黄铜矿浮选体系晶态_无定形...氧化硅的流变特性与夹带行为_王磊.pdf

黄铜矿浮选体系晶态/无定形二氧化硅的流变特性与夹带行为王磊1)，李孟乐1,2)，邹玉超1,2)，廖寅飞1)，马子龙1)，桂夏辉1)1)中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心，徐州2211162)中国矿业大学化工学院，徐州221116通信作者，王磊，E-mail:;桂夏辉，E-mail:摘要硅酸盐类脉石夹带是制约贫杂难选矿高效浮选分离的难题之一.借助分批浮选试验、流变学测试、冷冻扫描电镜测试、颗粒沉降试验，探究了黄铜矿浮选体系晶态/无定形二氧化硅的流变特性与夹带行为.结果显示，随着脉石中无定形二氧化硅含量的增加，矿浆表观黏度呈指数型增大，黄铜矿回收率持续降低，脉石回收率先升高后降低.脉石回收率发生变化是脉石夹带率、水回收率共同作用的结果：在黏度低增长区，脉石夹带率上移对脉石回收率升高起主导作用，而在黏度中、高增长区，水回收率减少是脉石回收率由升转降的主要原因.总脉石夹带率和各粒级脉石夹带率均随无定形二氧化硅含量增加而升高，且各粒级脉石夹带率呈现出明显差异性，细粒脉石夹带率增幅最大.冷冻扫描电镜与沉降试验表明，无定形二氧化硅与石英颗粒形成了聚集体结构，导致矿浆体系黏度增大，因而脉石颗粒沉降减缓、泡沫排液“洗涤”脉石作用弱化，单位泡沫水中的脉石质量增大，脉石夹带率升高.关键词浮选；夹带；无定形二氧化硅；流变性；夹带率分类号TD952Rheological properties and entrainment behavior of quartz/amorphous silica inchalcopyriteflotationWANG Lei1)，LI Meng-le1,2)，ZOU Yu-chao1,2)，LIAO Yin-fei1)，MA Zi-long1)，GUI Xia-hui1)1)NationalEngineeringResearchCentreofCoalPreparationandPurification,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China2)SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,ChinaCorrespondingauthor,WANGLei,E-mail:;GUIXia-hui,E-mail:ABSTRACTOwingtotheglobalconsumptionofhigh-gradeores,largeamountsoflow-gradeandcomplexoresarebeingprocessednowadays.Theentrainmentofganguemineralsintheores,especiallysilicategangueminerals,hasbecomeanonignorableissuethatcansignificantlyinfluencemineralflotationperformance.Amorphoussilicahasbeenreportedtoexistwidelyinvariousoredeposits,buthowitaffectsmineralflotationremainspoorlyunderstood.Thisstudyinvestigatedtherheologicalpropertiesandentrainmentbehaviorsofquartz/amorphoussilicagangueincopperflotationthroughbatchflotationtests,rheologymeasurements,cryo-SEManalysis,andparticlesettlementtests.Resultsindicateanexponentialincreaseinthepulpviscosityastheamorphoussilicacontentinthegangueincreased.These also led to distinct recoveries of chalcopyrite and gangue minerals in flotation:the chalcopyrite recovery