內羧甲基瓜爾膠的生產和使用主要集中于石油行業，選礦行業上使用極少[2]；國外羧甲基瓜爾膠的生產規模和使用規模比較大，集中于石油、采選礦和日化等[3]，其天然植物特性決定了其可以自然降解，環保無污染的優點，尤其在石油、選礦中的使用比例較高。考慮到我國環保力度的加大以及有機合成藥劑容易產生難處理的廢水，這類環保型的植物膠抑制劑越來越受到青睞。

1 實驗原料與儀器

小型捏合機：NH-2.5，山東龍興化工機械有限公司；

錘式粉碎機：FC130D，上海坤麒制藥機械有限公司；

黏度計：RVDV-II，博勒飛；

水分測定儀：HB43-S，梅特勒；

低速自動平衡離心機：DT5-3，北京時代北利離心機有限公司；

電熱恒溫干燥箱：DHG-9141A，上海精宏實驗設備有限公司；

pH計：PHS-3C，上海雷磁儀器有限公司；

恒溫水浴箱：雙列四孔，上海樹立儀器有限公司；

數顯恒溫測速磁力攪拌儀：85-2A，江蘇金壇榮華儀器；

去殼瓜爾豆片：Jai Bharat，印度；

氫氧化鈉：工業級99%含量，北京博瑞盛嘉化工技術有限公司；

醋酸：工業級99%含量，北京博瑞盛嘉化工技術有限公司；

氯乙酸鈉：工業級99%含量，天津致遠化學試劑廠。

2 抑制劑制備及效果評價

有資料[4]表明，瓜爾膠依靠其自身攜帶的大量羥基吸附在滑石表面，改性后的瓜爾膠抑制劑由于基團上增加了羧基（-COO-），使得抑制劑與滑石的吸附多了化學鍵力的作用。文獻[5]指出，對滑石的抑制強弱取決于抑制劑在滑石表面的吸附程度。在一定范圍內，瓜爾膠的相對分子質量越大，對滑石的抑制效果越好，但同時相對分子質量越大，分子鏈也越長，造成空間位阻越大，阻礙相鄰分子在滑石表面的吸附，從而削弱滑石表面的潤濕性，降低對滑石的抑制效果。

本實驗中抑制劑樣品的制備在傳統溶劑法[6]基礎上進行了改進，摒棄了其步驟多、能耗高、使用酒精量大、安全風險高等缺點，改用兩步法直接出粉，工藝簡便、環保、能耗低。

2.1 抑制劑樣品制備

抑制劑制備過程大致如下：取一定量去殼瓜爾豆片放入捏合機中，開動攪拌，按照質量比1:1.5加入不低于85℃的高溫熱水，水化5 min后加入氫氧化鈉，控制攪拌速度，反應器內抽真空至-0.1 MPa，反應溫度穩定在60℃～70℃，加入一定量的氯乙酸鈉，反應1 h后中和，加入自制的降解劑，控制降解劑的量和降解時間。最后將物料送入增黏機、粉碎機進行加工，得到不同相對分子質量的羧甲基瓜爾膠樣品（見圖1、圖2）。

2.2 滑石抑制效果評價

本實驗所用礦樣來自中鋁秘魯特羅莫克銅礦（見圖3）。原礦主要化學成分和化學物相分析結果表明，礦樣中Cu、MgO、S的含量分別為 0.67%、6.92%和6.00%，主要回收的金屬元素為Cu；礦樣中的銅主要以原生硫化銅、次生硫化銅、自由氧化銅和硅結合銅的形式存在，其含量分別為0.382%、0.191%、0.058%和0.041%，理論上可以回收的硫化銅總量為0.573%，占銅總量的85.27%。礦石中主要金屬元素銅的化學物相分析結果（見表1）。

圖1 抑制劑樣品制備

圖2 樣品粉碎機

表1 礦石中銅的化學物相分析結果

圖3 實驗礦樣

工藝礦物學研究表明，此次實驗所用滑石樣中金屬礦物主要有藍輝銅礦、銅藍、砷黝銅礦、黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦等；脈石礦物有石英、長石（鉀長石和斜長石）、云母（白云母、黑云母、金云母）、陽起石、透閃石、易變輝石、石榴子石（鈣鋁榴石、鈣鐵榴石）、綠泥石、滑石、蛇紋石、高嶺石、葉臘石等，其中金屬礦物中黃鐵礦的礦物相對含量最高，達到9.95%；含銅礦物的礦物相對含量為1.40%；脈石礦物中除了石英、長石、云母、石榴子石外，礦物含量比較高的是陽起石-透閃石，其含量為6.74%，其次是滑石，礦物含量為3.89%，高嶺石-葉臘石、綠泥石、易變輝石等礦物的相對含量分別為3.82%、3.49%、3.12%，蛇紋石的礦物相對含量為0.78%。此礦物中滑石含量高，可浮性好，要獲得較好的銅選礦指標，對滑石的抑制至關重要。

以礦冶集團研發的AP為捕收劑，BK202為起泡劑進行了粗選實驗，為確保銅的回收率，經兩次粗選獲得含有銅和滑石的混合粗精礦，其生產實驗流程（見圖4、圖5）。

圖4 混合粗精礦生產實驗流程

圖5 選礦評價實驗

以粗選所得含滑石和銅的混合粗精礦作為給礦，不同相對分子質量的羧甲基瓜爾膠為抑制劑樣品進行滑石抑制實驗。將制備的樣品依據測定的相對分子質量大致分為以下幾組，并與市場通用產品CMC、瓜爾膠原粉以及空白實驗進行了對比，實驗樣品分組情況及結果（見表2）。根據表2的結果制作圖6、圖7。

依圖6、表2觀察，銅粗精礦中Cu、MgO的作業回收率隨抑制劑樣品相對分子質量的降低呈現波浪式變化，兩者的變化趨勢相對一致，即隨樣品相對分子質量降低，兩者的作業回收率先降低后小幅升高后又逐漸降低。與空白實驗對比發現，加入該抑制劑樣品后，Cu的作業回收率普遍升高，MgO的作業回收率普遍降低，相對分子質量251萬的樣品對滑石中MgO的抑制效果最好，使得MgO的回收率降至最低。選的影響［J］.國外金屬礦選礦，2006，（7）：21-27.

表2 抑制劑樣品分組及評價結果

圖6 相對分子質量與粗精礦中Cu、MgO的回收率關系

圖7 相對分子質量與粗精礦中Cu、MgO的品位關系

由圖7可以看出，與空白實驗相比，加入抑制劑后粗精礦中銅的品位均出現了較大幅度的提升，而氧化鎂的品位普遍出現了下降；且相對分子質量251萬的瓜爾膠型抑制劑的效果要好于市場上常用的CMC。

3 結論

（1）制備出工藝環保的羧甲基瓜爾膠。

（2）該類瓜爾膠對秘魯特羅莫克銅礦中的滑石有明顯的抑制作用，且相對分子質量251萬的樣品對該礦樣的抑制效果最佳。與空白實驗相比，使用該抑制劑后滑石含量降幅達50%以上。