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Mg2 和Ca2 作为二价海水阳离子对辉钼矿和黄铜矿浮选性的影响
平岛刚a,uArr;，Gde Pandhe Wisnu Suyantarab，Osamu Ichikawaa，Ahmed Mohamed Elmahdya,c,
a九州大学工学部地球资源工程系福冈县西区福原町744号819-0395，日本
b九州大学工学研究科福冈市西区福原町744号819-0395，日本
c埃及开罗Helwan邮政信箱87中央冶金研究发展研究所
摘 要
海水浮选已应用于远离淡水资源的地区的矿物加工。 然而，由于海水在碱性条件下（pHgt; 9.5）对辉钼矿浮选性有不利影响，所以其在常规铜和钼（Cu-Mo）浮选回路中的应用受到阻碍。 本文介绍了两种二价阳离子在海水Mg2 和Ca2 中对黄铜矿和辉钼矿浮选性影响的基础研究。 浮选试验表明，当pH值高于9时，MgCl2和CaCl2溶液都会降低黄铜矿和辉钼矿的可浮性。此外，Mg2 由于吸附Mg而产生比Ca （OH）2沉淀在矿物表面上，如动态力显微镜图像所示。 在pH 11的10-2M MgCl2水溶液中，黄铜矿的浮选性显着低于辉钼矿。这种现象可能是由于亲水性复合物在矿物表面上的吸附，其降低了表面疏水性。 分别在pH 11和8时，MgCl2和CaCl2溶液中黄铜矿的zeta;电位反转表明沉淀物吸附到表面上。 相反，在相同条件下，辉钼矿的zeta;电位连续下降。 黄铜矿和辉钼矿在混合体系中的可浮性试验表明，在pH11的10-2M MgCl2溶液中加入乳化煤油应该可以选择性分离两种矿物。提出了一种机制来解释这种现象。
- 介绍
浮选是一个耗水量大的过程; 然而，由于淡水资源的稀缺性，对淡水入口的社会需求日益增加以及对工业用水的严格监管，浮选单元需要使用地下水，再生水或海水，这些水具有较高的电解质浓度（王和彭， 2014）。 此外，使用海水进行浮选更适合位于靠近海边的采矿作业或缺乏地面和淡水的地区。 然而，从经济角度来看，如果生产量（即精矿品位和矿物回收率）与常规淡水浮选设备相当，海水浮选就是可行的。
浮选是物理化学矿物分离过程，利用有价值的矿物和不需要的脉石矿物的表面特性的差异（威尔斯和Napier-Munn，2006年）。 在泡沫浮选中，泡沫用于分离疏水性矿物颗粒，因为疏水颗粒粘附在泡沫上，漂浮在表面上并作为泡沫回收。 在铜 - 钼硫化物浮选中使用海水所面临的主要挑战是不仅实现了铜的高回收率，而且实现了其高价值的副产品（钼和金）的高回收率，从而在较低的pH下管理海水中的黄铁矿沉淀，减少石灰过量在海水中消耗，并获得高硫铁矿石铜的高铜精矿品位（卡斯特罗，2012年）。 而且，海水和盐水通常被认为对铜钼矿的浮选有害。
然而，据报道溶液和海水中存在一些无机盐（例如KCl，NaCl，Na2SO4，MgCl2，MgSO4和CaCl2）抑制气泡聚结并减小气泡尺寸，从而改善气泡稳定性并提供适当的起泡特征（Craig等，1993a，1993b; Laskowski等，2013; Quinn等，2014）。 例如，位于加拿大魁北克北部的Raglan选矿厂（Xstrata Nickel）的浮选回路可以在不添加起泡剂的情况下运行，因为工艺用水的高盐含量降低了气泡尺寸并稳定了泡沫层（Quinn等人，2007）。 类似的结果通过Laskowski等人 （2013年）和卡斯特罗等人。 （2013）他表示，即使不添加起泡剂，也可以在海水中获得细小的气泡。
使用盐水和海水在浮选厂中处理几种硫化物矿物（Drelich和Miller，2012; 莫雷诺等人， 2011; 王和彭，2014）。 在澳大利亚西部的镍浮选厂（Mt Keith矿，Leinster矿和BHP Billiton运营的Kambalda镍矿选厂）中使用高离子强度的孔水。 在智利，Las Luces选矿厂（拉斯维加斯Cenizas矿业集团）在Taltal的一座铜钼工厂中使用海水。 此外，印度尼西亚松巴哇岛的Batu Hijau选矿厂（Newmont）利用海水处理富铜斑岩铜矿（黄铜矿 - 斑铜矿）（卡斯特罗，2012年).
