通过加压CO?辅助研磨提高黄铜矿的浮选效果

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Enhanced chalcopyrite flotation via pressurized CO 2-assisted grinding

CO?加压处理改善黄铜矿可磨性，但影响浮选机制不明确。本研究通过微浮选测试及粒度分布、解离度、显微分析和物相表征，揭示CO?处理在300μm和150μm粒度时显著提升浮选效率（解离度提高至90.56%和95.32%），而75μm时效果减弱，因粗粒过度损失和细粒附泡不良。该机制为低碳矿物加工技术优化提供理论支撑。

　　本研究探讨了高压二氧化碳（CO?）预处理对硫化铜矿石浮选性能的影响。随着全球对可持续资源开采和低能耗技术的重视，传统磨矿过程的高能耗问题成为矿物加工领域亟待解决的关键挑战之一。因此，探索一种既能提高矿石可磨性，又能改善后续浮选效果的新型预处理技术具有重要意义。CO?预处理作为一种基于碳矿化的技术，已被证明可以有效降低矿石的机械强度，从而减少磨矿能耗。然而，尽管已有研究表明CO?预处理能够改善矿石的可磨性，其对浮选过程的具体影响机制仍不明确，这在一定程度上限制了该技术的广泛应用。

在本研究中，采用微浮选试验方法，对经过不同CO?预处理条件下的硫化铜矿石浮选行为进行了系统比较。通过结合粒度分布、解离度分析、显微观察和相组成研究，揭示了CO?预处理对浮选性能的潜在影响机制。实验结果表明，在较粗的粒度分布条件下（P??为300 μm和150 μm），CO?预处理显著提升了硫化铜的浮选效率。然而，在更细的粒度分布条件下（P??为75 μm），其对浮选回收率的提升效果明显减弱。这表明，CO?预处理对浮选性能的影响具有粒度依赖性，即在特定粒度范围内效果显著，而在更细粒度时则效果有限。

从机制分析来看，CO?预处理能够改变磨矿产物的粒度分布，并提高硫化铜的解离度。在P??为300 μm的条件下，CO?预处理使硫化铜的解离度从82.72%提升至90.56%；在P??为150 μm的条件下，解离度则从87.87%提升至95.32%。这种解离度的提升是CO?预处理改善浮选效率的主要原因。通过改变矿石的物理结构，CO?预处理促进了矿石的微裂纹形成，使得硫化铜更容易与其他矿物分离，从而提高了其在浮选过程中的回收率。

此外，即使在相同的粒度分布和解离度条件下，CO?预处理仍然对矿物的浮选性能产生影响。实验发现，CO?预处理略微提升了硫化铜精矿的铜品位，表明该技术不仅改善了矿物的解离度，还可能通过改变矿物表面性质，如表面电荷、表面疏水性和表面组成，从而增强了其浮选性能。这种表面性质的改变可能与CO?在矿石表面的反应有关，例如CO?溶解后释放的H?和CO?2?离子可能与矿石中的某些矿物成分发生反应，进而改变其表面特性。

在实际工业应用中，矿石的粒度分布是影响浮选效率的重要因素之一。通常，较粗的矿粒在浮选过程中更容易与气泡接触并附着，因此回收率较高。然而，过粗的矿粒也容易因质量较大而脱离气泡，导致有价值的矿物损失。相比之下，较细的矿粒虽然更容易解离，但由于其比表面积大，容易受到浮选药剂的干扰，且在浮选过程中与气泡的碰撞效率较低，从而影响回收率。因此，矿石的粒度分布必须在一定范围内进行优化，以实现最佳的浮选效果。

本研究还指出，CO?预处理不仅改变了矿石的物理性质，还可能通过改变其化学组成，进而影响浮选行为。例如，CO?预处理可能导致矿石中某些矿物成分的溶解或转化，从而改变其表面性质。这种变化可能使得矿物在浮选过程中更容易被药剂吸附，或者改变其与气泡的相互作用方式，从而影响其浮选性能。然而，由于CO?预处理对矿物表面的影响较为复杂，其具体作用机制仍需进一步研究。

此外，本研究还探讨了CO?预处理对浮选药剂选择和用量的影响。例如，在工业浮选过程中，药剂的用量和种类往往需要根据矿石的性质进行调整。CO?预处理可能改变了矿石的表面特性，使得某些药剂的吸附效果发生变化，从而影响浮选效果。因此，在实际应用中，需要综合考虑矿石的粒度分布、表面性质以及浮选药剂的种类和用量，以实现最佳的浮选效果。

从环境和经济角度来看，CO?预处理技术具有显著的优势。一方面，该技术能够有效降低磨矿能耗，从而减少能源消耗和碳排放，符合当前绿色矿山和低碳发展的趋势。另一方面，CO?预处理还能够提高矿石的可磨性，使得磨矿过程更加高效，从而降低生产成本。然而，尽管该技术在实验室条件下表现出良好的效果，但在实际工业应用中仍面临一定的挑战，例如CO?的供应和处理成本、预处理过程对矿石性质的影响程度以及浮选药剂的选择和用量优化等。

综上所述，本研究通过系统分析CO?预处理对硫化铜矿石浮选性能的影响，揭示了其作用机制，并为该技术的工程放大和工业应用提供了理论依据和技术支持。研究结果表明，CO?预处理能够在特定粒度范围内显著提升硫化铜的浮选效率，同时对矿物表面性质产生一定的改善作用。然而，其效果在更细的粒度分布条件下有所减弱，因此在实际应用中需要合理控制矿石的粒度分布，以实现最佳的浮选效果。此外，本研究还强调了CO?预处理技术在降低能耗和减少碳排放方面的潜力，为推动绿色和低碳矿物加工技术的发展提供了新的思路。