抑制剂EMY-01在高黏土型黄铁矿浮选分离中的应用

赵开乐 闫 武 杨伟卫 顾帼华 康博文 邓 建 高志勇

（1.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041；2.中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心，四川 成都 610041；3.中南大学资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083；4.湖北省地质局第一地质大队，湖北 大冶 435000）

黏土矿物是含铝、镁、水的硅酸盐矿物总称，其质地柔软、粒度细小，且结构复杂、矿物种类繁多，主要包括高岭石、叶蜡石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、滑石等层状结构铝硅酸盐矿物［1-5］。以脉石形式存在的黏土矿物，呈现易浮易泥化的特点，采用常规浮选法回收目标矿物时，机械夹杂严重，导致精矿品位和回收率较低［6］。此外，由于矿浆中的细粒黏土矿物比表面积大、质量小，导致黏土矿物抑制剂专属性下降且用量大。因此，有必要针对该类型矿物开发具有针对性的高效抑制剂。

当前工业上应用最多的高分子有机抑制剂有古尔胶、羧甲基纤维素（CMC）及其他天然多糖［7］，这类天然分支多糖分子量高、分子链长、水溶液黏度大，易通过桥联形式絮凝细粒脉石，达到高效抑制的效果［8］。研究发现［9-12］，细粒级蛇纹石和绿泥石具有可浮性，易通过泡沫夹带进入精矿，而CMC及淀粉不仅能降低蛇纹石与绿泥石表面的疏水性，还可以对细粒级矿物产生一定的絮凝作用，增大颗粒的表观粒度，从而减少其在泡沫中的夹带，达到抑制上浮的目的；相较于CMC，无机抑制剂水玻璃在降低蛇纹石与绿泥石表面疏水性的同时，还会导致绿泥石颗粒分散，无法起到降低泡沫夹带的作用。

基于前人的研究，笔者所在课题组进一步开展了黏土矿物高效抑制剂的相关研究工作。结果表明，高黏性古尔胶的桥连絮凝作用强，而国产葫芦巴多糖胶结构以及黏度与古尔胶类似，有望成为进口古尔胶的理想替代品。相关研究人员首次将葫芦巴多糖胶、葡聚糖和黄原胶等作为叶蜡石、滑石等易浮脉石矿物的抑制剂，取得了较好的抑制效果［13-15］。研究发现，葫芦巴多糖胶、葡聚糖对滑石的抑制选择性强；黄原胶主要以化学键合的方式，通过羧基作用于叶蜡石端面的Al原子，而在非极性底面则以氢键作用为主；以上3种多糖抑制剂中，以黄原胶的絮凝抑制效果最好，但需加强其水溶性。

为考察课题组研发的组合抑制剂EMY-01对黏土矿物的抑制效果，以西南某高黏土型黄铁矿石为研究对象，通过浮选条件试验及捕收剂与抑制剂作用顺序调控技术，有效实现了该矿石的开发利用，研究结果可为黏土矿物高效抑制剂的应用推广提供数据支撑。

1 矿石性质

西南某高黏土型黄铁矿石储量达数亿吨，经济价值可观。矿石中主要含有的4种元素为S、Fe、Al、Si，总含量高达83.65%；S品位为15.53%、有效S含量14.98%，同时含有1%的C；Ca、Mg、K、Na等元素含量较少，重金属元素微量；金属矿物主要为黄铁矿，占比为30.1%，非金属矿物主要为铝硅酸盐类黏土矿物，其中叶蜡石和高岭石含量较高，二者合计占53%。由此可见，该矿石属于高黏土型低品位黄铁矿石。

在矿石化学组成和物质组成研究的基础上，对矿石进行了扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）面分析，结果见图1。结合图1可知，矿石中主要元素的赋存状态表现出如下特征：

（1）S元素主要赋存于黄铁矿中，S与Fe的分布规律一致。

（2）Si元素主要赋存于以叶蜡石、高岭石、水铝石为代表的脉石矿物中，其分布规律和Al元素基本一致。

工艺矿物学研究还发现，矿石中的黄铁矿或聚集成不规则的斑团，或呈较稠密的分散星点不均匀地分布于叶蜡石、高岭石等黏土矿物间，它们混杂镶嵌，嵌布关系复杂，导致黄铁矿全粒级深度浮选难度极大；与此同时，矿石中以叶蜡石、高岭石为主的脉石矿物因碳染，具有较好的可浮性。以上特性增加了硫硅浮选分离的难度。

2 试验方案

工艺矿物学研究结果表明，矿石中含有大量易泥化且可浮性较好的叶蜡石、高岭石等，而叶蜡石粘附于泡沫，随泡沫上浮的难易程度与其细度相关，粒度越细，越易上浮。因此，为了更好地实现黄铁矿与黏土矿物的有效分离，浮选过程中需要使用选择性较强的高效抑制剂。前期探索试验发现，常见的水玻璃、六偏磷酸钠、CMC等抑制剂难以阻止叶蜡石上浮，导致硫精矿品位低，部分抑制剂甚至对黄铁矿具有抑制作用。