另外，海水已被用于分离铜矿物（例如辉钼矿）来自钼矿物（例如辉钼矿）在铜 - 钼（Cu-Mo）浮选装置中。 在该过程中使用氢硫化钠（NaHS）来抑制黄铜矿，使辉钼矿被收集在泡沫层中（莫雷诺 等，2011）。 但是，NaHS在低pH值时会产生有毒的硫化氢气体（H2S）。 因此，需要更安全的方法来分离黄铜矿和辉钼矿。
在没有黄铜矿抑制剂的情况下，辉钼矿在高pH值的海水中表现出差的可浮性，而在相同条件下黄铜矿回收略低卡斯特罗，2012; Laskowski等，2013; Ramos等，2013）。 这种行为限制了在高pH值下常规CuMo浮选回路中海水的应用。 有人认为这种现象可能是由于泡沫表面上的Mg（OH）2沉淀造成的，这强烈影响了泡沫 - 颗粒之间的相互作用。 此外，辉钼矿表面Mg（OH）2的沉淀可能解释了辉钼矿浮选能力的下降。 然而，这些研究使用含有各种矿物（如黄铜矿，斑铜矿，辉铜矿，辉铜矿，黄铁矿和辉钼矿）和浮选试剂（如捕收剂和起泡剂）的矿石样品，这些矿物样品在一定程度上可能会影响矿物浮选性和所涉及的机制浮选过程。 另外，海水中的钙离子和镁离子可以形成胶体氢氧化物，碳酸盐和硫酸盐，这可以抑制一些矿物物质，例如辉钼矿（辉钼矿卡斯特罗，2012年）。 因此，需要对海水中的二价阳离子（如Mg2 和Ca2 ）对纯黄铜矿和辉钼矿在无浮选试剂条件下的浮选性影响的基础研究，以了解此过程的基本机制。
另一方面，辉钼矿的可浮性显著由于无机电解质对双电层压缩的影响，随着NaCl浓度的增加而增加。 因此，气泡和颗粒的zeta;电位降低，并且排斥相互作用降低（Lucay等人， 2015）。 此外，发现辉钼矿可浮性的增加与高于0.5M离子强度的pH无关。 类似的结果通过赵和彭（2014）他们研究了电解质（如NaCl，LiCl，NaF，KCl和NaI）对粘土矿物（如高岭石）存在的次生铜矿物（如辉铜矿）的浮选效果。 随着电解质浓度的增加，辉铜矿漂浮性的增加归因于电解质降低高岭石和辉铜矿之间的静电吸引力，因此防止高岭石在辉铜矿表面上的涂覆。 同样的，Raghavan和许 (1984) 证明CaCl2通过辉钼矿收集器提高辉钼矿在燃料油存在下的可浮性降低了辉钼矿的表面电位。 此外，Kurniawan等人 （2011年） 据报道，无机电解质可提高煤浮选性能，这取决于盐的类型和浓度。
矿物浮选性的增强可能与盐对矿物表面上的水合层不稳定的作用以及改善表面疏水性（王 和彭，2014年). Troncoso等人。 （2014）表明二氧化硅的接触角随着各种电解质（例如，NaCl，CaCl2和AlCl3）浓度的增加而增加，这表明矿物表面可能在盐溶液中变得更疏水。 然而，MgCl2溶液中黄铜矿和辉钼矿表面上的水合层的稳定性在较高pH值（Suyantara等，2016）。 气泡 - 颗粒相互作用研究表明，由于Mg（OH）2沉淀物吸附在矿物表面上，水化层稳定性的增加延长了在pH 11的MgCl2水溶液中的气泡 - 颗粒诱导时间，这降低了表面疏水性。
海水含有阳离子（如Na ，Mg2 ，Ca2 和K ）和阴离子（例如，Cl-，SO2-，HCO-和Br-），其影响电在气泡/水溶液和颗粒/水溶液界面进行充电。 矿物表面电荷受电解质类型和溶液离子强度或浓度的影响。 在恒定的表面电荷密度下，随着电解质浓度增加，表面电位连续下降（Israelachvili， 2011). Li和Somasundaran（1991）和Han等人 （2004年）在所有pH值下，在10-2M NaCl和10-2M CaCl2溶液中，气泡/水溶液界面带负电，并且在pH范围9.5-10.5。 此外，Israelachvili（2011）证明相对少量的二价离子实质上降低了表面电位的大小。 据报道，在颗粒/水相界面，Ca2 和Mg2 离子增加老化白云石颗粒的原始正表面电荷的量级并改变老化的方解石颗粒的原始负表面电荷（Kasha等人，2015）。 此外，硫化物矿物（例如黄铜矿，ten石和辉钼矿）的表面在10-3M KCl和10-3M KNO3溶液在pH范围3-10（平岛 等人，2014; Petrus等人，2012; Raghavan和Hsu，1984).
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在浮选过程中，捕收剂物理吸附在矿物表面并改变表面疏水性。 然而，收集器和无机离子可能会在矿物表面竞争吸附位置，影响海水或电解质溶液中的浮选回收率。 在使用十二烷基硫酸钠作为氯化钠和硫酸钠溶液中捕收剂的刚玉浮选中可以看到这种效果。Fuerstenau和Pradip（2005） 证明了在较高盐浓度下刚玉坳陷更大。 另一方面，当硫酸根离子加入到含有十二烷基氯化钠的溶液中时观察到活化作用。 这些结果表明收集器和矿物表面上的电解质溶液之间相互作用的复杂性。 另外，无机电解质的存在可能会影响矿物表面上收集器的吸附。Wang等人 (2015) 表明用戊基黄药钾（PAX）处理的闪锌矿的接触角随着NaCl浓度的增加而降低，这表明由于盐离子的竞争吸附，PAX在闪锌矿表面上的吸附减少。 矿物表面上的收集器和无机离子的吸附机制是由矿物表面电荷驱动的。 因此，了解电解质溶液中或收集器存在下的矿物表面电荷很重要。
在目前的工作中，海水中的二价阳离子（Ca2 和Mg2 ）对纯辉钼矿和黄铜矿浮选的影响进行了深入的研究。 还研究了这些离子对辉钼矿和黄铜矿
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