矿浆中的难免离子对黄铜矿和方铅矿浮选的影响.pdf

第6 0 卷第2 期 2008 年5 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e 8 1 5 V 0 1 ．6 0 ．N o ．2 M 8 y 2008 矿浆中的难免离子对黄铜矿和方铅矿浮选的影H 向 魏明安1 ，一，孙传尧2 1 ．东北大学资源与土木工程学院，沈阳”0 0 0 4 ； 2 ．北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京10 0 0 4 4 摘 要通过分析去离子水浸泡矿石后矿浆中的难免离子组成，研究矿浆中发生变化较大的C a 2 ，M 9 2 ，F e 2 ，F e 3 ，C a 2 ， z n 2 和A P 等离子对黄铜矿和方铅矿浮选的影响。发现这些金属离子在用乙基琉胺酯做捕收剂的体系中对黄铜矿的浮选基本没 有影响，而对方铅矿浮选的影响分成3 类，起活化作用的c u ，起抑制作用的A P ．F e 3 ，F e 2 。Z n 2 ’和C u 2 以及基本不起作用的 M 矿 和C a 2 。对阳离子的抑制机理进行了探讨。 关键词选矿工程；黄铜矿；方铅矿；难免离子；抑制 中图分类号T D 9 2 3 ；T D 9 5 2文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 2 0 0 9 2 0 4 矿石在磨矿和浮选过程中会不同程度地析出可 溶性的重金属离子，尽管某些重金属盐的溶解度非 常小，但在矿浆中这些金属离子有时就会对浮选发 生重大影响，尤其是在硫化铜铅锌等矿物的浮选分 离过程中更是如此。研究了矿浆中的各种可能金属 离子对黄铜矿和方铅矿的浮选影响程度。 1实验方法 1 ．1 试验过程 或溶解反应。用这些可溶性离子的可溶性盐类配制 一定浓度的水溶液，用乙基硫胺酯做捕收剂，用配制 好的溶液做调整剂，研究不同浓度的阳离子对黄铜 矿和方铅矿单矿物浮选的影响。 试验采用的黄铜矿和方铅矿单体均采自江苏某 铜铅锌矿。浮选捕收剂为乙基硫胺酯，起泡剂为松 油醇。试验用水为去离子水，p H 5 ．6 4 ，电导率 1 ．3 9 s ／c m ，p H 调整剂为N a O H 和H c l 。 1 ．2 去离子水水质分析 用去离子水浸泡实际矿石，然后分析浸泡前后浮选试验采用的是去离子水，水质分析结果见 去离子水的离子组成，研究矿石中可能发生的水解表1 。 表1 去离子水水质分析结果 T a b l e1 A n a l y s i sr e s u l t so fd e i o n e dw a t e r ’ 成分N aN iP bS bS eS nS ‘ 含量／ m s L 1 0 ．0 5 0 ．0 1 0 ．0 1 0 ．0 1 0 ．0 1 0 ．0 1 0 ．0 1 成分T i V Z nA 1A sB iB e 含量／ m g L 一1 0 ．0 1 0 ．0 10 ．1 0 0 ．0 l 0 ．0 1 0 ．0 1 0 ．0 1 成分 c aC AC o C rc uF eK 含量／ r n g L - 1 5 ．5 8 0 ．0 l O ．0 l O ．0 1 0 ．0 l 0 ．0 10 ．1 4 成分 “ M g M oB a M l 一一 含量／ r a g L 一1 O ．O lO ．1 0 0 ．0 l O ．0 1 0 ．0 1 一一 1 ．3 复杂矿石矿浆中可溶金属离子组成分析 选取江苏某铜铅锌矿石作为实际研究矿石，该 收稿日期2 0 0 8 0 3 2 0 作者简介魏明安 1 9 6 6 一 ，男，河北定兴县人，研究员，博士生。主 要从事多金属矿选矿等方面的研究； ，孙传尧 1 9 4 4 一 ，男，黑龙江佳木斯市人，教授，中国工程 院院士。主要从事矿物加工科学与技术等方面研究。 矿石的X 射线能谱图见图1 【lJ 。图1 表明该矿石中 的主要化学组成为O ，S i ，C a ，S ，C u ，Z n ，P b ，F e ，M n ， 另见少量C ，M g ，N a ，K ，A 1 。矿石中主要金属矿物 有黄铜矿、斑铜矿、蓝辉铜矿、闪锌矿、方铅矿、含A g 辉铋铅矿、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿，另见很 少量黝铜矿、硫铋铜矿及银的碲化物。主要脉石矿 物有石英、石榴石 主要为钙铁石榴石 、硅灰石、绿 泥石，另见少量方解石一白云石。 万方数据 第2 期魏明安等矿浆中的难免离子对黄铜矿和方铅矿浮选的影响9 3 图1 矿石的X 射线能谱图 F i g ．