keptdecreasing,whereastheentrainmentrecoveryofganguemineralsincreasedinitiallyandthendecreased.Thechangeintheentrainedganguerecoverywasfoundtobeaconsequenceofthereducedwaterrecoveryandtheincreaseddegreeofentrainmentforthegangue.Inarangewhereintheviscositygrowthwaslow,theincreaseddegreeofentrainmentforthegangueprevailedoverthedecreasedwater收稿日期:20220628基金项目:国家自然科学基金资助项目（51804307）工程科学学报，第45卷，第8期：12721280，2023年8月ChineseJournalofEngineering,Vol.45,No.8:12721280,August2023https:/doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2022.06.28.001;http:/recovery,ultimatelyleadingtoanincreaseintheganguerecovery.However,whenthepulpviscositydrasticallyincreased,thedecreasedwaterrecoverywasfoundtobedominantinchangingtheganguerecovery,andthustheganguerecoverydecreased.Further,theeffectofamorphoussilicaonthedegreeofentrainmentfortheganguewasinvestigatedonasize-by-sizebasis.Agreatdifferencewasfoundinthedegreeofentrainmentfortheganguemineralparticlesofthesamesizefraction.However,fineganguemineralparticlesexperiencedthegreatestincreaseintheirentrainmentdegree.Therefore,thedegreeofentrainmentfortheganguewassize-dependentandsubjecttothepresenceofamorphoussilica.Theresultsofcryo-SEMandsettlingtestsindicatethatquartz/amorphoussilicaparticleaggregateswere formed when amorphous silica particles were present in the flotation system,and these aggregates had a relatively lowsedimentationrate.Itwasinferredthatformedgangueaggregatesincreasedthepulpviscosity,whichreducedthewaterdrainageinthefrothandthesedimentationrateofgangueparticles,subsequentlyincreasingthemassofthegangueinaunitmassofwaterand,thus,thedegreeofentrainment.KEYWORDSflotation；entrainment；amorphoussilica；rheologicalproperty；degreeofentrainment铜是国民经济建设的重要战略矿产资源，随着高品位铜矿资源的日益消耗，选别复杂难选铜矿已成为世界铜资源开发利用的重要内容.据统计，20 世纪初所产出铜矿石品位约在 1.5%4.0%之间，但截至 2010 年全球入选的铜矿石平均品位已大幅降至 0.62%，且预期未来仍会持续降低1.