瓜尔胶对秘鲁特罗莫克铜矿中滑石的抑制效果评价

孙立田，陈旭波，陈雁南，吴 萌，胡志强

（北京矿冶科技集团有限公司，北京 102628）

滑石抑制是选矿工艺中人们关注的焦点，常用的高分子抑制药剂主要是淀粉类化合物、纤维素衍生物、多聚糖类天然植物胶。研究[1]表明，在一定条件下，羧甲基瓜尔胶主要通过-COO-和-OH吸附在滑石表面，其抑制效果好于羧甲基纤维素，加上纤维素溶解慢，不易配制，其使用受到限制，羧甲基瓜尔胶逐渐成为其良好的替代品。

目前，国内羧甲基瓜尔胶的生产和使用主要集中于石油行业，选矿行业上使用极少[2]；国外羧甲基瓜尔胶的生产规模和使用规模比较大，集中于石油、采选矿和日化等[3]，其天然植物特性决定了其可以自然降解，环保无污染的优点，尤其在石油、选矿中的使用比例较高。考虑到我国环保力度的加大以及有机合成药剂容易产生难处理的废水，这类环保型的植物胶抑制剂越来越受到青睐。

1 实验原料与仪器

小型捏合机：NH-2.5，山东龙兴化工机械有限公司；

锤式粉碎机：FC130D，上海坤麒制药机械有限公司；

黏度计：RVDV-II，博勒飞；

水分测定仪：HB43-S，梅特勒；

低速自动平衡离心机：DT5-3，北京时代北利离心机有限公司；

电热恒温干燥箱：DHG-9141A，上海精宏实验设备有限公司；

pH计：PHS-3C，上海雷磁仪器有限公司；

恒温水浴箱：双列四孔，上海树立仪器有限公司；

数显恒温测速磁力搅拌仪：85-2A，江苏金坛荣华仪器；

去壳瓜尔豆片：Jai Bharat，印度；

氢氧化钠：工业级99%含量，北京博瑞盛嘉化工技术有限公司；

醋酸：工业级99%含量，北京博瑞盛嘉化工技术有限公司；

氯乙酸钠：工业级99%含量，天津致远化学试剂厂。

2 抑制剂制备及效果评价

有资料[4]表明，瓜尔胶依靠其自身携带的大量羟基吸附在滑石表面，改性后的瓜尔胶抑制剂由于基团上增加了羧基（-COO-），使得抑制剂与滑石的吸附多了化学键力的作用。文献[5]指出，对滑石的抑制强弱取决于抑制剂在滑石表面的吸附程度。在一定范围内，瓜尔胶的相对分子质量越大，对滑石的抑制效果越好，但同时相对分子质量越大，分子链也越长，造成空间位阻越大，阻碍相邻分子在滑石表面的吸附，从而削弱滑石表面的润湿性，降低对滑石的抑制效果。

本实验中抑制剂样品的制备在传统溶剂法[6]基础上进行了改进，摒弃了其步骤多、能耗高、使用酒精量大、安全风险高等缺点，改用两步法直接出粉，工艺简便、环保、能耗低。

2.1 抑制剂样品制备

抑制剂制备过程大致如下：取一定量去壳瓜尔豆片放入捏合机中，开动搅拌，按照质量比1:1.5加入不低于85℃的高温热水，水化5 min后加入氢氧化钠，控制搅拌速度，反应器内抽真空至-0.1 MPa，反应温度稳定在60℃～70℃，加入一定量的氯乙酸钠，反应1 h后中和，加入自制的降解剂，控制降解剂的量和降解时间。最后将物料送入增黏机、粉碎机进行加工，得到不同相对分子质量的羧甲基瓜尔胶样品（见图1、图2）。

2.2 滑石抑制效果评价

本实验所用矿样来自中铝秘鲁特罗莫克铜矿（见图3）。原矿主要化学成分和化学物相分析结果表明，矿样中Cu、MgO、S的含量分别为 0.67%、6.92%和6.00%，主要回收的金属元素为Cu；矿样中的铜主要以原生硫化铜、次生硫化铜、自由氧化铜和硅结合铜的形式存在，其含量分别为0.382%、0.191%、0.058%和0.041%，理论上可以回收的硫化铜总量为0.573%，占铜总量的85.27%。矿石中主要金属元素铜的化学物相分析结果（见表1）。

图1 抑制剂样品制备

图2 样品粉碎机

表1 矿石中铜的化学物相分析结果

图3 实验矿样

工艺矿物学研究表明，此次实验所用滑石样中金属矿物主要有蓝辉铜矿、铜蓝、砷黝铜矿、黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、磁黄铁矿等；脉石矿物有石英、长石（钾长石和斜长石）、云母（白云母、黑云母、金云母）、阳起石、透闪石、易变辉石、石榴子石（钙铝榴石、钙铁榴石）、绿泥石、滑石、蛇纹石、高岭石、叶腊石等，其中金属矿物中黄铁矿的矿物相对含量最高，达到9.95%；含铜矿物的矿物相对含量为1.40%；脉石矿物中除了石英、长石、云母、石榴子石外，矿物含量比较高的是阳起石-透闪石，其含量为6.74%，其次是滑石，矿物含量为3.89%，高岭石-叶腊石、绿泥石、易变辉石等矿物的相对含量分别为3.82%、3.49%、3.12%，蛇纹石的矿物相对含量为0.78%。此矿物中滑石含量高，可浮性好，要获得较好的铜选矿指标，对滑石的抑制至关重要。

以矿冶集团研发的AP为捕收剂，BK202为起泡剂进行了粗选实验，为确保铜的回收率，经两次粗选获得含有铜和滑石的混合粗精矿，其生产实验流程（见图4、图5）。

图4 混合粗精矿生产实验流程

图5 选矿评价实验

以粗选所得含滑石和铜的混合粗精矿作为给矿，不同相对分子质量的羧甲基瓜尔胶为抑制剂样品进行滑石抑制实验。将制备的样品依据测定的相对分子质量大致分为以下几组，并与市场通用产品CMC、瓜尔胶原粉以及空白实验进行了对比，实验样品分组情况及结果（见表2）。根据表2的结果制作图6、图7。

依图6、表2观察，铜粗精矿中Cu、MgO的作业回收率随抑制剂样品相对分子质量的降低呈现波浪式变化，两者的变化趋势相对一致，即随样品相对分子质量降低，两者的作业回收率先降低后小幅升高后又逐渐降低。与空白实验对比发现，加入该抑制剂样品后，Cu的作业回收率普遍升高，MgO的作业回收率普遍降低，相对分子质量251万的样品对滑石中MgO的抑制效果最好，使得MgO的回收率降至最低。选的影响［J］.国外金属矿选矿，2006，（7）：21-27.

表2 抑制剂样品分组及评价结果

图6 相对分子质量与粗精矿中Cu、MgO的回收率关系

图7 相对分子质量与粗精矿中Cu、MgO的品位关系

由图7可以看出，与空白实验相比，加入抑制剂后粗精矿中铜的品位均出现了较大幅度的提升，而氧化镁的品位普遍出现了下降；且相对分子质量251万的瓜尔胶型抑制剂的效果要好于市场上常用的CMC。

3 结论

（1）制备出工艺环保的羧甲基瓜尔胶。

（2）该类瓜尔胶对秘鲁特罗莫克铜矿中的滑石有明显的抑制作用，且相对分子质量251万的样品对该矿样的抑制效果最佳。与空白实验相比，使用该抑制剂后滑石含量降幅达50%以上。