从含铜镜铁矿中分选镜铁矿的试验研究.pdf

中图分类号 旦窆 U D C6 2 2 硕士学位论文 学校代码 Q 三三 密级公珏 从含铜镜铁矿中分选镜铁矿的试验研究 E x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho nt h es e p a r a t i o no fs p e c u l a r i t e f r o ma s p e c u l a r i t e - c o p p e ro r e 作者姓名 学科专业 研究方向 学院 系、所 指导教师 孙伟 矿业工程 矿物加工工程 资源加工与生物工程学院 王毓华教授 敝答辩日期一答辩委员会主席触矽 中南大学 二O 一四年五月 万方数据 学位论文原创性声明 | I I I I IIM I I l l lI I I I I lllllIr l U I Y 2 6 8 7 15 8 本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确 的说明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 作者签名五l 堑垂 日期丝年王月堕日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学 位论文的规定即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。 保密论文待解密后适应本声明。 作者签名玉l 堑整 日期丛年上月笪日 导师签 日期 万方数据 从含铜镜铁矿中分选镜铁矿的试验研究 摘要针对新疆某含铜镜铁矿，开展了矿石工艺矿物学和铜铁分选的 试验研究，并对镜铁矿精矿品位较低的问题，系统地开展了提质脱杂 的试验研究，获得了较为满意的结果。借助Z e t a 电位测定、V S M 测 定和E D L V O 计算等手段，研究了试验体系下矿物颗粒间的相互作用， 得到以下结论。 基于工艺矿物学研究，原矿中有用矿物主要为黄铜矿和镜铁矿， 其中铜品位为0 ．4 2 ％、全铁品位为3 3 ．3 5 ％。脉石矿物主要为石英、 长石和绢云母。镜铁矿与硅酸盐矿物的嵌布关系较为复杂，嵌布粒 度粗细不均匀。 采用优先浮铜，浮尾磁选的工艺实现了铜与铁的分离。优先浮铜 采用一粗三精两扫的流程，获得铜品位为2 0 ．4 3 ％的铜精矿，铜回收 率为9 1 ．4 5 ％。浮尾采用一次粗选、再磨两次精选的流程，获得铁品 位为5 7 ．1 3 ％的铁精矿，铁回收率为8 1 ．9 8 ％。 镜铁矿磁选精矿中不同粒级的铁品位存在差异，粒级越细其铁品 位越高。一4 3 9 m 粒级经一次磁精选可得到铁品位为6 1 ．7 9 ％的磁精矿， 回收率为5 9 ．8 3 ％； 4 3 p r o 粒级经过再磨和两次精选，仅得到铁品位 为5 7 ．2 5 ％的磁精矿，铁回收率为1 8 ．2 6 ％。 4 3 p m 粒级中镜铁矿单体 解离较差是影响磁选精矿品位提升的主要原因。再磨虽可提高镜铁矿 的解离度，但微细粒铁矿物在磁选过程中会发生磁团聚，夹杂脉石矿 物而恶化磁选指标。磁选过程中添加分散剂，能减轻微细粒铁矿物间 的磁团聚，提高磁选分离效率。分散剂对矿浆分散效果好坏的顺序为 六偏磷酸钠 碳酸钠 水玻璃。对磁选粗精矿进行分级再磨后，采用 六偏磷酸钠为分散剂，获得的磁选精矿综合铁品位为6 2 ．1 4 ％，对原 矿铁回收率为7 4 ．7 9 ％，达到了提质脱杂的目标。 E D L V O 计算表明外加场强为7 9 6 K A ／m 时，粒径为5 9 m 镜铁 矿颗粒间的E D L V O 作用能 能级为1 0 。1 8 J ，随着颗粒距离的增加而 逐渐降低。当颗粒间距离小于3 2 ．5 9 m 时，E D L V O 能为正，颗粒间相 互排斥；当颗粒间距离大于3 2 ．5 岬时，E D L V O 能为负，颗粒间相互 吸引。在磁选过程中，加入六偏磷酸钠作为分散剂可降低镜铁矿的表 面电位，增加颗粒间的静电斥能，并产生空间位阻作用能。从而，增 T T 万方数据 大颗粒间的E D L V O 作用能，强化矿浆分散效果，减少磁团聚的发生。 图7 1 幅，表3 7 个，参考文献1 0 1 篇。 关键词镜铁矿；黄铜矿；优先浮选；磁选；E D L V O 分类号T D 9 万方数据 E x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho nt h es e p a r a t i o no fs p e c u l a r i t ef r o m as p e c u l a r i t e c o p p e ro r e A b s t r a c t S t u d i e so nm i n e r a l o g ya n ds e p a r a t i o no f c o p p e rf r o mi r o nf o ra s e p c u l a r i t e - c o p p e ro r ew h i c hc o m e sf r o mX i n ji a n gp r o v i n c ew e r ec a r r i e d o u ti nt h i sp a p e r ．