黄铁矿浮选的抑制与解抑活化剂研究进展*

张 强

(昆明理工大学 国土资源学院，云南 昆明 650093)

0 引言

在硫化矿浮选过程中，采用的主要工艺是抑制黄铁矿，优先浮选黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等目的矿物，之后再通过解抑活化捕收黄铁矿[1]。但在浮选过程中，由于矿浆中难免离子活化、伽伐尼电偶作用、磨矿介质等会造成黄铁矿活化[2]，因此在硫化矿浮选过程中，首先要考虑的是在有效抑制黄铁矿的同时是否可以提高目的矿物的浮选指标，所以黄铁矿抑制剂的选择十分关键。

目前，实际生产中常在高碱高钙环境下抑制黄铁矿，即通过添加大量石灰来升高矿浆pH。一直以来，被高碱高钙抑制的黄铁矿活化问题也是研究的热点。经高碱高钙抑制后的黄铁矿大多使用酸类、氨氮类活化剂中和解抑，其中硫酸是酸类活化剂中常用的活化剂之一，但因其腐蚀性强、污染性高、安全隐患大，且对工作人员的身体健康有害，因此无酸工艺的开发和研究成为了目前研究的重点。为此寻找一种无酸条件下用于浮选被抑制黄铁矿的高效活化剂，以实现选厂清洁生产、提高企业经济效益、促进矿山可持续发展，显得尤为重要和迫切[1]。

1 黄铁矿浮选的抑制

在浮选试验与实际生产中，为了实现黄铁矿与黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等金属硫化矿物的有效分离，需要对黄铁矿进行选择性抑制，黄铁矿能否被高效抑制对提高精矿品质以及对资源的高效利用具有重要意义。目前黄铁矿抑制剂主要包括无机抑制剂、有机抑制剂和组合抑制剂[3-4]。

1.1 无机抑制剂

在实际生产中，硫化矿与黄铁矿的浮选分离通常在碱性条件下进行，在此过程中使用的矿浆pH调整剂主要有NaOH、CaO和Na2CO3。生产实践和机理研究结果表明：在高碱高钙体系中，矿浆中的OH-与黄铁矿表面的Fe3+反应生成了亲水性络合物Fe(OH)3，其吸附于黄铁矿表面使黄铁矿表面疏水性降低；同时Ca2+在矿浆中反应生成Ca(OH)2和CaSO4而吸附于矿物表面，从而强化了黄铁矿表面的亲水性[5]。无机抑制剂中最为常见的是石灰，其来源广、价格低，但用量大，浮选过程中会导致泡沫发黏，从而影响分选指标，长期使用会造成管道堵塞[6]；此外，氰化物也是黄铁矿的高效抑制剂，但因其有剧毒，对环境存在危害，目前已很少使用[7]。

黄铁矿常用的硫氧化物类抑制剂有亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、偏亚硫酸盐、二氧化硫以及硫化物等[8]。JANETSKI等[9]在黄铁矿-黄铜矿浮选体系中加入易水解的Na2S，其水解产生的H+和HS-遇氧气易发生氧化反应，消耗了溶液中的氧气，阻止了双黄药的形成，从而抑制了黄铁矿浮选。MU等[10]研究了焦亚硫酸钠(MBS)在被铜离子活化黄铁矿浮选中的抑制作用，分别在磨矿阶段和浮选阶段加入MBS，通过X射线光电子能谱分析(XPS)和电化学CV测试仪检测发现，在浮选阶段添加MBS对黄铁矿有较好的抑制作用；这是因为在矿浆中充入氧气后，经过一系列化学反应形成了亲水性的Cu(OH)2和CuSO4，从而起到了抑制黄铁矿的作用。

黄铁矿的氧化剂类抑制剂主要有NaClO、MnO2、O2、H2O2和O3等[11],其抑制机理是通过氧化剂中离子的氧化作用促使黄铁矿表面形成氢氧化铁和硫酸盐等，从而减少捕收剂在黄铁矿表面的吸附。余新阳等[12]在低碱条件下进行了Na2S、KMnO4、H2O2、CaCl2、Ca(ClO)2用量对比实验，发现具有强氧化性的Ca(ClO)2不仅不会改变黄铜矿的可浮性而且对浮选体系的适应性也较好。付翔宇[13]研究发现Ca(ClO)2能显著改善黄铁矿-黄铜矿的浮选分离效果,是黄铁矿的一种高效抑制剂。氧化型抑制法简单易行，便于管理，但单一使用时药剂用量大，且价格偏高，不具有普遍使用性，适应性差，一般适宜两种或多种抑制剂组合使用。