浮选法是选别铜矿的有效手段，然而复杂低品位铜矿浮选过程中，细杂的脉石矿物容易发生无选择性的夹带行为，造成精矿品位恶化且难以控制，严重影响着选矿厂的生产效率与经济效益2.针对浮选脉石夹带，国内外研究学者在夹带影响因素、作用机理、模型预测、夹带调控等方面进行了大量研究27，研究对象多为硅酸盐脉石810.硅酸盐矿物在自然界分布广、种类多，其中二氧化硅是各类铜矿石选矿过程中最为常见的主要脉石矿物.二氧化硅在自然界的存在形式有结晶形和无定形，基本结构都是硅氧四面体，硅、氧原子长程有序排列形成晶态二氧化硅，短程有序或长程无序排列形成无定形二氧化硅.石英是典型的晶态二氧化硅，当前对它的夹带研究也最为深入，浮选作业中常用它评估整个体系的脉石夹带程度11.诸多铜金属矿床中也存在一定比例的无定形二氧化硅脉石矿物，但在以往二氧化硅夹带研究中很少被涉及1213.近年来研究表明，无定形二氧化硅能够改变流体流变性质，造成精矿品位变化13.由此可知，即使入选原矿中含有少量无定形二氧化硅，在浮选循环过程中难以排出并产生积累后势必会对浮选作业造成严重影响，所以阐明黄铜矿浮选体系晶态/无定形二氧化硅流变特性及夹带行为，对指导工业实践和丰富夹带理论均有重要意义.本文借助分批浮选试验、流变学测试、冷冻扫描电镜测试、颗粒沉降试验，系统探究了黄铜矿浮选体系晶态/无定形二氧化硅混合脉石的流变特性与夹带行为，并对脉石夹带行为的黏度效应展开分析，研究成果有望为浮选过程二氧化硅脉石矿物的夹带调控提供理论依据.1试验1.1样品和药剂浮选入料为黄铜矿、石英、无定形二氧化硅组成的人工混合矿，样品纯度（激光剥蚀等离子体质谱仪（NWR213-7900）测定）及购置信息如表 1所示.图 1 为黄铜矿、石英、无定形二氧化硅矿物的 X 射线衍射图谱，可以看出石英和非晶态二氧化硅脉石矿物在晶体结构上存在明显差异性.50m脉石是夹带的主体矿物2，所以本研究矿物粒度P80（质量分数为 80%的物料过筛的筛孔尺寸）选为 50m.三种矿物分别磨矿处理使其粒度分布相似.使用颚式破碎机将块状黄铜矿破碎至 3mm 以下，混匀、缩分至每份样品 15g，装袋冷冻保存防止发生氧化.浮选前将 15g 黄铜矿样品用水配置成质量分数为 38%的矿浆，在棒磨机中进行湿磨.石英、无定形二氧化硅矿物分别混匀、缩分至每份样品 200g，使用棒磨机干磨，通过调整磨棒数量、控制磨矿时间达到试验粒度要求.15g 黄铜矿与 600g 脉石矿物配制成质量分数约为 30%、铜品位为 0.85%的浮选原矿.图 2 为黄铜矿、石英、无定形二氧化硅磨矿后的粒度组成.表 2 为浮选试验所用药剂，捕收剂为乙基黄原酸钠，起泡剂为甲基异丁基甲醇，pH 调整剂为碳酸钠溶液.其中，乙基黄原酸钠配制成质量分数为 1%的溶液使用，碳酸钠配制成质量分数为5%溶液使用.1.2试验方法1.2.1浮选试验浮选试验使用 1.5L 机械搅拌式浮选机，捕收王磊等：黄铜矿浮选体系晶态/无定形二氧化硅的流变特性与夹带行为1273剂用量为 50gt1，起泡剂用量为 25gt1，浮选机叶轮转速为 2000radmin1，充气量为 4.8Lmin1，矿浆 pH 值为 9.首先将满足粒度要求的黄铜矿与脉石样品置入浮选槽中，补水至刻度线后调浆 4min，随后加入碳酸钠溶液调节矿浆 pH 值后调浆 1min，然后加入捕收剂调浆2min，再加入起泡剂调浆1min，通入空气开始浮选试验并收集 010min 时间段内精矿和尾矿产品.黄铜矿回收率计算如式（1）所示：Rchal=mc-chalmf-chal100%（1）其中，Rchal为黄铜矿回收率，%；mc-chal为精矿中黄铜矿的质量，g；mf-chal为浮选入料中黄铜矿的质量，g.水回收率计算如式（2）所示：Rw=mc-wmf-w100%（2）其中，Rw为水回收率，%；mc-w为精矿中水的质量，g；mf-w为浮选入料中水的质量，g.脉石回收率、脉石夹带率的计算分别如式（3）和式（4）所示14：Rg=mc-gmf-g100%（3）其中，Rg为脉石回收率，%；mc-g为精矿中的脉石质量，g；mf-g为浮选入料中的脉石质量，g.ENT=mc-g/mc-wmt-g/mt-w（4）其中，ENT 为脉石夹带率；mt-g为尾矿中脉石质量，g；mt-w为尾矿中水的质量，g.1.2.2流变学测量采用安东帕 DSR502 气动高精度动态流变仪测定矿浆流变性质，测试对象为 6 组矿浆质量分数为 30%的石英/无定形二氧化硅矿浆，无定形二氧化硅质量占比分别为 0、20%、40%、60%、80%、100%.