F o rl o wg r a d es p e c u l a r i t ec o n c e n t r a t e ，s y s t e m a t i c e x p e r i m e n t so nt h eq u a l i t yi m p r o v i n ga n di m p u r i t i e sr e m o v i n gw e r ea l s o d o n e ，a n das a t i s f a c t o r yr e s u l tw a so b t a i n e d ．B ym e a n so fz e t ap o t e n t i a l m e a s u r e m e n t ，V S Ma n dE D L V Oc a l c u l a t i o n ，t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e n m i n e r a lp a r t i c l e sw e r ei n v e s t i g a t e d ，a n dt h ec o n c l u s i o n sa r es h o w n b e l l o w B a s e do nt h es t u d yo fm i n e r a l o g y , v a l u a b l em i n e r a l si no r ea r e c h a l c o p y r i t ea n ds p e c u l a r i t e ．T h er u n - o f - m i n eo r eo fs p e c u l a r i t e c o p p e r c o n t a i n s0 ．4 2 ％C ua n d3 3 ．3 5 ％F e ．G a n g u em i n e r a l sa r em a i n l yq u a r t z ， f e l d s p a ra n dm i c a ．T h ed i s s e m i n a t e dr e l a t i o n s h i pa m o n gs p e c u l a r i t ea n d s i l i c a t e sa r ev e r yc o m p l e x ，a n dt h ed i s s e m i n a t i o ns i z eo fm i n e r a l si sn o t u n i f o r m ． T h es e p a r a t i o no fc o o p e rf r o ms p e c u l a r i t ew a sf i n i s h e db yu s i n gt h e p r o c e s so fp r i o rf l o t a t i o no nc o p p e rm i n e r a la n dm a g n e t i cs e p a r a t i o no f s p e c u l a r i t ef r o mf l o t a t i o nt a i l i n g s ．F i n a l l y , aq u a l i f i e dc o p p e rc o n c e n t r a t e w i t ht h ec o p p e rg r a d eo f2 0 ．4 3 ％a n dt h ec o p p e rr e c o v e r yo f91 ．4 5 ％，a n d as p e c u l a r i t ec o n c e n t r a t ew i t ht h ei r o ng r a d eo f5 7 ．1 3 ％a n dt h ei r o n r e c o v e r yo f81 ．9 8 ％w e r ep r o d u c e d ． 1 1 1 ei r o ng r a d e so fr o u g h e rc o n c e n t r a t ei nd i f f e r e n ts i z er a n g ea r e d i f f e r e n t ，a n dt h ef i n e rp a r t i c l es i z eh a sah i g h e ri r o ng r a d e ．T h e - 4 3 岬 s a m p l eC a ng a i nac o n c e n t r a t ew i t ht h ei r o ng r a d eo f61 ．7 9 ％a n dt h ei r o n r e c o v e r yo f5 9 ．8 3 ％b yo n l yo n ec l e a n e rp r o c e s s ．，n l e 4 3 1 x ms a m p l ec a n g a i nt h ec o n c e n t r a t ew i t ht h ei r o ng r a d eo f5 7 ．2 5 ％a n dt h ei r o nr e c o v e r y o f18 ．