苯甲羟肟酸在锡石浮选中的应用及作用机理研究_孙伟

分 子 模 拟 方 法 作 为 一 项 新 兴 的 计 算 技 术 ，主 要 通过计算机建立原子水平的分子模型用以模拟分 子 及 反 应 体 系 的 结 构 和 行 为 ，进 而 模 拟 整 个 分 子 体 系 的 各 种 物 理 和 化 学 性 质 ．Ｐｒａｄｉｐ 等 通 过 模 拟 计 算 羟肟酸盐捕收剂与稀土 矿 物、含 钙 矿 物 的 作 用 ， ［１０］ 所得结果其变化趋势与实验观察到的结果相当吻 合 ；文 献 ［１１］采 用 分 子 动 力 学 方 法 研 究 了 阴 离 子 表 面活 性 剂 十 二 烷 基 苯 磺 酸 钠 （ＳＤＢＳ）在 无 定 形 ＳｉＯ２固体表面的吸附，模拟发 现 在 一 定 时 间 内 ＳＤ－ ＢＳ均可以自溶 液 中 吸 附 到 固 体 表 面，根 据 吸 附 量 的 大 小 形 成 不 同 的 聚 集 结 构 ；文 献 ［１２］通 过 分 子 力 学分析了黄药类捕收剂浮选未活化的菱锌矿的浮 选行为，并 对 比 一 系 列 的 模 拟 实 验 及 浮 选 实 验 发 现：通过分子模拟 和 计 算 的 药 剂，其 与 矿 物 表 面 相 互作用的能量可用于在原子尺度上揭示浮选机理． 本文通过模 拟 发 现 捕 收 剂 ＢＨＡ 在 锡 石 表 面 的 吸 附能 值 远 小 于 在 方 解 石 表 面 的 吸 附 能 值，即 ＢＨＡ 对锡石的捕收性能明显强于对方解石的捕收性能， 该结果与实际矿石结果相一致．
１ 实 验 部 分
１．１ 原 矿 性 质 矿样取自云南，经 Ｘ 射 线 衍 射 分 析，原 矿 中 金
属矿物 以 锡 石、磁 黄 铁 矿，闪 锌 矿、铁 闪 锌 矿，黄 铜 矿 和 砷 黄 铁 矿 为 主 ，次 为 白 铁 矿 、辉 铜 矿 、方 铅 矿 和
斑铜 矿，非 金 属 脉 石 矿 物 主 要 有 石 英、长 石、云 母、
１．２．２ 脱 硫 实 验 原矿中含 Ｃｕ ０．３６ ％，Ｚｎ ０．７５ ％，Ｆｅ １０．５５％，
第１期 孙 伟等：苯甲羟肟酸在锡石浮选中的应用及作用机理研究
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捕收能力并能 克 服 锡 石 细 泥 的 干 扰；文 献 ［４－６］开 展了组合捕收剂铜铁灵和水杨羟肟酸浮选锡石的 研 究 ，结 果 表 明 两 者 混 合 使 用 在 一 定 条 件 下 能 产 生 协 同 效 应 ，提 高 药 剂 的 选 矿 效 率 ．文 献 ［７］提 出 应 用 ２－羟基－３萘甲基羟 肟 酸 和 １－羟 基－３ 萘 甲 基 羟 肟 酸 为主捕收剂，ＴＢＰ 为 辅 助 捕 收 剂 回 收 车 河 选 矿 厂 浮 锡 给 矿 ，效 果 良 好 ；文 献 ［８］通 过 应 用 动 电 位 及 红 外光谱研究发现，使 用 苯 甲 羟 肟 酸 浮 选 锡 石 时，苯 甲羟肟酸化学 吸 附 于 锡 石 表 面 上 并 形 成 Ｓｎ－ＢＨＡ 复合物从而增强锡石 的 疏 水 性．文 献 ［９］提 出 使 用 辛基羟肟酸浮选 锡 石，并 通 过 吸 附 等 温 线，动 电 位 研究发现辛基羟肟酸通过物理作用力及特殊力吸 附于锡石表面上．
第４２卷 第１期 中国矿业大学学报 Ｖｏｌ．４２ Ｎｏ．１
２０１３年１月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊａｎ．２０１３
苯甲羟肟酸在锡石浮选中的应用及作用机理研究
针 对 此 类 复 杂 锡 矿 ，常 用 浮 选 工 艺 是 预 先 脱 除
硫化矿，然后 对 脱 硫 尾 矿 进 行 锡 石 浮 选［１］．在 锡 石 浮 选 作 业 中 ，锡 石 捕 收 剂 的 选 择 有 着 至 关 重 要 的 作 用 ．为 此 ，文 献 ［２］使 用 苯 乙 烯 磷 酸 浮 选 微 细 粒 嵌 布 含锡矿石，可 得 到 回 收 率 高 于 ４０％ 的 高 品 位 锡 精 矿 ；文 献 ［３］提 出 应 用 新 型 捕 收 剂 －浮 锡 灵 浮 选 微 细 粒 锡 石 ，结 果 表 明 浮 锡 灵 对 微 粒 晶 状 锡 石 有 很 强 的
方解石、石 榴 石、透 辉 石、角 闪 石、阳 起 石、透 闪 石、
帘石、电 气 石、十 字 石、碳 酸 盐 矿 物 等．原 矿 多 元 素
化学分析结果及矿石的矿物组成及相对含量分别
列 Fra Baidu bibliotek 表 １，２．
表 １ 试 样 多 元 素 化 学 分 析 结 果
Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ
矿物 名称
铁闪 磁黄
黄 铜 矿 、辉 铜
锡石 闪锌矿
毒砂
锌矿 铁矿
矿 、斑 铜 矿