1X - r a yp a t t e r n so fo r e 用上述去离子水搅拌浸泡上述复杂铜铅锌矿石 2 4 h 后，将上清液滤出进行水质分析，结果见表2 。 对比表1 和表2 可知，铜铅锌矿石用去离子水浸泡 后，发生显著变化的金属离子有c a 2 ’，M 9 2 ，N a ， M n 2 ，F e 2 ，F e s ，K ，C u 2 ，Z n 2 ，胛十和L i 等 离子，甚至在过程中也会出现C u 这样的亚稳态离 子。说明矿石中的部分矿物在水溶液中会发生水解 和溶解而析出这些金属阳离子，使得这些离子成为 了矿浆中的难免离子，给硫化矿物的浮选分离增加 了难度。 表2 用去离子水浸泡铜铅锌矿石2 4 h 后水质分析结果 T a b l e2A n a l y s i sr e s u l t so fC u P b Z no r ep u l pd i p p e di nd e i o nw a t e r 成分N aN i P b S b S e S n S r 含量／ m g L ’1 7 ．5 2 0 ．0 1 0 ．0 1 0 ．0 1 0 ．0 1 0 ．0 1 0 ．0 1 成分 T iVZ nA 1A sB iB e 含量／ r a g L 。1 0 ．0 1 0 ．0 11 ．1 00 ．1 5 0 ．0 1 0 ．O l O ．0 l 成分 C aC dC oC rC uF eK 含量／ r a g L - 1 1 4 1 ．4 1 0 ．0 1 0 ．0 1 0 ．0 1O ．1 3 4 ．0 5 3 ．6 1 成分LiM g M oB eM n 一一 含量／，r n g L - 1 0 ．0 3 1 4 ．9 5 0 ．0 1 0 ．0 16 ．4 1一一 2 试验结果与讨论 2 ．1 溶液中金属阳离子对黄铜矿浮选的影响 在利用球磨机磨矿和随后的浮选过程中，矿石 中的金属矿物由于溶解和解离作用而有大量的难免 离子进入矿浆中，为了考查这些难免离子对黄铜矿 浮选的影响，利用一些可溶性金属盐类进行了研究， 试验结果见图2 。 誉∞ 、 静 _ 享 7 1 1 ‘l2 53 0 筋4 1 I4 55 f ’ 离子浓度／ 1 ㈣m o l L - ‘ 浮选捕收剂为乙基琉胺酯，矿浆中浓度为9 1 0 ‘t o o l L 一‘； 起泡剂为松油醇，浓度为6 1 0 “m o l L ‘1 ；p H 7 ．0 图2 矿浆中主要阳离子浓度对o l E e S 2 浮选的影响 F i g ．2 I n f l u e n c eo fm e t a lc a t i o n sc o n c e n t r a t i o n i np u l pt oC u F e S zf l o a t a b i l i t y 由图2 试验结果可知，根据这些难免离子对黄 铜矿的影响程度大小，可以将其分成两类，第1 类为 M 孑 和～3 等离子，对黄铜矿的浮选具有影响。 第2 类为P b 2 ，Z n 2 ，F e 2 ，F e 3 和C a 2 等离子，对 黄铜矿的浮选没有影响。 1 对浮选产生影响的金属离子有M 孑 ， A 1 s 。浓度仅为2 ．5 1 0 _ 4 t o o l L _ 1 时，就使得黄铜 矿的浮选回收率降低了3 ～7 个百分点，其中M 孑 对黄铜矿的浮选回收率的影响并没有随浓度的提高 而增加，但随着趟3 浓度的提高，黄铜矿的浮选回 收率进一步降低。 2 其他的金属离子包括P b 2 ，z n 2 ，F e 2 ， F e 3 和C a 2 等低浓度时对黄铜矿的浮选并没有影 响。在浓度增大以后，所有离子都或多或少地对黄 铜矿的浮选产生了抑制作用。F e 3 对黄铜矿浮选 的影响是在浓度达到一定程度 2 ．5 1 0 - 3 t o o l L q 后开始显现的。 3 总体来说，在所研究的体系中，这些金属离 子对黄铜矿的浮选有一些影响，但效果不明显。浓 度高时所体现出的影响，有可能是金属离子消耗了 捕收剂后造成假象抑制的结果。 2 ．2 溶液中金属阳离子对方铅矿浮选的影响 利用可溶性盐研究了难免离子对方铅矿浮选的 万方数据 有色金属第6 0 卷 影响，结果见图3 。 052 5 3 0 3 5 4 0 4 S5 05 5 离子浓度／ 1 0 - ‘m o l L - q离子浓度I f l O - ，m o l L ’‘J 浮选捕收剂为乙基硫胺酯，矿浆中浓度为9 x1 0 4 础L ～；起泡剂为松油醇。