2 6 ％b yr e g f i n d i n ga n dt w oc l e a n e rm a g n e t i cs e p a r a t i o np r o c e s s ． T h el o w e rm o n o m e rl i b e r a t i o nd e g r e eo f - 4 3l amf r a c t i o ni st h em a i n r e a s o nw h i c hi m p a c t st h ei m p r o v e m e n to fm a g n e t i cc o n c e n t r a t e ’Sg r a d e ． R e g r i n d i n gc a ni m p r o v et h em o n o m e rl i b e r a t i o nd e g r e eo fs p e c u l a r i t e ， b u tt h em i c r o f i n es p e c u l a r i t ep a r t i c l e sm a yr e u n i o nt o g e t h e ru n d e rt h e a c t i o no fm a g n e t i cf o r c e ，i tw i l lm a k et h es i l i c a t e se n t e r i n gt h em a g n e t i c T V 万方数据 c o n c e n t r a t ea n dw o r s et h em a g n e t i cs e p a r a t i o ni n d e x ．T h ed i s p e r s i o n e x p e r i m e n ts h o w st h a t ．d i s p e r s i n ga g e n tc a nr e d u c et h em a g n e t i cr e u n i o n o fm i c r o ．f i n ea n di m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fm a g n e t i cs e p a r a t i o n ．T h e i n f l u e n c eo fd i s p e r s i n ga g e n t 。s h o w st h eo r d e ro fS 肿 s o d i u m s i l i c a t e ．U s i n g S H M 噼a sd i s p e r s a n ta n dt h ec l a s s i f i c a t i o nm a g n e t i c s e p a r a t i o n ．ai r o nc o n c e n t r a t ew i t ht h ei r o ng r a d eo f6 2 ．14 ％％a n dt h e i r o nr e c o v e r yo f7 4 ．7 9 ％w a sp r o d u c e d ，a n dt h eg o a lo fi m p r o v i n gq u a l i t y a n dr e d u c i n gt h ei m p u r i t yw a sa l s of i n i s h e d ． T h er e s u l to fE D IV Os h o w st h a t W h e nt h ee x t e r n a lm a g n e t i cf i e l d s t r e n g t hw a s7 9 6 KA ／面，t h eS p e c u l a r i t e ’SE D L V Oe n e r g yw i l lr e d u c ew i t h t h ed i s t a n c eo ft w op a r t i c l e si n c r e a s i n g 。肠e nt h ed i s t a n c eb e t w e e n s p e c u l a r i t ep a r t i c l e si Ss m a l l e rt h a n3 2 ．5 n m ．a n dt h ep a r t i c l e sw i l lr e p e l e a c ho t h e r , t h eE D L V Oi n t e r a c t i o ne n e r g yi sn e g a t i v e ；w h e nt h ed i s t a n c e i S g r e a t e rt h a n3 2 ．5 n m ．t h ep a r t i c l e s w i l la t t r a c te a c ho t h e r ．I nt h e m a g n e t i cs e p a r a t i o np r o c e s s ，S 肿c a n r e d u c et h ez e t ap o t e n t i a lv a l u eo f s p e c u l a r i t ea n dp r o v i d es t e r i ce f f e c te n e r g yw h i c hw i l li n c r e a s eE D L V O e n e r g ya n dw e a kt h em a g n e t i ca g g l o m e r a t i o no fs p e c u l a r i t ep a r t i c l e s ． T h e r ea r eat o t a lo f71 g r a g h s ．