将矿浆 pH 值调至 9，同时添加浮选试验相同剂量的捕收剂、起泡剂并搅拌充分后，使用特制注射器抽取 15mL 矿浆样品快速转移到流变仪测量筒中进行流变学测定.测量过程中，剪切速率由低到高变化，测量前进行预搅拌防止矿浆中矿物颗粒发生沉降从而影响测量结果.表观黏度是反映流体流变性质的重要参数，但在浮选槽中矿浆流体离转动叶轮的距离不同，剪切速率也不相同，所以流体的表观黏度也不同15.一般认为，浮选槽中的平均剪切速率约为 100s116，所以本研究以此剪切速率下的表观黏度作为矿浆黏度进行说明.表表1浮选入料组成矿物Table1MineralsusedfortheflotationfeedSamplenamePurity/%ManufacturerChalcopyrite96HubeiDayeCopperMineQuartz99YijingQuartzSandFactoryAmorphoussilica99AladdinBiochemicalTechnology表表2浮选试验药剂Table2ReagentsusedintheflotationtestsSamplenamePurityManufacturerSodiumethylxanthate90%AladdinBiochemicalTechnologyCo.,Ltd.MethylisobutylcarbinolAnalyticallypureSinopharmChemicalReagentCo.,Ltd.SodiumcarbonateAnalyticallypureSinopharmChemicalReagentCo.,Ltd.10203040506070Relative intensity2/()ChalcopyriteQuartzAmorphous silica图图1矿物样品的 X 射线衍射图谱Fig.1X-raydiffractionpatternsofthemineralsamplesCumulative weight percentageundersize/%020406080100020406080100Size/m ChalcopyriteQuartzAmorphous silica图图2磨矿矿物粒度组成Fig.2Sizedistributionofthemineralsamplesaftergrinding1274工程科学学报，第45卷，第8期1.2.3沉降试验开展石英/无定形二氧化硅颗粒沉降试验，无定形二氧化硅质量占比与流变学测试一致.将矿物配制成质量分数为 2%的悬浮液，pH 值调至 9，然后把样品置于 100mL 沉降量筒中，盖好玻璃塞后上下翻转 5 次，确保悬浮液充分混均匀，记录澄清界面高度随沉降时间的变化，考察石英/无定形二氧化硅颗粒的沉降行为17.1.2.4冷冻扫描电镜测试微观角度观察悬浮液中分散的矿物颗粒结构形态对了解矿物体系流变性质及夹带行为极其重要.本文借助冷冻扫描电镜（图 3）分析了水相中石英、无定形二氧化硅及两者混合物的结构特征.首先用装有宽口径吸管的微量移液枪将液体样品插入铜管（样品池）中，在样品台上涂抹导电炭胶，用镊子将铜管黏在导电炭胶上，然后将样品台上的样品投入液氮冷冻室中速冻.冷冻过程结束后，通过低温冷冻制备传输系统在真空状态下将样品移至样品制备腔室，使用金属刀切割使其露出新鲜的横断面，随后在90 环境下升华，并在以10mA的电流溅射镀金后送入扫描电镜样品室观察.2结果与讨论2.1晶态/无定形二氧化硅矿浆流变特性图 4 为石英/无定形二氧化硅矿浆的流变图.可以看出，矿浆的流变性质随无定形二氧化硅含量的增加而发生明显变化.纯石英颗粒体系矿浆呈牛顿流体特征，而加入无定形二氧化硅后，混合矿浆表现出具有屈服应力的非牛顿流体特征，且无定形二氧化硅比例越高，非牛顿流体特征越明显.屈服应力的存在表明矿浆中颗粒形成了某特定抗剪切聚集结构，屈服应力越大则表明该结构越稳定18.石英/无定形二氧化硅矿浆的表观黏度如图 5所示.增加脉石中无定形二氧化硅含量，矿浆表观黏度呈现指数型增长.当无定形二氧化硅质量占比从 0 增至 20%时，矿浆表观黏度从 0.00181Pas缓慢增至 0.00228Pas.继续增大无定形二氧化硅质量占比至 60%，矿浆表观黏度表现出明显变化，为 0.00753Pas.当无定形二氧化硅质量占比超过60%以后，矿浆表观黏度急剧升高.