多金属硫化矿浮选研究的新进展

多金属硫化矿浮选研究的新进展

李成秀文书明

摘要论述了近几年来国内外多金属硫化矿浮选的进展,介绍了包括多金属硫化矿浮选理论研究、浮选药剂研究和浮选工艺研究三个方面的现状及其发展。着重阐述了多金属硫化矿浮选新药剂的开发和运用。

关键词多金属硫化矿浮选理论浮选药剂浮选工艺流程

众所周知,多金属硫化矿是提取有色金属最大的矿产资源,浮选作为获得精矿的主要选别方法,其重要性也日益明显,现已成为矿物工程技术领域中应用最广的一种方法。目前,多金属硫化矿选别分离绝大多数仍采用浮选,它利用硫化矿物间表面润湿性差异,采取人工添加浮选药剂的方式来进行浮选分离。多金属硫化矿指的是铜、铅、锌、铁等硫化物在矿石中至少两种或两种以上致密共生的矿石。在多金属硫化矿中,由于某些矿物浮游性质十分接近,矿物嵌布极细,结构复杂,氧化严重,含泥量多等,造成回收利用困难。且随着矿产资源的不断开采利用,有限的矿物资源变得越来越贫乏,矿产资源向贫、细、杂、难的特点不断发展,使用常规的药剂和选矿工艺难以得到较好的选别指标。为了解决这一难题,针对矿石的具体情况,广大选矿科技工作者投入了大量的心血研制和开发了许多新的药剂、工艺和设备。对多金属硫化矿浮选的进一步探索,已成为选矿工作者主要的研究方向之一。

1多金属硫化矿浮选理论研究状况

B#E#戈尔雅切夫112等试验研究润湿作用的物理化学特性及其与矿粒可浮性之间的关系。研究结果表明,矿粒的可浮性与平均浮选速度都取决于矿粒表面的单位润湿能。不仅吸附在矿粒表面的捕收剂数量,而且硫化矿物氧化产品的化学性质都对重金属硫化矿物(特别是方铅矿)的可浮性起决定的作用。

陈建华、冯其明和卢毅屏122等人研究了有机抑制剂分子结构、官能团种类以及电化学活性等因素对其抑制性能的影响,提出了硫化矿有机抑制剂分子筛选和设计的依据,建立了有机抑制剂与硫化矿物作用的电化学能带模型,发现硫化矿有机抑制剂在分子结构和作用机理上和其它浮选药剂不同,药剂的电化学性质和分子的整体性能具有重要作用。电负性小的极性基团常为硫化矿物的亲固基团,如-SH,-C(S)SH等;分子极化率大和电化学活性较强的结构适合作为硫化矿物抑制剂,如苯环和其它结构;硫化矿有机抑制剂的性能主要取决于其分子整体的电化学活性,当分子结构上电化学活性不强时,如直链结构,则选择电负性较小具有还原性的官能团,以增强分子的电化学活性,如-SH;当分子结构具有电化学活性的结构(如苯环)时,可以选择还原性弱的极性大的基团为极性基团,如-OH、-COOH和-NH2等,以满足抑制剂的亲水性。

G#布鲁特132等采用溶解度测定、吸附试验、Eh 测定和红外光谱分光光度法研究黄药在黄铁矿表面上的吸附机理。由于在pH4时,FTIR光谱测定未发现在黄铁矿表面上生成黄原酸铁,根据溶解度和吸附试验结果,提出了在用黄药浮选黄铁矿时,羟基黄原酸盐和双黄药同时起作用的机理。同时发现乙基钾黄药或戊基钾黄药在pH3~6可很好地浮选黄铁矿,在pH4时黄铁矿的回收率最高。随pH升高,黄铁矿表面上黄药的吸附量降低。

H#龚142等用伏安测量法、紫外光谱法和接触角测量法研究了在电位固定时,在合成硫砷铜矿和天然硫砷铜矿表面上黄药和双黄药的氧化和还原。先将矿物电极调浆10min后,用接触角测量法研究施加在浸在pH7和pH10的戊基钾黄药(PAX)溶液中硫砷铜矿电极上的电位对接触角大小的影响。考察PAX浓度对硫砷铜矿可浮选的电位范围的影响。用己烷萃取-紫外光谱法研究硫砷铜矿表面上的疏水膜。研究结果表明,PAX溶液中硫砷铜矿表面上

的疏水膜是双黄药,在7#10-4mol/L PAX溶液中,在硫砷铜矿表面上形成双黄药的电位为:pH10时为012V,在pH7时为-01275V。在7#10-5mol/L PAX溶液中,硫砷铜矿可浮选的电位范围比在7#10-4mol/L PAX溶液中的要窄些,为60~ 70mV。硫砷铜矿表面上双黄药膜还原所需要的电位低于-016V。