37t a b l e sa n d10 1r e f e r e n c e s ． K e y w o r d s S p e c u l a r i t e ；c h a l c o p y r i t e ；p r i o rf l o t a t i o n ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ； E D L V O ． C l a s s i 6 c a t i o n T D 9 V 万方数据 目录 学位论文原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I 目萄之⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．V I 1 文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 国内外铜矿资源利用概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 ．1 世界铜资源现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 1 ．1 ．2 中国铜资源现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 1 ．1 ．3 硫化铜矿选矿技术现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．2 国内外铁矿资源利用概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．2 ．1 世界铁资源利用现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一7 1 ．2 ．2 中国铁资源利用现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．2 ．3 铁矿石选矿技术现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1 1 ．3 论文选题及研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．15 2 试验原料、设备及研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 2 ．1 矿样的采集与制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 6 2 ．1 ．1 实际矿石样的制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．1 ．2 单矿物样的制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．1 ．3 提质脱杂粗精矿的制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 2 ．2 试验药剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18 2 ．3 试验设备及仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 9 2 ．4 试验研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．19 2 ．4 ．1 实际矿石试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 2 ．4 ．2 粒级分析方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 2 ．4 ．3 矿物解离度测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21 2 ．4 ．4 分散试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21 2 ．4 ．5 动电位的测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 2 ．4 ．6V S M 测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 2 2 ．4 ．7 扩展D L V O 理论计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 3 矿石工艺矿物学研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3 3 ．1 原矿的物相及化学组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 3 3 ．2 主要矿物嵌布关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 4 3 ．3 矿石性质与可选性关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 4 实际矿石分选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 0 4 ．