基于矿浆黏度的增幅变化，无定形二氧化硅质量占比为 20%以下测定的黏度范围可归为黏度低增长区（I），无定形二氧化硅质量占比为 20%60%时测定的黏度范围为黏度中增长区（II），无定形二氧化硅质量占比为60%以上测定的黏度范围则为黏度高增长区（III）.2.2晶态/无定形二氧化硅的夹带行为Rg RwENT经典夹带理论认为夹带脉石回收率是水回收率与脉石夹带率的函数，水回收率和脉石夹带率是评估脉石夹带行为的重要指标11.图 6 展示了不同无定形二氧化硅含量条件下的脉石回收率、水回收率变化.随着脉石中无定形二氧化硅含量的增大，水回收率下降明显，脉石回收率先增大后降低.根据估算脉石夹带率可知19，脉石中无定形二氧化硅含量对脉石夹带率也产生了显著影响.下文详细解析了不同无定形二氧化硅含量条件下水回收率与脉石夹带率的变化规律及其黏度效应.2.2.1水回收率水作为脉石矿物颗粒运动的载体，在上升气Cold knifeEtching heaterLiquid nitrogen tankAirlockSEM base unit Heat transfer lineSpecimen holderCryo chamberEvaporator headCold stage图图3冷冻扫描电镜构造示意图Fig.3Schematicofthecryo-SEMstructure王磊等：黄铜矿浮选体系晶态/无定形二氧化硅的流变特性与夹带行为1275泡流的作用下提供给脉石矿物运动的原始驱动力，因此水回收率一直是研究脉石夹带必须考量的重要参数2021.图 7 展示了无定形二氧化硅对水回收率的影响.当无定形二氧化硅质量占比由0 增加至 20%时，矿浆黏度略微上升，此时水回收率发生下降，由 17.82%降至 14.56%；当无定形二氧化硅质量占比由 20%增至 60%时，矿浆黏度继续增大，但水回收率急剧下降至 1.92%；当无定形二氧化硅质量占比超过 60%时，虽然矿浆黏度大幅增加，但水回收率无明显下降变化.分析矿浆黏度与水回收率指标变化的相关性可以发现，在黏度低增长区，增加矿浆黏度后水回收率有所下降；但在黏度中增长区，矿浆黏度增加便会造成水回收率大幅下降；而在黏度高增长区，尽管矿浆黏度增幅较大，但水回收率下降幅度最小.浮选过程中水回收率变化本质上是矿浆相中的水进入到泡沫相又经历泡沫相排液的复杂过程，与矿浆相、泡沫相众多因素相关2023.在高黏度矿浆体系中，气泡的弥散与运动行为一般会受到不同程度限制，进而改变浮选水动力学特征并对浮选指标造成影响24.当脉石中无定形二氧化硅的含量逐渐增加时，矿浆体系增稠程度由慢渐急，最终矿浆、泡沫流动性大幅恶化，总泡沫量减少，因此水回收率在不同黏度区呈现不同的变化趋势.2.2.2脉石夹带率脉石夹带率反映了浮选过程中夹带脉石矿物颗粒相对于水的沉降，是脉石夹带程度的量化参数11,14,25，有研究表明脉石夹带率值提高 0.1 就会对精矿品位产生严重影响14.图 8 展示了脉石夹带率随无定形二氧化硅含量的变化规律.从图 8（a）可以看出，无定形二氧化硅含量增大时，矿浆黏度01234504080120Shear stress/PaShear stress/PaShear rate/s1Shear rate/s1Amorphous silica weight percentage is 0Amorphous silica weight percentage is 20%Amorphous silica weight percentage is 40%Amorphous silica weight percentage is 60%Amorphous silica weight percentage is 80%Amorphous silica weight percentage is 100%0.80.60.40.20051015图图4石英/无定形二氧化硅矿浆流变图Fig.4Rheogramsofthequartz/amorphoussilicapulpsy=0.0013e0.0324xR2=0.992200.010.020.030.040.05020406080100Pulp apparent viscosity/(Pas)Amorphous silica content in gangue/%图图5石英/无定形二氧化硅矿浆表观黏度（剪切速率为 100s1）Fig.5Apparentviscosityofthequartz/amorphoussilicapulpsatashearrateof100s101234048121620Gangue