本研究结合矿石的工艺矿物学特征及探索试验结果，采用本课题组研发的高效抑制剂对叶蜡石进行抑制。同时为了进一步增强其抑制效果，将该抑制剂与我国自产的天然多糖胶（FGM）按照一定比例组合，由此得到黏土矿物的绿色高效组合抑制剂EMY-01，为考察其适用性，开展了磨矿细度、抑制剂比选、抑制剂用量等条件试验，试验流程如图2所示。试验中，为保证部分表面发生氧化的黄铁矿上浮，在试验过程中添加了一种有机活化剂HS-1及一种自制的醇类起泡剂。

3 试验结果与讨论

3.1 条件试验

3.1.1 磨矿细度试验

在浮选试验研究前，为了了解该矿石适宜的分选粒度，结合工艺矿物学研究工作，首先进行了磨矿细度试验。

在HS-1用量为800 g/t、EMY-01粗选+扫选用量为500+250 g/t、丁基黄药粗选+扫选用量为200+90 g/t、醇类起泡剂粗选+扫选用量为50+30 g/t的条件下，考察了磨矿细度对黄铁矿浮选指标的影响，结果见图3。

由图3可知，提高磨矿细度，硫粗精矿S回收率升高；当磨矿细度为-0.045 mm占91.16%时，硫粗精矿S品位最高为36.32%、S回收率为95.71%；继续提高磨矿细度，硫粗精矿回收率趋于平缓，S品位下降。因此，确定后续试验的磨矿细度为-0.045 mm占91.16%。

3.1.2 抑制剂比选试验

在日常生产中，CMC、古尔胶等抑制剂对于叶蜡石等脉石矿物有较好的抑制作用。因此，为明确抑制剂EMY-01对比其他常规抑制剂是否具有优势，在磨矿细度试验的基础上，进行了抑制剂比选试验（氧化古尔胶为自制低黏度、低分子抑制剂），结果见表1。

由表1可知，3种抑制剂中EMY-01的试验指标最好，硫粗精矿S品位和回收率最高，分别为37.91%、95.41%，尾矿S品位最低，为0.78%。可见，EMY-01强化了对叶蜡石等易浮脉石的选择性抑制，加上其特有的起泡性能，有效提高了矿物浮选的选择性和硫化物的回收率，可作为抑制铝硅酸盐脉石的专属抑制剂。

捕收剂和抑制剂在黄铁矿表面会发生竞争吸附，捕收剂的优先吸附可以阻止抑制剂在黄铁矿表面的进一步吸附［16］。因此，基于巯基捕收剂不会在黏土矿物表面发生吸附，调控抑制剂和捕收剂的添加顺序能够进一步提升抑制剂在黄铁矿与黏土矿物浮选分离中的选择性抑制作用。在矿石浮选过程中，捕收剂先于抑制剂添加，有助于提高捕收剂和抑制剂发挥作用的选择性，提高黄铁矿与黏土矿物的浮选分离指标。

3.1.3 EMY-01用量试验

为确定EMY-01的适宜用量，粗选用量选择500 g/t、700 g/t、900 g/t、1 100 g/t，扫选用量减半，EMY-01粗选用量试验结果见图4。

由图4可知，随着EMY-01用量的增加，硫粗精矿S回收率增大，S品位先升后降；当EMY-01用量为900 g/t时，硫粗精矿S品位和S回收率分别达到38.70%、95.24%，效果较好。因此，确定后续试验EMY-01粗选用量为900 g/t。

3.2 闭路试验

在条件试验及开路试验基础上，采用“捕收剂与抑制剂作用顺序调控—强化选择性抑制”的选硫方案，即以EMY-01为抑制剂，捕收剂先于抑制剂添加，在矿浆自然pH条件下进行试验，试验流程见图5，结果见表2。

由表2可知，闭路浮选试验获得了S品位50.16%、S回收率97.12%、Al2O3含量3.42%、SiO2含量2.14%的少杂质高纯硫精矿，尾矿S品位降至0.64%、S损失率为2.88%；开发出的“捕收剂抑制剂作用顺序调控—强化选择性抑制”选硫工艺适应性较强，药剂制度合理，试验现象稳定，试验指标较好。

4 结 论

（1）西南某高黏土型黄铁矿矿石中主要硫化矿物为黄铁矿，主要脉石矿物为叶蜡石、高岭石等黏土矿物。针对矿石中黏土矿物多的特性，结合前期探索试验，研发了一种具有特性基团、可有效抑制黏土矿物的组合抑制剂EMY-01，并在此基础上进行了条件试验。

（2）当矿石-0.045 mm粒级占91.16%，采用“捕收剂抑制剂作用顺序调控—强化选择性抑制”浮硫工艺，以EMY-01为抑制剂，闭路浮选可以获得S品位50.16%、S回收率97.12%的高纯硫精矿，铝、硅杂质含量少。

（3）EMY-01对易浮黏土矿物有较好的抑制作用，可以实现从该类黄铁矿石中获得高品级硫精矿，工业应用前景广阔。