浓度为6 1 0 一‘姗卜L 一1 图3 矿浆中主要l ；l l 离子浓度对P b S 浮选的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo fm e t a lc a t i o n sc o n c e n t r a t i o ni np u l pt oP b Sf l o a t a b i l i t y 图3 试验结果表明，这些离子可以分成3 类。 第1 类以C u 为代表，在一定的用量范围内对方铅 矿的浮选具有活化作用。具体表现在当浓度达到5 - 5 0 1 0 - 4 t o o l L _ 1 时，对方铅矿的浮选具有活化 作用。第2 类以M 孑 和C a 2 为主，对方铅矿的浮 选影响较小，只是随着离子浓度的增大，消耗了一些 捕收剂，造成捕收剂相对不足而使方铅矿的浮选回 收率有所降低。第3 类对方铅矿的浮选具有较大的 影响，有的甚至对方铅矿的浮选产生抑制作用，主要 有A 1 3 ，F e 3 ，F e 2 。Z n 2 和C u 2 等，尤其是前3 个 高价离子随着浓度的不断增大，对方铅矿的浮选已 经造成了事实上的抑制作用。由此可见，对方铅矿 的浮选影响大小的阳离子排列顺序为～”，F e 3 ， F e 2 ，Z n 2 ，C U 2 ，C a 2 和M 孑 。 这一现象高登等1 9 2 8 年用乙基钾黄药做捕收 剂就已发现⋯2 ，但后人很少关注。 2 ．3 金属阳离子对方铅矿浮选产生抑制作用的机 理探讨 这里对这些阳离子对方铅矿起抑制作用的作用 机理进行以下探讨 由于A 1 ”，F e 3 ，F e 2 ，Z n 2 等离子和C r 3 离 子同属于一类，即这些阳离子在溶液中既不被氯离 子所沉淀L 3J ，也不为硫离子 在0 ．3 t o o l L - 1 氢离子 中 所沉淀，但碱金属的氢氧化物与这些金属的可溶 性盐溶液反应会生成白色胶性氢氧化物沉淀。 由于氢氧化铝是两性的化合物，与敌反应，生成 含有铝离子的水合物A l H 2 0 6 3 的盐。与碱作用 会生成含有[ 烈 O H 。 一阴离子的铝酸盐，而铝酸盐 可以被看作是偏铝酸盐。因此，在A t C l 3 浓度足够 图4 加入A I C l 3 后矿浆p H 在线检测结果 F i g ．4p Ho n - l i n em o n i t o rw i t hA I C b 在弱碱性溶液中，反应所生成的[ A l O H 。] 一和 ～0 2 一等离子会与方铅矿表面发生化学吸附，促使 其具有亲水性，对方铅矿产生抑制作用，就像重铬酸 盐对方铅矿的抑制作用类似，但还有待迸一步研究。 C 蛾2 一离子对方铅矿的抑制作用是由于C r 0 4 2 一离 子化学吸附在方铅矿的表面，使其表面具有高度的 亲水性，因而受到抑制l4 l 。 随着A ] C 1 3 浓度的增大，矿浆酸性增强，矿浆 p H 逐渐达到酸性，矿浆电位E h 相对于固体参比电 极的P t 电极电位 随之增高，见图5 。一般认为，方 “ 甜 舢 瓤 a U ● ％／醑善置 万方数据 第2 期魏明安等矿浆中的难免离子对黄铜矿和方铅矿浮选的影响9 5 铅矿最佳的可浮p H 范围在碱性区域5 } 。因此，在 A I C l 3 浓度增大的2 ．5x1 0 3 m o l L 一1 时，矿浆p H 达到6 左右，矿浆电位E h 达到2 8 0 m V ，已不利于方 铅矿的浮选回收，造成了方铅矿用乙基硫胺酯做捕 收剂时的抑制。 E 、 型 善 晕 掣 ￡ 图5 加入A I C l 3 后矿浆P t 电极 电位在线检测结果 F i g ．5 ‘E h0 1 3 ．一l i n em o n i t o rw i t hA I C [ 3 3结论 在磨矿和浮选过程中，矿石中的各种矿物均会 发生解离或部分微溶，造成实际矿浆中出现大量的 难免离子。阳离子对硫化铜矿的浮选影响很小。基 本上是由于在离子浓度大时消耗了捕收剂造成的假 象抑制。阳离子对方铅矿浮选的影响可以分成3 类，起活化作用的C u ，起抑制作用的A P ，F e 3 。 F e 2 ，z n 2 和c u 2 以及基本不起作用的M d 和 C a 2 。A P ，F e 3 ，F e 2 ，Z n 2 等离子对方铅矿的抑 制作用机理可能是由于在碱性溶液中，这些离子与 碱作用生成氢氧化物沉淀，在方铅矿表面化学吸附， 而使方铅矿表现出亲水性，因而受到抑制。在酸性 溶液中，由于矿浆p H 的降低，电位值升高，不利于 方铅矿的浮选，造成了方铅矿的抑制。‘矿浆中的难 免离子对方铅矿浮选的影响程度可以指导寻找方铅 矿新型的抑制剂，如含A 1 ”，F e 3 ，F d ，Z n 2 等离 子的化合物。 参考文献 ‘ 【1 ] 魏明安，王荣生．苏州小茅山迂里矿区银铜铅锌矿石选矿试验研究报告[ R ] ．