1 硫化铜分选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 0 V l 万方数据 4 ．1 ．1 磨矿细度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 4 ．1 ．2 捕收剂试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 4 ．1 ．3 抑制剂试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 4 ．1 ．4 优先浮选开路试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．1 ．5 优先浮选全流程闭路试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 4 ．2 镜铁矿选别试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 4 ．2 ．1 磁场强度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 4 ．2 ．2 磨矿细度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 4 ．2 ．3 给矿浓度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．2 ．4 磁选流程试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 4 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 5 镜铁矿精矿提质脱杂研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 6 5 ．1 粗精矿粒度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 5 ．2 粗精矿分级磁选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 6 5 ．2 ．1 4 3 1 a m 粒级的分选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 5 ．2 ．2 ．4 3 1 ．u n 粒级的分选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 4 5 ．3 强化矿浆分散及磁选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 5 ．3 ．1 矿浆分散试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 5 ．3 ．2 矿浆分散与磁选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 5 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 4 6 微细颗粒间相互作用的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 5 6 ．1 范德华力作用能的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 5 6 ．2 静电排斥能的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 7 6 ．2 ．1 镜铁矿与石英动电位的测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 7 6 ．2 ．2 带电颗粒间静电作用能的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 9 6 ．3 空间位阻作用能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一7 0 6 ．4 磁性颗粒间的相互作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 1 6 ．4 ．1 镜铁矿磁滞回线的测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 6 ．4 ．2 镜铁矿颗粒磁相互作用能的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 6 ．5E D L V O 理论计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 6 6 ．6 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一7 7 7 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 8 攻读硕士学位期间主要研究成果及奖励⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 6 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一8 7 V l l 万方数据 硕士学位论文 1 文献综述 1 文献综述 1 ．