recovery/%Water recovery/%Amorphous silica weight percentage is 0Amorphous silica weight percentage is 20%Amorphous silica weight percentage is 40%Amorphous silica weight percentage is 60%Amorphous silica weight percentage is 80%图图6不同无定形二氧化硅含量下浮选脉石回收率与水回收率Fig.6Entrainedganguerecoveriesandwaterrecoveriesobtainedfromtheflotationwithdifferentamorphoussilicacontents00.0050.0100.0150.0200.0250.0300204060801000510152025Pulp apparent viscosity/(Pas)Amorphous silica content in gangue/%Water recovery/%Water recoveryApparent viscosity3.26%12.64%0.24%图图7脉石中无定形二氧化硅含量对水回收率的影响Fig.7Effectoftheamorphoussilicacontentinthegangueonwaterrecovery1276工程科学学报，第45卷，第8期升高，未分粒级的总脉石夹带率先增加后趋于稳定.在不同黏度增长区，脉石夹带率变化程度不同.在黏度低、中增长区（I-II），矿浆黏度增加会导致脉石夹带率快速升高，而在黏度高增长区 III，尽管矿浆黏度增幅较大，但基本对脉石夹带率无影响.由此可知，矿浆增稠会提高脉石夹带率，导致精矿泡沫水中夹带脉石颗粒浓度变大.各粒级脉石夹带率与总脉石夹带率的变化趋势相同，如图8（b）所示.在矿浆黏度相同的条件下，38m 粒级脉石夹带率明显高于+38m 粒级脉石夹带率，这表明脉石粒度越细，脉石夹带率越高.随着矿浆黏度增加，38m 粒级脉石夹带率的增幅与增速均明显大于+38m 粒级脉石，粗粒、细粒脉石夹带率差距逐渐增大，上述结果说明脉石夹带率存在明显的粒度效应和黏度效应.为揭示混合脉石矿物的夹带率变化原因，本文分析了纯脉石矿物和混合脉石矿物悬浮液颗粒的沉降特性、形态结构.不同悬浮液的澄清界面随沉降时间的变化如图 9 所示.可以看出，由于试验矿物颗粒粒度较细，沉降时明显的澄清界面出现的时间较长；悬浮液中无定形二氧化硅含量越多，悬浮液澄清界面沉降耗时越长.观察沉降初期量筒底部沉积的粗颗粒发现，悬浮液中无定形二氧化硅含量较高时，沉积颗粒的厚度明显下降.以上现象表明，无定形二氧化硅会改变悬浮液中颗粒的沉降行为，不同程度阻碍悬浮液中颗粒的沉降.图 10 为冷冻扫描电镜观测到的悬浮液中纯脉石矿物和混合脉石矿物颗粒的形态结构.石英颗粒均匀分布于水体中，颗粒间无黏连，无定形二氧化硅颗粒则形成了较为有序的链状结构.混合脉石矿物颗粒形态结构较为复杂，部分石英颗粒不同程度包覆于无定形二氧化硅链状结构当中，形成了杂序聚集体.有研究表明，无定形二氧化硅颗粒表面一般存在较为丰富的硅羟基团（SiOH），颗粒彼此之间可通过氢键链接在一起形成聚集体结构26.该聚集体结构应是无定形二氧化硅能够改变矿浆黏度、阻碍矿物颗粒沉降的主要原因.由此可知，在浮选过程中，石英与无定形二氧化硅形成杂序聚集体且不易沉降，同时水回收率也有不同程度下降，即在重力作用下泡沫排液水流对夹带脉石的“洗涤”作用有所减弱，两者共同作用下导致泡沫相中单位水中有更多脉石矿物进入到精矿中，所以无定形二氧化硅存在时总脉石夹带率升高（图 11）.随着脉石中无定形二氧化硅颗粒含量升高，石英/无定形二氧化硅颗粒聚集体增多，无黏连的石英颗粒减少，因此脉石夹带率持续增大.