烯丙基硫氨酯在铜砷分离中的浮选性能及机理研究

化工矿物与加工

INDUSTRIAL MINERALS & PROCESSING

2020年第3期

文章编号：丨〇〇8-7524( 2020} 03-0017-04 D0I ： 10. 16283/j. cnki. Kgkwjjg. 2020. 03. 005

烯丙基硫氨酯在铜砷分离中的浮选性能

及机理研究

刘学勇，韩跃新

(东北大学资源与土木丁.程学院，辽宁沈阳110819)

摘要：新型酯类选矿药剂烯丙基硫氨酯是一类具有优良性能的产品，某含砷低品位铜矿矿物成分复杂，有用矿物 回收闲难为了有效实现铜与砷、长石等矿物的分离，以烯丙基硫氨酯为捕收剂，采用1粗2精2扫的浮铜工艺流程， 闭路试验得到铜品位20. 28%、银品位469. 22 g/t、砷品位0. 25%的铜精矿，铜回收率87. 99%、银冋收率72. 71% ;尾矿 回收得到硫品位33. 82%、砷品位5. 03%、银品位47. 20 g/t的硫精矿红外光谱研究表明，铜矿物与捕收剂的作用机 理为化学吸附。

关键词：烯丙基硫氨酯;捕收剂;铜砷分离;硫精矿;机理；化学吸附中图分类号:TD985

文献标志码：A

Study on flotation performance and mechanism of allyl

thionocarbamates in separation of copper and arsenic

LIU Xueyong,HAN Yuexin

(School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang Liaoning 110819,China)

Abstract: Allyl thionocarbamates, a new type of ester mineral beneficiation reagent, is a kind of product with excellent per­

formance. In a low-grade copper mine containing arsenic, the mineral composition is complex and the recovery of useful miner­als is difficult. In order to effectively separate copper from arsenic, feldspar and other minerals, the copper concentrate contai­ning 20. 28% copper,469. 22 g/t silver,0. 25% arsenic with 87. 99% copper recovery and 72. 71% silver recovery and sulfur concentrate with 33. 82% sulfur, 5. 03% arsenic and 47. 20 g/l silver recovery from tailings are obtained by the flotation process of one roughing, two-cleaning and two-scavenging in ihe closed-circuit test with allyl thiomK'arbamates as collector . The infrared spectrum shows that the mechanism of action between copper mineral and collector is chemical adsorption.

Keywords: allyl thionocarbamates；collector；separation of copper and arsenic； sulfur concentrate； mechanism； chemical ad-

sorplion

0引言

随着矿产资源品位的降低和环保要求的不断

制毒砂后浮选黄铜矿6:，但这会使伴生矿物中的 金、银等贵金属也受到抑制而损失。内蒙某铜矿 与砷、长石等非金属矿物伴生，难以选别。本研究 以烯丙基硫氨酯为捕收剂，研究了其在铜砷分离 中的浮选性能，得到了品位和冋收率较为理想的 精矿产品，最后对捕收剂的作用机理进行了研究。 该研究成果可为铜砷矿物多元素综合回收提供 参考。

提高，资源的综合回收在选矿生产中日益重 要〜]。在含砷铜矿物选矿生产实践中，对于铜 砷矿物的分离，一般采用抑砷浮铜的工艺[3]。在 铜砷分离中，砷矿物以毒砂为主，毒砂属于易浮矿 物，很容易被选铜的药剂捕收上浮,导致分离效果 差[45]。一般铜砷矿的浮选分离采用高碱条件抑 *

* 收稿曰期：2019-10-16

基金项目：辽宁省自然科学基金指导计划（2019-7J)-0996)。

作者简介：刘学勇（丨983-)，辽宁沈阳人，男，博士研究生，高级丁.程师，主要从事选矿工艺与选矿药剂研究丨:作，t:-mail:HUxUeyoiig_

83200@ 163. com

通信作者:韩跃新（1961-)，男，教授，博士生导师

.17 •

矿物选别刘学勇等：烯丙基硫氨酯在铜坤分离中浮选性能及机理研究2020年3月

1矿石性质

1.1原矿化学多元素分析对原矿主要化学成分及质量分数进行分析,

结果见表1。

表1原矿化学多元素分析结果单位

Cu

P1.ZnAsA1203质量分数0.600. 030.050.2812.09Ag/S

FeSi02MgO

(«•*■')

