黄郭凯

高镍锍辉铜矿(Cu2S)和六方硫化镍矿(Ni3S2)的浮选分离是本世纪40年代发展起来的一项技术。到目前为止，对它的研究还不多。浮选分离中使用的小分子有机抑制剂较少。本研究采用小分子α-氨基磷酸酯有机抑制剂对高冰镍进行浮选分离，获得了满意的结果。

1样本和研究方法

高品位镍锍、Cu2S、Ni3S2均取自金川有色金属公司第二冶炼厂。Ni3S2是镍阳极产品，经过破碎、瓷质球磨、磁选去除合金后制成-74μ m样品。Cu2S是由高品位镍锍浮选铜精矿经机械擦洗、丙酮萃取和盐酸清洗后得到的-74μ m样品。

单矿物浮选在40mL挂槽浮选机中进行，每次矿样2g，超声波处理5分钟，依次加入调整剂、捕收剂、起泡剂，调浆浮选5分钟。

有机缓蚀剂Lc是林强教授研制的新型α-氨基膦酸。

在微电泳仪上测量ζ电位。用DDS-11电导率仪和PHS-2酸度计分别测定悬浮液的电导率和pH值。

2单一矿物浮选

2.1矿浆pH值对Cu2S和Ni3S2可浮性的影响

图1显示了丁基黄药+乙基黄药作为捕收剂和pH值对Cu2S和Ni3S2浮选的影响。从图中可以看出，Ni2S2在pH<8 ~ 12范围内具有良好的可浮性。当pH < 8或pH > 12时，其可浮性开始下降，尤其是在高碱度(pH > 12)时。而Cu2S在整个pH范围内表现出良好的可浮性，可见高碱有利于Cu2S和Ni2S2的分离。、

2.2有机抑制剂Lc对矿物可浮性的影响

图2显示了当pH = 11.2，丁基药物和乙基黄药用作捕收剂时，Lc的量对矿物可浮性的影响。从图中可以看出，随着Lc用量的增加，Ni2S2的可浮性明显下降，而Cu2S的可浮性几乎没有变化。

图3显示了以丁基黄药+乙基黄药为捕收剂，Lc用量为20mg/L时，pH值与Cu2S和Ni3S2可浮性的关系，从图中可以看出，Lc对Ni3S2有明显的抑制作用，特别是在强碱性条件下(pH > 12.4)，Ni3S2基本不浮。另一方面，pH值对Cu2S的影响是复杂的。当pH < 10时，Cu2S的抑制作用明显。当pH > 10时，Cu2S的可浮性开始上升，当pH > 12时，Cu2S的可浮性增强，回收率在80%以上。因此，在强碱性条件下，使用Lc作为抑制剂可以有效地分离Cu2S和Ni3S2。

矿物质和化学物质作用机理的探讨

有机缓蚀剂Lc属于α-氨基膦酸类缓蚀剂，其分子式为:

(H2 po 3c H2)2N[(CH2)2 nch 2 po 3h 2]2(CH2)2N(CH2 po 3h 2)2 .从之前的单矿物试验结果可以看出，Lc对Ni3S2具有良好的选择性抑制能力，其抑制能力可以通过王殿佐教授提出的浮选总活性判据评价方法得到证实。浮选总活性I计算如下:

其中:δx-药物的基团电负性与氢的电负性的区别；

N-药物分子中- CH2 -的数目；

φ-与药物类型有关的每个- CH2 -的疏水性常数值。φ = 1.

Lc的浮选总活性计算为iLc=33.40。根据抑制剂的分类标准，要求n≥2，I > 10。I值越大，亲水性越强，对矿物的抑制能力越强。在这里，ILC > > I标准具有很强的抑制作用，这一结论在单矿物实验中得到了验证。

从添加抑制剂前后矿物表面ζ电位的变化可以看出与Cu2S和Ni3S2相互作用的选择性。图4和图5分别显示了有或没有Lc时pH值对Cu2S和Ni3S2表面ζ电位的影响。对比图4和图5与图3，不难看出，在酸性条件下，Lc选择性较差，Cu2S和Ni3S2受到不同程度的抑制。这是因为Lc在酸性条件下很难解离，主要以分子状态存在。Lc分子中的氨基磷酸与H+结合，但很难与矿物表面的金属离子发生化学键合。此时Lc主要以氢键或范德力吸附在矿物表面，因此Lc缺乏选择性。随着pH向碱性变化，Lc的解离度越来越大，Lc以阴离子状态存在，选择性逐渐显现，对Cu2S的可浮性影响较小，对Ni3S2的抑制能力较强。ζ-电位图上，有无Lcζ-电位变化不大，但随着pH的增加，有无Lc，Ni3S2。因此，在碱性条件下，Lc在Ni3S2矿表面的吸附量较大。

上述两种矿物可浮性的差异也可以用软硬酸碱理论来解释。Cu2S中的Cu+是软酸，Ni3S2中的Ni2 ++是硬酸，Lc中的键合氧原子是硬碱。硬酸对硬碱的亲和力更强，这可能是Lc容易吸附在Ni3S2表面而被抑制的内在原因。

从上面的ζ电位图可以看出，加入有机抑制剂Lc后，矿物表面的ζ电位变为负值。推测缓蚀剂的亲水基团应为膦酸酯- PO3H -。那么，试剂的亲水基团是氨基还是膦酸基，还是Ni3S2表面螯合了两个极性基团？因此采用量子化学的CNDO/2方法对此进行计算，计算模型如下:

根据计算结果，前线轨道波函数是:

从上式可以看出，分子中的氮原子(10号)对分子最高占据轨道的贡献很大，即氮、羟基氧(3号和4号)和膦酸氧(1号)参与了分子最高占据轨道HOMO的组成。作为配体，药物总是与其金属的最高占据轨道HOMO和最低空轨道LUMO成键。但考虑到O(1)与矿物金属的相互作用会有空的大空间位阻，以及O(3)和O(4)与矿物晶格中金属原子的螯合作用在几何上不是很有利，认为Lc是通过五元环的O-N型螯合作用附着在矿物表面的，化学物质与矿物的相互作用模型如图6所示。

在单矿物实验和理论分析的基础上，采用氢氧化钠+LC矿浆混合法对金川高冰镍进行了验证，结果见表1。

表1高冰镍的实际浮选分离结果(%)

从表中可以看出，使用氢氧化钠+LC制浆的效果明显强于单独使用氢氧化钠，可以有效分离Cu2S和Ni3S2。

4结论

(1)有机缓蚀剂Lc在强碱性条件下能有效抑制Ni3S2，但对Cu2S影响不大。

(2)ζ-电位测量表明，在碱性条件下，这种抑制剂更容易吸附在Ni3S2表面，因此更容易被抑制，这与软硬酸碱的理论分析结果一致。

(3)量子化学计算结果表明，这种抑制作用可能以O-N螯合配位的形式附着在Ni3S2表面。

(4)高冰镍的实际浮选分离试验表明，采用氢氧化钠和Lc矿浆混合可以有效分离Cu2S和Ni3S2，降低铜精矿和镍精矿的互含量。

参考

1.王殿佐，白世斌，有色金属(季刊)，1988，(2): 47 ~ 53。

本文最初发表于《有色金属》第47卷第1期，1995年2月& # 9786；