综上，从浮选水回收率与脉石夹带率的变化规律不难看出，脉石中无定形二氧化硅含量增多，00.0050.0100.0150.0200.02500.20.40.60.81.0020406080100Pulp apparent viscosity/(Pas)ENTAmorphous silica content in gangue/%00.0050.0100.0150.0200.02500.20.40.60.81.0020406080100Pulp apparent viscosity/(Pas)ENTAmorphous silica content in gangue/%Overall ENTApparent viscosity(a)+0.096+0.300.001(b)20 m+2038 m+3853 m+5375 m+75 mApparent viscosity图图8脉石中无定形二氧化硅含量对全粒级(a)和分粒级(b)夹带率的影响Fig.8Effectoftheamorphoussilicacontentinthegangueonthedegreeofentrainmentonaunsized(a)andsize-by-size(b)basis75708085909510003691215182124Volumetric height/mL Settling time/hAmorphous silica weight percentage is 0Amorphous silica weight percentage is 20%Amorphous silica weight percentage is 40%Amorphous silica weight percentage is 60%Amorphous silica weight percentage is 80%Amorphous silica weight percentage is 100%图图9石英/无定形二氧化硅悬浮液的沉降行为Fig.9Settlingofquartz/amorphoussilicasuspensions王磊等：黄铜矿浮选体系晶态/无定形二氧化硅的流变特性与夹带行为1277矿浆黏度增大，水回收率降低，脉石夹带率增大，且不同粒级脉石矿物的夹带率增幅不同.在黏度低增长区 I，脉石夹带率变化起主导作用，因此在水回收率降低的条件下脉石回收率依然上升；在(a)(c)(f)(d)(e)(b)20 m 20 m 20 m 20 m 20 m 20 m 图图10石英/无定形二氧化硅悬浮液中颗粒形貌图.(a)石英;(b)石英/无定形二氧化硅质量比为 41;(c)石英/无定形二氧化硅质量比为 32;(d)石英/无定形二氧化硅质量比为 23;(e)石英/无定形二氧化硅质量比为 14;(f)无定形二氧化硅Fig.10Cryo-SEMimagesofthequartz/amorphoussilicaparticlesinthesuspensions(a)quartz;(b)massratioofquartztoamorphoussilicaat41;(c)massratioofquartztoamorphoussilicaat32;(d)massratioofquartztoamorphoussilicaat23;(e)massratioofquartztoamorphoussilicaat14;(f)amorphoussilicaUnit waterUnit waterMineralised bubbleQuartz particleAmorphous silica particleChalcopyrite particlePulp-froth interfaceStrong water drainageWeak water drainage图图11无定形二氧化硅改变脉石夹带率机理示意图Fig.11Schematicofthemechanismfortheamorphoussilicaparticleschangingthedegreeofentrainment1278工程科学学报，第45卷，第8期黏度中、高增长区 II-III，水回收率变化起主导作用，尽管脉石夹带率较大，但水回收率大幅下降，从而导致脉石回收率由升转降.2.3无定形二氧化硅对浮选精矿产率、铜品位和回收率的影响图 12 展示了无定形二氧化硅对浮选精矿产率、铜品位和回收率的影响.随着脉石中无定形二氧化硅含量增加，精矿产率先升高后降低，而精矿铜品位先降低后升高.分析混合矿浆表观黏度与浮选指标相关性可以发现，在黏度低增长区（I），矿浆黏度略微增加即可导致精矿产率上升、铜品位下降；在黏度中高增长区（II-III），随着表观黏度大幅增加，精矿产率下降后趋于稳定，而铜品位大幅上升后保持平稳.黄铜矿回收率在 080%的无定形二氧化硅质量占比区间内呈线性下降，而在整个矿浆表观黏度变化区间，黄铜矿回收率在减速下降，即随着矿浆表观黏度的增大，黏度对黄铜矿回收率的作用影响在弱化.