北京北京矿冶研究总院，2 0 0 4 3 4 ． [ 2 ] G a u d i nAM ，G l o v e rH ，H a n s e nMS ，e ta 1 ．F l o t a t i o nF u n d a m e n t a l s P a r t1 [ M ] ．U n i v e r s i t yo fU t a ha n dU ．S ．B u r e a uo f M i n e st e e h ，P a p e r ，1 9 2 8 1 2 6 1 3 0 ． [ 3 1 陈寿椿，唐春元，于肇德．重要无机化学反应 第三版 [ M ] ．上海上海科学技术出版社，1 9 9 4 3 1 1 ． [ 4 ] 富尔斯特瑙MC ．浮选 纪念A ．M ．高登文集 上卷[ M ] ．胡力行等译．北京冶金工业出版社，1 9 8 1 2 9 3 3 1 1 ． [ 5 ] 冯其明，陈荩．硫化矿物浮选电化学[ M ] ．长沙中南工业大学出版社，1 9 9 2 1 1 6 1 2 0 ． I n f l u e n c eo fM e t a lC a t i o n si nP u l pt oC h a l c o p y r i t ea n dG a l e n aF l o a t a b i l i t y W E IM i n g - a n l 一。S U NC h u a n ．y a 0 1 2 1 ．S c h o o lo fR e s o u r c ea n dC i v i lE n g i n e e r i n g ，N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y ，S h e n y a n g11 0 0 0 4 ，C h i n a ； 2 ．S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a lP r o c e s s i n go fC h i n a ，B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo f M i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h ei n f l u e n c eo fm e t a lc a t i o n si nt h ep u l p ，s u c ha sC a 2 ，M g ，F e 2 ，F e 3 ，C u 2 ，Z n 2 a n dA 1 ”e t c ．J t ot h ec h a l c o p y r i t ea n dg a l e n af l o a t a b i l i t yb a s e do nt h ec o m p o s i t i o na n a l y s i so ft h eorep u l pd i p p e di nt h ed e i o n e d w a t e ri ss t u d i e d ．I ti sf o u n dt h a tt h ec h a l c o p y r i t ef l o a t a b i l i t yi sn o ti n f l u e n c e db yt h e s ec a t i o n sw i t ht h ei s o p r o p y l t h i o n o c a r b a m a t ea Sc o l l e c t o r ．a n dt h ec a t i o n sc a nb ed i v i d e di n t ot h r e et y p e sa c c o r d i n gt ot h e i re f f e c to nt h eg a l e n af l o a t a b i l i t y ，a sa c t i v a t o rs u c h 嬲C u ，a sd e p r e s s a n ts u c ha SA 1 ”，F e 3 ，F e 2 ，Z n 2 a n dc J ，u n a f f e c t i v e s u c ha sM g a n dC f K e y w o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n g ；c h a l c o p y r i t e ；g a l e n a ；m e t a lc a t i o n s ；d e p r e s s a n t 万方数据