铅锌铁硫化矿磨矿过程中的矿浆电位.pdf

第6 l 卷第4 期 2009 年I1 月 有色金属 N O i l f e I T O U SM e t a l 8 V 0 1 ．6 1 ，N o ．4 N o v e m b e r ．2009 铅锌铁硫化矿磨矿过程中的矿浆电位 李文娟，宋永胜，姚国成 北京有色金属研究总院生物冶金国家工程实验室，北京1 0 0 0 8 8 摘 要系统考察铁介质磨矿过程中不同p H 条件下方铅矿、闪锌矿和磁黄铁矿单矿物及混合矿物的矿浆电位变化及在磨 机中加入不同药剂对矿浆电位的影响。结果表明，由于酸性环境本身可以溶解铁，使得矿浆中存在大量F e “。矿浆从酸性到碱性， 矿浆电位先升后降。由于静电位差异所造成的迦伐尼作用不同，磁黄铁矿的矿浆电位最低，方铅矿次之，闪锌矿最高。捕收剂对 矿浆电位的影响不明显。加入氰化钠町以使磁黄铁矿矿浆电位升高，这是由于氰化物的生成所致。混合矿物磨矿所得的矿浆电 位不同。 关键词选矿工程；矿浆电位；铁介质；方铅矿；闪锌矿；磁黄铁矿 中图分类号T D 9 2 3 ；T D 9 2 1 ．4 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 l 2 0 0 9 0 4 0 1 0 5 0 4 大多数硫化矿物都具有半导体性质。在磨矿过 程中，矿物和磨矿介质之间以及矿物与矿物之间会 产生电接触，由于矿物静电位的差别而产生接触电 流，从而在硫化矿物与磨矿介质之间以及矿物与矿 物之间发生电化学反应，静电位高的一端充当阴极， 发生还原反应，静电位低的一端充当阳极，发生氧化 反应。1 。这些反应的发生，会使得矿浆电位发生 变化，从而影响到矿物表面产物的生成，并会在硫化 矿的表面生成新的产物从而改变硫化矿的表面性 质，最终影响到硫化矿的浮选效果和分离效率。覃 文庆口’等分析了磨矿环境具有低电位还原气氛的 原因，研究了中性一碱性环境下利用磨矿过程的低 矿浆电位进行浮选的优越性。H ．N a k a z a w a o 等研 究表明砷化镍与磁黄铁矿之间存在的迦伐尼作用使 砷化镍可浮性增强，而对磁黄铁矿的作用相反。 V a t h s a l a ”o 等研究表明钢球与闪锌矿间的腐蚀作用 对闪锌矿浮选带来负面作用。 在国内外研究的基础上，系统考察了铁介质磨 矿过程中不同p H 条件下方铅矿、闪锌矿和磁黄铁 矿单矿物及混合矿物的矿浆电位变化规律并加以理 论探讨。 1实验方法 1 ．1 试验样品 收稿日期2 0 0 7 0 9 2 7 基金项目有色金属研究总院技术创新基金资助项目 8 3 3 1 2 作者简介李文娟 1 9 8 3 一 ，女，山西文水县人。助理工程师。硕士． 主要从事浮选电化学等方面的研究。 方铅矿与闪锌矿取自塔国阿尔登铅锌矿，磁黄 铁矿取自内蒙拜仁达坝西区多金属矿。矿物经多次 手选后，破碎至0 ．5 c m 左右作为磨矿试样。将三种 矿物各自混匀，取样研磨至一7 4 1 山m 进行化学分析， 分析结果见表1 。 表1 矿物化学分析结果 T a b l e1 C o m p o s i t i o no fm i n e r a l s 1 ．2 缓冲溶液的配制 配制缓冲溶液所用药剂全部为分析纯，缓冲液 成分如表2 所示。 表2 缓冲溶液成分 T a b l e2 C o m p o s i t i o no fb u f f e rs o l u t i o n p H 4 ．6 7 6 ．9 7 8 ．6 7 l l 1 3 成分 0 ．5 m o L ／LH A C O ．5 m 0 1 ／LN a A C 0 ．0 2 5 m o L ／L K H 2 P 0 4 0 ．0 2 5 m o l ／LN a 2 H P 0 4 1 ／1 5n x - L Z LN a 2 H P 0 4 9 9 ％ 1 ／1 5m o l ／LK H 2 P 0 4 1 ％ 0 ．0 2 5m o l ／L N a H C 0 3 0 ．0 2 3m o I ／L N a O H 2 5 ．0 m 1 0 ．2m o l ／L K C I 6 6 ．0 m 1 0 ．2m 0 1 ／L N a O H 1 ．3 试验过程与条件 试验用磨机型号为X M Q 一0 1 5 0 5 0 锥形球磨机， 内装钢球主要成分为铁。电位差计为U J 3 4 D 型直 流电位差计 参比电极为甘汞电极，用铂电极测 定 ，测量后换算为标准电极电位 S H E 。 分别将丁黄药和乙硫氮加去离子水配成1 ‰的 万方数据 1 0 6有色金属第6 1 卷 溶液，磨矿中以1 0 0 9 ／t 的用量加入。将氰化钠加去 离子水配制成1 ％的溶液并稀释1 0 倍，磨矿过程中 以3 0 9 ／t 的用量加入。每次称取矿样1 0 9 混合矿物 按均等比例称取 ，加入3 0 m L 相应缓冲溶液，磨矿 时间为2 m i n 。迅速测量磨矿所得矿浆的电位。 2 试验结果及分析 2 ．