ｗＢ／％ ０．４４ ０．４６ ０．２５ ２．５０ ２．５４ ０．３３
矿物 名称
长石 石英 黑云母 白云母 萤石
其它
ｗＢ／％ ３８．００ ２９．００ ８．２４ ４．５８ ５．７６ ７．９０
矿 石 中 主 要 矿 物 锡 石 主 要 以 ２ 种 形 式 存 在 ：一 是 脉 状 、细 脉 状 侵 蚀 型 锡 石 ，沿 岩 石 片 理 分 布 ．主 要 与云母石英片岩 连 生，形 成 含 锡 片 岩，嵌 布 粒 度 为 ０．０１７～０．１ ｍｍ．呈 褐 色－棕 黑 色，他 形，亦 见 自 形 短柱双锥．另一是“绿 色 岩”中 的 硫 化 物 型 锡 石，浅 色，多为圆粒 状 或 他 粒 状，细 粒－微 细 粒 星 散 状、散 点状分布．嵌 布 粒 度 为 ０．００５～０．０３７ ｍｍ，与 帘 石 、萤 石 、硫 化 物 连 生 ． １．２ 实 验 方 法 １．２．１ 实 验 流 程
元素
Ｓｎ
Ｃｕ
Ｚｎ
Ｆｅ
Ａｓ
ｗＢ／％ ０．５５ ０．３６ ０．７６ １０．５５ １．１７
元素
Ｓｉ
Ａｌ
Ｃａ
Ｍｇ
Ｓ
ｗＢ／％ １８．８４ ５．３８ １１．７４ １．９４ ４．１０
表 ２ 矿 石 的 矿 物 组 成 及 相 对 含 量 Ｔａｂｌｅ ２ Ｍａｉｎ ｍｉｎｅｒａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｏｎｔｅｎｔ
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｂｅｎｚｏｈｙｄｒｏｘａｍｉｃ ａｃｉｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｓｓｉｔｅｒｉｔｅ
ＳＵＮ Ｗｅｉ，ＫＥ Ｌｉ－ｆａｎｇ，ＳＵＮ Ｌｅｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｂｉｏ－ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）
收 稿 日 期 ：２０１２－０３－１０ 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 （ＮＳＦＣ－ 云 南 联 合 基 金 ）项 目 （Ｕ０９３７６０２） 通 信 作 者 ：孙 伟 ，男 （１９７３－ ），河 北 省 邯 郸 市 人 ，教 授 ，从 事 浮 选 化 学 方 面 的 研 究 ． Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｎｍｅｎｇｈｕ＠１２６．ｃｏｍ Ｔｅｌ：０７３１－８８８３０４８２
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂｅｎｃｈ－ｓｃａｌｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ
ｔｈｅ ｆｉｎｅｌｙ ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｅｄ ｔｉｎ－ｐｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃ ｓｕｌｆｉｄｅ ｏｒｅｓ ｉｎ Ｙｕｎｎａｎ ｕｓｉｎｇ ｂｅｎｚｏｈｙｄｒｏｘａｍｉｃ ａｃｉｄ （ＢＨＡ）ａｓ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｂｅｔｗｅｅｎ ＢＨＡ ａｎｄ ｃａｓｓｉｔｅｒｉｔｅ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉ－ ｇａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ （ＭＤＳ）．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒａｗ ｏｒｅ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｓｎ ｏｆ ０．５５％ ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｌｏｓｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｅｓｔ ｏｆ ｏｎｅ ｒｏｕｇｈｉｎｇ，ｏｎｅ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｕｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ，ａ ｈｉｇｈ－ｔｉｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｇｒａｄｅ ｏｆ ４０．