1.2 有机抑制剂

近年来选择性强、经济环保的有机抑制剂逐渐成为研究热点。在以黄药为捕收剂的多金属硫化矿浮选中，一些有机药剂如糊精、淀粉和羧甲基纤维素(CMC)等被用作黄铁矿的抑制剂[14-15]，但这些抑制剂在室温下的低溶解度使其难以在工业上推广应用。近些年，已开发了一些克服了上述缺点的可用于金属硫化矿物浮选分离的有机抑制剂。

二甲基二硫代氨基甲酸钠 (SDD)[16]是一种有机合成中间体，同时也是一种性能优良的重金属离子线性螯合剂，其—CSS—基团具有很强的络合能力，能与金属更稳定地形成不溶性络合物，已被广泛用于选矿和废水处理[17]。BAI等[18]在黄铜矿-黄铁矿体系浮选试验中，研究了SDD对黄铁矿疏水性的影响及其抑制机理,结果表明，SDD降低了黄铁矿的表面电位，其—CSS—基团可以捕获阳离子，并在黄铁矿表面生成亲水性二硫代氨基甲酸盐，从而降低了黄铁矿的疏水性，但其对黄铜矿的疏水性影响很小，因此SDD对黄铁矿具有良好的抑制作用。

刺槐豆胶(LBG)是一种高分子量多糖，与瓜尔胶和卡拉胶这两种半乳甘露聚糖多糖具有相同的单体结构，但LBG中的甘露糖/半乳糖比瓜尔胶和卡拉胶高4倍左右[19-20]。SHEN等[21]将LBG用作Cu-Fe硫化物浮选分离中的选择性抑制剂，研究发现：LBG在黄铁矿表面的吸附是由于酸碱相互作用以及在黄铁矿的羟基化表面与亲水性表面之间形成了氢键；同时XPS和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析结果证实，LBG在黄铁矿表面的吸附主要是由于酸碱相互作用、氢键、LBG和黄铁矿表面的疏水部分之间的吸引力所致；研究发现，LBG的加入降低了黄铁矿的可浮性，但其对黄铜矿的抑制作用可以忽略不计。

半乳甘露聚糖(GM)是一种包含了甘露糖骨干与半乳糖旁基的多糖。ZHANG 等[22]通过浮选试验研究了GM在黄铁矿表面的抑制性能和吸附机理，结果表明：在弱碱性条件下，GM可以通过Fe位点选择性地化学吸附在黄铁矿表面，阻止捕收剂丁基黄原酸钠 (SBX) 的进一步吸附，对黄铁矿有较好的抑制作用，从而实现了黄铜矿和黄铁矿的分离。

在含钙矿物的浮选分离中，焦性没食子酸(PA)受到广泛关注，因其与矿物表面的金属位点具有良好的亲和力[23-25]。在弱碱性条件下，PA通常被作为Cu-Fe硫化物浮选系统中黄铁矿的选择性抑制剂。GUANG等[26]研究了PA对黄铜矿和黄铁矿浮选分离的影响，结果表明：PA与黄铁矿表面的亲水性增强，是由于其分子结构中含有多个羟基；Zeta电位分析和红外测量结果证实，黄铁矿表面的吸附物中有PA；XPS结果表明，PA最有可能是通过与Fe原子的相互作用吸附至黄铁矿表面的，从而增强了黄铁矿颗粒表面的亲水性；激光增强电离光谱检测结果表明，PA在黄铁矿表面形成了一层稳定的膜。因此在低碱介质中，PA可以作为Cu-Fe硫化物浮选的有效黄铁矿抑制剂。

聚丙烯羧酸(PCA)是一种新型环保抑制剂，具有高效、低耗、无污染等突出优点。WANG等[27]在黄铁矿与黄铜矿体系下以PCA为抑制剂进行了浮选分离试验，结果表明：PCA可以通过Fe位点化学吸附在黄铁矿表面阻止SBX的进一步吸附；但PCA在黄铜矿表面的吸附能力非常弱，即使用PCA预处理，SBX仍然可以化学吸附在黄

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