质量分数2.707.22

16.5058.81

1.47

由表1可知，原矿中可供回收的主要元素有

铜和银，主要有害元素为砷，其他金属元素Ph、Zn 回收价值不大，且砷矿物含量较高,实现铜砷分离 是回收铜矿物的关键。1.2原矿物相分析

铜物相分析结果见表2。

表2铜物相分析结果

单位:％

自由氧化 结合氧化 次生硫化 原生硫化

铜中的铜

铜中的铜

铜中的铜

铜中的锏

合计

品位0. 0770.0120. 1270.3840. 600分布率

12. 83

2.00

21. 17

64.00

100.00

由岩矿鉴定可知，矿石中金属矿物主要有黄 铜矿、黄铁矿等，非金属矿物主要有毒砂、长石、石 英、碳酸盐矿物、絹云母、黑云母等。矿石中毒砂 含量较高，与黄铜矿嵌布关系密切，破碎后容易与 黄铜矿结合形成连生体进人铜精矿中，对铜精矿 的品质影响较大。

矿石中含有一定量泥化矿物绢云母、白云母， 易附着在黄铜矿物表面，不利于铜矿物的浮选。 但黄铜矿与黄铁矿、毒砂、闪锌矿之间存在相互嵌 布、相互包裹的关系，它们之间的解离程度影响铜 的回收。矿石中黄铜矿的浸染粒度以粗粒嵌布为 主，有利于黄铜矿的单体解离，但有3. 19%的黄 铜矿的粒径小于0.037 mm,这部分黄铜矿多呈细 粒状充填在黄铁矿孔隙中，或以细脉状充填在黄

铁矿、毒砂的裂隙中，较难从黄铁矿、毒砂中解离， 易造成损失。综上所述,该矿石铜矿物种类多，黄 铜矿、银矿物与其他金属矿物嵌布关系复杂，毒砂 含量高等是影响铜、银回收的不利因素。

2试验部分

2. 1 流程选择

低品位铜砷矿属于较难选矿石，泥化程度高，

针对该矿石性质，经探索性试验发现混合浮选流

.18

•

程较适合本矿石，故采用混合浮选进行试验。

2.2条件试验2.2. 1磨矿细度试验

在石灰用量为2 000 g/t、捕收剂丁基黄药用 量为40 g/t、起泡剂2#油用量为30 g/t的条件下， 考察磨矿细度的影响,试验结果见图1。

9CuW收率

80

8

%/蠢-0.074 ran 质it分数 A

图1磨矿细度试验结果

由图I可知，铜粗精矿的回收率随着磨矿细 度的增加逐渐增加，达到高点后再降低，铜粗精矿 品位逐渐降低。当-0. 074 mm质量分数占65%

时，铜精矿冋收率最高。银精矿的品位受磨矿细 度影响不大，为了保证铜矿的回收率，确定最佳磨 矿细度为-〇. 074 mm质量分数占65%。2.2.2调整剂CaO用量试验

该矿石中砷含量较高，试验采用加人调整剂 生石灰提高矿浆pH值，调整剂用量试验结果见 图2。试验条件：磨矿细度为-0. 074 mm质量分 数占65%、丁基黄药用量为40 g/t、2#油用量为30

g/t、石灰用量为变量。

%%//x#

?gn}=

g

j

1 500 2 000 2 500 3 000

CaO 用量 / Wt1)

图2 Ca()用量试验结果

由图2可知，随着CaO用量的增加，铜精矿 的品位逐渐增加，而回收率则先升高后降低，砷矿 物的品位和回收率则呈现递减的趋势。在pH值 为11时，铜回收率最高,且砷品位较低，为了保证 铜矿物的回收率，确定石灰用量为2 500 g/t。2. 2. 3

捕收剂用量试验

以烯丙基硫氨酯为捕收剂，试验条件：磨矿 细度为-0. 074 mm质量分数占65%、2#油用量为 30 g/t、石灰用量为2 500 g/t。改变捕收剂用量， 试验结果见图3。由图3可知，随着婦丙基硫氣 酷用量的增加，铜回收率逐渐增加，用量达到24

g/1后，铜回收宇.增加不明显，而砷矿物品位和回

矿物选别

m&p化工矿物与加工第49卷第3期

收率均较低，综合考虑回收率与药剂成本，确定烯 越来越小。当起泡剂用量大于20 g/t时，铜回收 丙基硫氨酯的用量为24 g/t。

率没有继续提高。所以确定起泡剂用量为20

g/t。

必‘ CuAs祕%

8-(:u 品W位 收 率

88■〇• As回枚丰

/—864

%/固

齋老回

捕收刑用量/ (g\"t乃

图3捕收剂用量试验结果

2#油用量/ (g^-1)

2.2.4起泡剂用量试验

图4起泡剂2#油用量试验结果

试验条件：磨矿细度为-0.074 mm质量分数 2.3 全流程闭路试验结果

占65%、捕收剂烯丙基硫氨酯用量为24 g/t、石灰 在条件试验及开路试验的基础上进行了闭路 用量为2 500 g/t。改变起泡剂2#油用量的试验 试验，闭路试验的工艺条件及流程见图5,结果见 结果见图4。由图4可知，随着起泡剂用量的增 表3。