1 国内外铜矿资源利用概述 金属铜与人类的发展、社会的进步以及人们的日常生活有着密切的关系，是 世界使用量排名第三的金属，仅次于铁和铝。 铜 C u 的原子序数为2 9 ，是一种过渡金属。铜金属呈紫红色光泽，密度为 8 ．9 2 9 ／c m 3 ，熔点为1 0 8 3 ．4 ℃，沸点为2 5 6 7 ℃。常见化合价 1 和 2 。纯铜具有良 好的导电性和导热性。 黄铜矿 c h a l c o p y r i t e 的化学式为C u F e S 2 ，颜色为铜黄色，具有金属光泽， 表面常有蓝、紫褐色的斑状锖色和绿黑色条痕。不透明，无解理，无磁性，具有 导电性。其性脆，莫氏硬度为3 4 ，相对密度为4 ．1 4 ．3 。黄铜矿是一种较常见的 铜矿物，常伴生有微量的金、银等，主要是有热液作用和接触交代作用产生。在 工业上，黄铜矿是生产冶炼铜主要的原材料，具有很高的工业价值【l ，引。 1 ．1 ．1 世界铜资源现状 据统计，地球上铜资源储量丰富。陆生铜矿有3 0 x 1 0 8 t ，深海铜矿有6 ．9 x 1 0 8 t 。 世界铜矿资源的特点是铜矿资源分布范围非常广泛，储量则高度的集中。到2 0 1 1 年，世界己探明的铜矿储量为6 ．9 x 1 0 S t ，其中智利占1 ．9 x 1 0 8 t ，秘鲁占0 ．9 x 1 0 8 t ， 澳大利亚占0 ．8 6 x 1 0 S t ，墨西哥占0 ．3 8 x 1 0 8 t ，美国占0 ．3 5 x 1 0 8 t ，中国占0 ．3 x l O s t ， 俄罗斯占0 ．3 x 1 0 8 t ，印度尼西亚占0 ．2 8 x 1 0 8 t ，波兰占0 ．2 6 x 1 0 8 t ，赞比亚占0 ．2 x 1 0 8 t ， 刚果占0 ．2 x 1 0 8 t 。世界上8 6 ％的铜矿石总储量，集中在这1 1 个国家。 铜矿石类型有板岩铜矿、砂页岩铜矿、火山成因块状硫化物型铜矿、岩浆 铜镍硫化物型铜矿、铁氧化物铜金型铜矿、矽卡岩型铜矿、脉型铜矿等。可用来 生产铜的四大类铜矿石为斑岩矿、砂页岩矿、火山成因块状硫化矿和岩浆铜镍 硫化型 见图1 ．1 。 万方数据 硕士学位论文1 文献综述 图1 - 1 铜矿石选冶所占比例 1 9 世纪到2 0 世纪中叶，主要开采的铜矿石为块状硫化型、矽卡岩型、多金 属脉型、交代型以及砂页岩型。2 0 世纪后期，随着湿法冶金技术的进步，溶剂 萃取电积技术的应用，使得精炼铜产量大增 见图1 ．2 ，难选斑岩铜矿成为产铜 的主要原料。据统计斑岩型铜矿山在全球铜矿山中所占的份额见图1 ．3 。 图1 - 2 世界精炼铜产量 图1 ．3 斑岩型铜矿山在全球铜矿山中所占的份额 铜资源开采利用还有如下特点虽然世界铜矿勘察的投入不断增加，但新探 明的铜矿资源却呈下降趋势；世界铜矿开发投入大幅增加，铜矿山产能提升较快， 万方数据 硕士学位论文 l 文献综述 但产能利用率呈现下降趋势；世界精炼铜产销量基本平衡，溶剂萃取电积工艺生 产的精炼铜产量大幅增长；国际铜价屡创新高，高价震荡加剧 见图1 ．4 [ 3 q o ] 。 1 ．1 ．2 中国铜资源现状 图1 - 4 世界铜价格变化 中国铜资源的特点是贫矿多，富矿少，在2 0 1 0 年铜查明的资源储量中，含 铜量大于1 ％的铜矿资源仅为总量的2 1 ％；全国铜储量主要集中在东部省区。江 西、安徽、黑龙江3 省占总储量的4 4 ％。铜资源量则主要集中在西部四省，西藏、 云南、新疆和内蒙古的铜资源占总资源量的5 2 ．8 ％；铜矿资源的保证程度低、资 源量高、储量不足。铜储量只占铜资源量的1 3 ．6 ％，储量的保证程度相当低。 中国铜资源的消费量不断增大，供需缺口持续增大。2 0 0 0 年到2 0 1 0 年，中 国铜精矿的产量大幅度增加 见图1 ．5 ，2 0 1 0 年的铜精矿产量为1 2 7 x 1 0 4 t ，约 为2 0 0 0 年的两倍。中国2 0 0 0 年精炼铜的产量为1 3 7 1 0 4 t ，2 0 1 0 年增长到 4 5 7 x 1 0 4 t 。中国精炼铜产量的猛增，使得铜精矿的供需缺1 2 1 不断增大 见图l 一6 。 1 9 9 9 年的国内铜精矿供需基本持平，而到2 0 1 0 年缺口达到了3 3 5 1 0 4 t [ 1 1 ～6 1 。 图1 5 中国铜精矿产量 万方数据 硕士学位论文1 文献综述 单位x 1 0 4 t 1 9 9 9 年2 0 0 0 年2 0 0 5 年2 0 0 7 年2 0 0 8 每2 0 1 0 年 图1 - 6 中国铜精矿供需缺口量 1 ．1 ．3 硫化铜矿选矿技术现状 1 硫化铜矿浮选捕收剂 结构中具有硫分子的捕收剂可吸附于硫化矿矿物表面，增加其疏水性能，提 高可浮性。根据化学组成不同，可将硫化矿捕收剂分为黄药类及其衍生物类 乙 黄药、丁黄药、硫胺脂等 、硫氮及其衍生物类 乙硫氮、硫氮酯等 、黑药类 丁 胺黑药等 及其他种类 硫醇、硫脲等 ，如表1 ．1 所示。捕收剂的选择不但要 强调选择性能，也要注重其捕收性能。通常黄药及其衍生类捕收剂的捕收性能较 好，但是其选择性则较差。硫氮及其衍生物类捕收剂的选择性则较好，但捕收性 能较差。黑药类除具备较好的浮选性能外，还有一定的起泡性1 17 ，1 8 J 。 表1 ．1 黄铜矿捕收剂 对于贫、细、杂及嵌布粒度复杂的黄铜矿，常规药剂已经不能满足生产的需 4 O 0 O 0 O 0 O 0 0 ∞巧鲫的∞坫姗5 万方数据 硕士学位论文1 文献综述 求，需要开发高效、低毒的新型捕收剂。