结合夹带脉石回收率的变化可以得出，在黏度区 I 发生精矿产率上升、铜品位下降的原因主要在于大量脉石矿物非选择性夹带进入到浮选精矿中，而导致黏度区II-III 发生精矿产率下降、铜品位上升的原因则在于浮选精矿中夹带脉石数量大幅减少且其幅度大于黄铜矿的降低程度.综合浮选指标可以看出，脉石中无定形二氧化硅能够明显影响铜浮选选择性及回收率，影响程度及趋势与其含量密切相关.Concentrate Cu grade/%Amorphous silica content in gangue/%04020608010030252015105100595908580Yield,Recovery/%Cu gradeFlotation yieldCcp recovery图图12脉石中无定形二氧化硅含量对精矿铜品位、产率和黄铜矿回收率的影响Fig.12 Effects of the amorphous silica content in the gangue onconcentratecoppergrade,yield,andchalcopyriterecovery3结论（1）无定形二氧化硅能够改变浮选矿浆体系的流变学性质，矿浆从牛顿流体转变为有一定屈服应力的非牛顿流体.随着无定形二氧化硅含量增大，矿浆黏度呈指数型升高，无定形二氧化硅质量占比为 20%以下为黏度低增长区，无定形二氧化硅质量占比为 20%60%时为黏度中增长区，无定形二氧化硅质量占比达到 60%以上为黏度高增长区.（2）脉石中无定形二氧化硅含量增大时，浮选水回收率显著下降，脉石夹带率持续增大，不同粒级脉石矿物的夹带率增幅不同.脉石回收率发生变化是脉石夹带率、水回收率共同作用的结果：在黏度低增长区，脉石夹带率上移对脉石回收率升高起主导作用，而在黏度中、高增长区，水回收率减少是脉石回收率由升转降的主要原因.（3）浮选矿浆中无定形二氧化硅矿物颗粒之间、无定形二氧化硅与石英颗粒之间形成了聚集体结构，该聚集体结构导致矿浆体系的黏度增大，在黏稠矿浆体系下脉石颗粒的沉降速率会减缓、泡沫相排液“洗涤”脉石作用会弱化，导致脉石夹带率升高.（4）无定形二氧化硅对铜浮选选择性及回收率有明显影响，其含量增大时黄铜矿回收率持续下降，精矿产率先升高后降低，精矿铜品位先降低后升高.精矿产率上升、铜品位下降的原因在于大量脉石矿物非选择性夹带进入到浮选精矿中，精矿产率下降、铜品位上升的原因在于浮选精矿中夹带脉石数量大幅减少且其降幅大于黄铜矿的降低程度.参考文献NortheyS,MohrS,MuddGM,etal.Modellingfuturecopperoregradedeclinebasedonadetailedassessmentofcopperresourcesandmining.Resour Conserv Recycl,2014,83:1901Wang L,Peng Y,Runge K,et al.A review of entrainment:Mechanisms,contributing factors and modelling in flotation.Miner Eng,2015,70:772WangC,SunCB,LiuQ.Entrainmentofganguemineralsinfrothflotation:Mechanisms,models,controllingfactors,andabatementtechniquesareview.Min Metall Explor,2021,38（2）:6733LiHQ,ZhengHF,GeW,etal.Areviewoffrothentrainmentinflotationprocess.Met Mine,2018（12）:67（李洪强,郑惠方,戈武,等.浮选过程中的泡沫夹带研究进展.金属矿山,2018（12）：67）4LuY,LiHQ,FengQM.Entrainmentbehaviorandcontrolofsericite.J Central South Univ Sci Technol,2015,46（1）:20（陆英,李洪强,冯其明.绢云母的夹带行为及其控制.中南大学学报(自然科学版),2015,46（1）：20）5Yang B,Yin W Z,Fu Y F,et al.Effect of citric acid onentrainm