加，铜品位随之降低，铜回收率随之提高，但幅度

原矿

药剂用量单位：g/t

石灰：2 500

-0.074 mm 占 65%

烯丙基硫氨酯：24

2#油：变量

石灰：500

石灰5,

：350

烯丙基硫氨酯：8

2# 油：5

3,3,

一石灰：200 石灰：150

烯丙基硫M酯：

/\\__________

2# 油：5

2,

3,

y

铜精矿尾矿

图5闭路试验工艺条件及工艺流程表3

闭路试验结果

单位

产品名称品位

回收率

CuAsAS

CuAsAg铜粗精2.6020.280. 25469.2287.992.3372.71尾矿97.400. 070.284. 7312.0197.6727.29原矿

100.00

0. 60

0.28

16.88

100.00

100.00

100.00

注:银的品位的单位为g/t。

由表3可知，闭路试验得到铜品位20. 28%、 了选硫试验，得到了硫品位34. 82%、砷品位砷品位0.25%、含银469. 22 g/t的铜精矿,铜回收 5. 03%、银品位47. 20 g/t的硫精矿。试验结果见 率87. 99%、银回收率72. 71%。表4。由表4可知，硫、砷矿物大部分得到了有效 2.4浮选尾矿回收硫砷试验

回收。通过选硫流程，降低了尾矿中硫矿物与砷 为了综合回收尾矿中的砷和硫，对尾矿进行

矿物的品位，还能产出高砷硫精矿，具有一定的经

• 19 •

矿物选别 刘学勇等：烯丙基硫氨酯在铜砷分离中浮选性能及机理研艽 2020年3月

济、环境效益。

表4

铜闭路尾矿回收硫砷试验结果

单位产品名称品位

SAs硫精矿5. 1034.825.03尾矿88.970. 280.01铜闭路尾矿

100.00

2. 19

0.28

2.5矿物表面红外光谱分析

为进一步揭示捕收剂在矿物表面的吸附行 为，进行了红外光谱检测。烯丙基硫氨酯的红外 光谱见图6,烯丙基硫氨酯与铜矿物作用前后的红 外光谱见图7,烯丙基硫氨酯与砷矿物作用前后红 外光谱见图8。

640

200

3 000

2 000

波数/on 1

图6烯丙基硫氨酯红外光谱

2 0001 000

波数/cm 1

图7烯丙基硫氨酯与铜矿物作用前后红外光谱

3 000

2 000

1 000

波数/cm 1

图8烯丙基硫氨酯与砷矿物作用前后红外光谱

由图6可知,3 255. 3 cm」为N-H伸缩振动 峰，1 528. I cm-1为_(N) -C =S伸缩振动峰， 990. 2 cm —1为（N)-C = S 弯曲振动峰，2 960. 2、

I 643.2 cm M均为烯丙基硫氨酯的特征吸收峰。 图7表明，2 955. 2、2 872. 3 cm—1为甲基、亚甲基的 特征吸收峰，1 519. 6 cm —为C = S特征吸收峰，捕

• 20 •

回收率

AgSAsAg47.2080.9489. 1950.942.0911.363. 1039.374. 72

100.00

100.000

100.00

收剂与铜矿物作用后的红外光谱吸收峰发生了不 同程度的移动，吸收峰波数产生了 9 cm M的位移， 同时出现了新的吸收峰，说明捕收剂分子中的基 团C = S在铜矿物表面发生了化学吸附[7]。由图8 可知，砷矿物与捕收剂作用后的红外光谱未出现 新的吸收峰，甲基、亚甲基吸收峰及C = C吸收峰 均未出现，说明捕收剂与砷矿物不存在化学吸附， 因此该捕收剂可用于铜砷分离。

3结论

本研究选用高效捕收剂烯丙基硫氨酯分选铜

砷，该捕收剂具有选择性好、对铜矿物和银矿物捕

收能力较强、对砷矿物捕收能力较差等特性。闭

路试验采用1粗2精2扫工艺流程，获得铜精矿含 铜20. 28%、含银469. 22 g/t、含砷0. 25%,铜回收 率87. 99%、银回收率72. 71 %,尾矿回收得到硫品 位33. 82%、砷品位5. 03%、银品位47. 20 g/t的硫 精矿。本试验矿石样品铜品位较低，伴生银矿物 分布复杂，砷品位相对较高，属于较难选矿石。红 外光谱分析表明，捕收剂与铜矿物的作用机理为

化学吸附，与砷矿物不发生吸附作用，表明其可用 于铜砷矿物分离。此矿石的成功分选为其他含砷 低品位铜矿的选别提供了参考。

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