新型捕收剂如表1 - 2 所示【1 9 - 2 8 1 。 表l - 2 黄铜矿新型捕收剂 新型捕收剂与传统捕收剂相比，具有选择性能好、浮选效率高、药剂用量、 且对p H 值不敏感等优点。这类新型捕收剂的分子结构中存在着能与铜离子形成 络合物或螯合物的基团，在分子结构中加入此类基团，是改善和提高捕收剂浮选 性能的关键[ 2 9 , 3 0 J 。 除研发新型捕收剂外，利用捕收剂之间的协同作用，将两种或多种捕收剂组 合使用，也是提高浮选效率，降低捕收剂用量的有效途径。对某硫化银铜矿，朱 建光等使用丁黄药与巯基乙酸异辛酯作为捕收剂，浮选获得的铜矿品位为 2 2 ．6 8 ％、回收率8 8 ．3 5 ％。较原有药剂制度铜品位提高了6 ．1 2 ％，回收率提高了 5 ．5 8 ％t 3 1 J 。 李文风等使用戊基黄药与二甲基二硫代氨基甲酸丙腈酯作为捕收剂 浮选硫化铜矿，经一次粗选所得的铜精矿品为8 ．0 9 ％、回收率为9 6 ．3 7 ％，较单 用戊基黄药时，精矿铜品位提高0 ．8 6 ％，回收率提高3 ．5 7 ％。对某硫化铜矿【3 2 1 。 覃文庆等使用异戊基黄药与新型浮选剂J T - 2 3 5 作为捕收剂。当异戊基黄用量为 1 0g ／t ，J T - 3 2 5 用量为1 2 酚时，闭路试验取得了良好效果，并且大大减少了捕收 剂用量，从而论证了异戊基黄药与新型浮选剂J T - 2 3 5 之问具有协同作用【3 3 】。 2 铜硫分离抑制剂 黄铜矿常与硫化铁矿伴生在一起，因此在铜硫分选过程中，需添加抑制剂使 硫化铁矿表面亲水，抑制其上浮，以达到铜硫分离的目的。抑制剂可分为无机抑 制剂和有机抑制剂两种，表1 ．3 中列举出了常用的抑N 齐U [ 3 4 ，3 5 1 。 万方数据 硕士学位论文1 文献综述 表1 ．3 常见硫化铁矿抑制剂 F u e r s e n a u 等人在研究黄铁矿的浮选性质时发现，不论使用何种p H 调整剂， 黄铁矿在较高的p H 条件下 p H 1 2 均处于被抑制状态【3 6 1 。J a n e s t k i 等在研究里 发现，黄铁矿在较高p H 值条件下矿物表面会加速氧化，从而取代黄药的阳极氧 化反应使黄铁矿受到抑制，证明了O H ‘的存在可抑制黄铁矿的浮选[ 3 7 J 。陈湘清等 在研究含钙物质对黄铁矿可浮性的影响时发现，含钙物质C a C l 2 、C a O 、C a C 1 0 2 可有效抑制黄铁矿的浮选，而对黄铜矿的可浮性影响较小，并且探索了抑制机理。 近些年，有关学者为了降低铜硫分离的矿浆碱度做了大量的研究【3 引。曾娟等通 过对黄铁矿的组合抑制剂的研究，实现了低碱度条件下铜硫分离，试验结果表明 腐植酸钠与N a C I O 是黄铁矿的高效抑制剂【3 9 】。周源等研究了腐植酸钠与N a C l 0 组合抑制剂对黄铁矿的抑制机理，提出腐殖酸钠能络合黄铁矿表面的活化离子， 且其高分子结构会对气泡产生空间位阻效应；N a C l 0 则会使吸附在黄铁矿表面的 黄药解吸，并在矿表形成亲水薄膜。证明组合药剂的协同作用可强化抑制效果， 降低铜硫分离p H 值1 4 ⋯。 6 万方数据 硕士学位论文 1 文献综述 3 其他方法 浮选法是处理黄铜矿应用最广泛的方法，但近些年来随着黄铜矿原矿性质的 恶化，化学浸出法和微生物浸出法越来越多的应用于黄铜矿的选别，来处理一些 品位低、粒度细、嵌布关系复杂的黄铜矿。 黄铜矿属于原生硫化矿，在浸出的过程中会在矿物表面生成一层钝化层，普 通的浸出对其效果不明显，因此需强化其浸出过程，常用方法有加温、加压、添 加活化剂、氧化剂、使用氯化物介质以及生物浸出等，这些方法对处理贫、细、 杂铜矿石有着较好的应用前景【4 1 , 4 2 】。 1 ．2 国内外铁矿资源利用概述 铁是人类使用最多的元素，它在地壳中的含量排在在氧、硅、铝之后，列第 四位。一个国家的发展离不开钢铁，而钢铁总量也是衡量国家发达程度的重要标 准。从建筑业的钢筋混凝土，到机器制造业的汽车、飞机、火箭，以及矿产行业 的破碎机、磨机、浮选槽等。各行各业的发展都与钢铁有着密切相关的联系。由 此可见，铁元素对于人类的重要性【1 1 。 1 ．2 ．1 世界铁资源利用现状 据统计，全球铁矿石的总储量为8 0 0 0 x 1 0 8 t ，其中的铁含量超过2 3 0 0 x 1 0 8 吨， 根据目前的开采速率，铁资源保障年限在一百年以上。 虽然铁资源的储量非常巨大，但其分布区相对集中。世界现已探明的铁矿石 大主要分布在巴西、澳大利亚、俄罗斯、加拿大、中国、印度、乌克兰、哈萨克 斯坦等国。其中巴西、澳大利亚、印度三国拥有品位超6 0 ％的高品位铁矿资源。 全球每年所开采的铁矿石的数量巨大，总体呈增长趋势 见图l 一7 。2 0 11 年，全球铁矿石的产量为1 9 ．2 x 1 0 8 t ，比2 0 0 2 年时的9 ．8 9 1 0 8 t ，产量提高了1 ．9 4 倍。铁矿石的产量虽然巨大，但是在国际市场上，铁矿石的买卖则呈现出垄断化。 铁矿石的价格由巴西的淡水河谷、澳大利亚的力拓和必和必拓所控制，在全球十 大铁矿石生产商中，这三家企业的铁矿石年产量排名前三 见表1 - 4 。因此这 三家企业组成的“价格联盟”，控制着全球8 0 ％左右的铁矿石出口贸易，垄断了全 球铁矿石的交易。 万方数据 硕士学位论文1 文献综述 图1 ．72 0 0 2 ．2 0 1 1 年全球铁矿石产量 表1 - 32 0 1 1 年全球十大铁矿石生产商