１５％ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ６５．０７％ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕ－ ｓｉｎｇ ＣＭＣ ａｎｄ ｓｏｄｉｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ ａｓ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｄｅｐｒｅｓｓａｎｔ ａｎｄ，ＢＨＡ ａｓ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ａｄｓｏｒｐ－ ｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ＢＨＡ ｏｎｔｏ ｃａｓｓｉｔｅｒｉｔｅ ｗａｓ ｈｙｄｒｏｘａｍｉｃ ａｃｉｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｏｎｔｏ ｔｈｅ ｐｅｒｆｅｃｔ ｃｌｅａｖａｇｅ ｐｌａｉｎ ｏｆ ｃａｓｓｉｔｅｒｉｔｅ（１００）ｗａｓ ｍｕｃｈ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｎｔｏ ｃａｌｃｉｔｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ＢＨＡ ｈａｓ ａ ｈｉｇｈｅｒ ｐｏｗｅｒ ｔｏｗａｒｄｓ ｃａｓｓｉｔｅｒｉｔｅ ｔｈａｎ ｔｏｗａｒｄｓ ｃａｌｃｉｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｎｅ－ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｅｄ；ｃａｓｓｉｔｅｒｉｔｅ；ｂｅｎｚｏｈｙｄｒｏｘａｍｉｃ ａｃｉｄ；ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｓｉｍｕｌａ－ ｔｉｏｎ
孙 伟 ，柯 丽 芳 ，孙 磊
（中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 ４１００８３）
摘要：通过实验研究了苯甲羟肟酸（ＢＨＡ）对云南微细粒难选含锡硫化矿的浮 选 行 为，利 用 分 子 动力学模拟探讨了 ＢＨＡ 在锡 石 表 面 的 作 用 机 理．结 果 表 明：在 原 矿 含 Ｓｎ ０．５５％ 的 条 件 下，以 ＣＭＣ 和水玻璃为组合抑制剂，ＢＨＡ 为捕收剂，经一次粗选、一次扫选和四次精选，可获得锡精矿 含 Ｓｎ ４０．１５％、回收率６５．０７％的闭路实验结果．ＢＨＡ 主要以氧肟酸的形式吸附于锡石表面，且 在锡石极完全解理面（１００）上 的 吸 附 能 远 小 于 其 在 方 解 石（１０４）面 的 吸 附 能 值，说 明 ＢＨＡ 对 锡 石的捕收性能明显强于对方解石的捕收性能． 关 键 词 ：微 细 粒 ；锡 石 ；苯 甲 羟 肟 酸 ；分 子 动 力 学 模 拟 中图分类号：ＴＤ ９２３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－１９６４（２０１３）０１－００６２－０７
复 杂 多 金 属 微 细 粒 锡 石 硫 化 矿 的 浮 选 分 离 ，历 来 是 选 矿 实 验 研 究 和 生 产 中 的 难 题 ．随 着 锡 石 原 矿 品 位 的 日 益 降 低 ，难 浮 的 磁 黄 铁 矿 及 共 生 致 密 度 相 近 的 脉 石 矿 物 等 日 益 增 加 ，使 细 粒 锡 石 的 处 理 难 度 加 大 ，回 收 率 降 低 ，药 剂 成 本 升 高 ．
图 １ 浮 选 实 验 流 程 Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｓ
（注 ：１．本 实 验 中 脱 硫 共 进 行 了 一 次 粗 选 ，两 次 扫 选 ，其 中 第 二 次 扫 选的精矿作为含硫尾矿 直 接 丢 弃，其 扫 选 的 尾 矿 作 为 选 锡 的 原 矿 进 行 浮 选 ；２．含 硫 粗 精 矿 是 指 矿 石 中 的 各 种 硫 化 矿 ．）
本文针对云南某微细粒嵌布含锡多金属硫化 矿，采用捕收剂 ＢＨＡ，结合磁选除铁—脱硫—浮锡 的工艺流程，进行 细 粒 锡 石 浮 选 的 实 验 研 究，取 得 了良好的实验结 果．基 于 该 实 验 结 果，特 选 取 锡 石 及主要脉石矿物方解石的主要解离面与捕收剂进 行 分 子 动 力 学 模 拟 ，以 期 从 原 子 层 面 解 释 捕 收 剂 浮 选锡石的原因．