Y#S#楚等152为了研究起泡剂对气泡大小的影响,采用单孔气泡发生器、多孔气泡发生器和浮选槽进行了起泡剂性能试验。试验发现只有使用多孔气泡发生器(或在浮选槽中)测定时,气泡大小才主要依赖于起泡剂的浓度。起泡剂浓度C小于气泡临界兼并浓度(CCC)时,气泡大得多,这说明此时气泡兼并是决定气泡大小的主要机理。用临界兼并浓度可表示起泡剂阻止气泡兼并的能力。起泡剂浓度C 超过CCC时,气泡兼并可以被阻止,此时气泡大小将强烈依赖于充气器的几何形状和流体动力学条件。

杨刚和张爱琴162等人对黄药类浮选药剂电子结构与浮选机理的量子化学进行了研究,讨论了浮选药剂的结构与浮选性能的关系,用量子化学程序M OAN计算了乙基黄药浮选药剂、方铅矿表面的电子结构,讨论了配体作用的活性位置,配体与方铅矿表面作用的方向及机理。通过计算得到的浮选吸附机理解释了一些试验事实,为理论上设计新型高效浮选药剂提供了一个有效的途径。

R#K拉斯172等通过详细的吸附、动电和浮选试验,研究了天然多糖古尔胶对方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和黄铁矿等硫化矿物的相互作用。在pH=1115、10、915和715时,古尔胶在方铅矿、黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿矿物上有最大吸附密度,吸附量按如下顺序递减:PbS m ZnS>FeS2>CuFeS2。通过动电试验找到黄铁矿的等电点位于pH=618,其它硫化矿物等电点位于pH=3以下。而溶解试验则表明,从硫化矿物表面溶解出了金属离子。古尔胶存在时,金属离子浓度降低,证明有化学反应发生。

为了查清高碱电位环境对闪锌矿表面性质抑制作用的根本原因,孙伟和胡岳华182等采用C2Soter-w are分子力场中的万能力场方法,对闪锌矿(110)表面CaOH+和OH-两种离子的吸附进行了动力学模拟,并对吸附能和吸附质量云图进行了分析。模拟结果表明CaOH+在闪锌矿(110)表面的吸附能比OH-更小,吸附量更大。而导致矿物受到抑制的原因是这些吸附在表面的离子又与OH-和硫化矿氧化产物产生的SO2-4等离子作用形成不溶性亲水表面产物。这也正是高碱电位调控成功的原因之一。

2多金属硫化矿浮选药剂研究状况

刘广义和钟宏192等根据Pearson硬软酸碱理论和前线轨道的研究,设计了一种高捕收能力、高选择性的T)2K捕收剂。经工业试验表明,与黄药混浮-分选工艺相比较,T)2K捕收剂优先浮选硫化铜矿,铜精矿品位提高了0156个百分点,铜回收率提高了2131个百分点,铜精矿中金、铜回收率也分别提高7103个百分点和9148个百分点。

J#S#拉斯哥夫斯基1102等在处理黄铁矿作为载金矿物的铅锌矿石时,采用硫酸铜活化后十二胺阳离子作捕收剂浮选闪锌矿,在广泛的pH范围(pH6 ~1215),浓度为10-4mol/L DDA(十二胺盐酸盐)可很好地浮选闪锌矿。十二胺阳离子是闪锌矿的强捕收剂。强氧化剂的碱性介质也不会影响闪锌矿的可浮性。同时随pH和氧化还原条件不同,黄铁矿即可被浮选,也可被抑制。在有石灰存在情况下, pH>12时,矿浆很好充气,特别是用过氧化氢氧化时,黄铁矿阳离子浮选性能被抑制。在硫化钠存在时,黄铁矿经氧化甚至在强碱性介质pH>12(用石灰调节)时,用十二胺盐酸盐也可以很好地浮选硫化过的黄铁矿。

向平和王熙1112等人针对某选厂锡石多金属硫化矿的性质和全硫浮选工艺特点,开展了用高效捕收剂Y89-6黄药代替异丁基黄药作全硫浮选捕收剂的试验研究和生产应用。结果表明,新捕收剂Y89-6黄药的捕收力强,硫化矿上浮速度快,硫的脱除率高,有利于缩短浮选时间,提高浮选机的处理量,是比异丁基黄药更优的适应锡石多金属硫化矿的全硫浮选捕收剂。

D#福内西罗1122等人运用新型捕收剂烷基/烯丙基和乙氧羰基硫代氨基甲酸酯及乙氧羰基硫脲处理硫化铜矿的分离。试验表明在碱性pH条件下,特别是在中性pH条件下,对于黄铜矿与闪锌矿和黄铁矿的分离,以及受铜离子活化的闪锌矿与黄铁矿的分离,烷基/烯丙基和乙氧羰基硫代氨基甲基酯和乙氧羰基硫脲类捕收剂的选择性比黄药强。这种捕收剂通过与一价铜离子生成强金属螯合物,与铜