1 单矿物磨矿矿浆电位的测量 图1 为所配制的缓冲液的电位测量结果。图2 一图4 分别为方铅矿、磁黄铁矿和闪锌矿磨矿过程 中不加任何药剂及加入捕收剂和抑制剂所得到的电 位测量结果。 岔 Z 哆 g 一 趔 掣 468l O1 21 4 p H 值 图1缓冲溶液电位测量结果 F i g ．1 P o t e n t i a lm e a s u r e di nb u f f e rs o l u t i o n 蠡 Z 塑 E 翅 御 468l O1 21 4 p H 值 图2 方铅矿磨矿矿浆的电位变化 F i g ．2 P o t e n t i a lm e a s u r e di ng a l e n ap u l pa f t e rg r i n d i n g 从各图可以看出，缓冲溶液的电位值随着p H 值的升高而降低。矿物磨矿矿浆的电位值随着p H 的升高矿浆电位先升高再降低。磨矿所得的矿浆电 位均比原配制的缓冲溶液的电位低，尤其在p H 4 ．6 7 这点更明显。磁黄铁矿磨矿后的矿浆电位最 低，方铅矿次之，闪锌矿最高。丁黄药和乙硫氮的加 入，对三种矿物磨矿矿浆的电位影响均不明显，而在 磁黄铁矿磨矿过程中加入氰化钠时磨矿矿浆的电位 46H1 01 21 4 p H 值 图3 磁黄铁矿磨矿矿浆的电位变化 F i g ．3 P o t e n t i a lm e a s u r e di np y r r h o t i t ep u l p a f t e rg r i n d i n g 较空白磨矿与加入捕收剂磨矿的矿浆电位有明显升 高。 2 ．2 磨矿矿浆放置后电位的变化 试验中测量了将磨矿矿将放置了一段时间后的 电位。结果显示，随着时间的延长，矿浆电位不断上 升。图5 为将三种单矿物空白磨矿所得的矿浆放置 了2 4 h 所测得的电位。 a Z 廷 吕 、一 d 删 4681 01 21 4 p H 值 图4 闪锌矿磨矿矿浆的电位变化 F i g ．4 P o t e n t i a lm e a s u r e di ns p h a l e r i t ep u l p a f t e rg r i n d i n g 从图5 可以发现，2 4 h 后，三种矿物在每个p H 值所测得电位值均大于磨矿后迅速测量的电位值。 2 ．3 混合矿物磨矿电位的测量 图6 一图8 为将矿物混合后磨矿所测得的矿浆 电位。从图中可以看出，F e 。一。s P b S 混合磨矿所得 的矿浆电位最低，三种矿物混合磨矿所得的矿浆电 位次之，F e h S - Z n S 混合磨矿所得的矿浆电位最高。 2 ．4 结果分析与讨论 试验结果显示，磁黄铁矿的磨矿矿浆电位最低． 方铅矿次之，闪锌矿的最高。当处于电接触状态的 导体或半导体物质处在磨矿一浮选体系中时，由于 附瑚必钡僦坝ⅢⅨM踟俄驰 万方数据 第4 期李文娟等铅锌铁硫化矿磨矿过程中的矿浆电位 4681 01 21 4 p H 值 图5 三种矿物新鲜矿浆与放置2 4 h 的电位比较 n 辱5P o t e n t i a lm e a s u r e di nd i f f e r e n tp u l pa n d p o t e n t i a lm e a s u r e da f t e r2 4 h 发生迦伐尼相互作用，增强了以电化学方式耦合的 矿物体系中 包括钢球 一种或多种物质组成的腐 蚀和其他物质组成的阴极保护o 。具有较低静电 位的物质发生阳极反应，而具有较高静电位的矿物 则发生阴极钝化⋯。三种矿物中，磁黄铁矿的静电 位最高，方铅矿次之，闪锌矿的静电位最低。因此， 当三种矿物各自与钢球发生迦伐尼作用时，磁黄铁 矿对钢球的阳极过程的促进作用最强，故生成较多 的F e “，导致其磨矿矿浆电位最低。故也很容易解 释混合矿物磨矿后所得矿浆的电位差异。 “J 【l 5 0 里0 塑 运一5 0 卸 一1 0 0 - 1 5 0 468l O1 21 4 p H 值 图6F e ，。S P b S 混合磨矿矿浆电位 F i g ．6 P o t e n t i a lm e a s u r e di nF e l 。S P b Sp u l p a f t e rg r i n d i n g 矿浆电位随p H 的升高先升高后降低。这主要 是因为p H 4 ．6 7 时，矿浆属酸性环境，由于酸本身 可以溶解铁，故更易生成F e “，而二价铁离子可以 使矿浆电位降低。将方铅矿在该p H 下的磨矿矿浆 及时过滤，测定其中的F e “含量为3 ．9 8 9 ／L 。还可 以发现，将此矿浆放置一段时间后，上面有红褐色沉 淀物。将放置了2 4 h 的该矿浆过滤，测定其中的全 铁含量为2 ．4 0 9 ／L ，F e “为2 ．3 6 9 ／L ，这证明将近 4 1 ％的F e 2 已经氧化为F e 3 并几乎全部沉淀下来， F e 2 转化为F e 3 为电位上升的过程，这也是将矿浆 放置一段时间后其电位会上升的原因。 岔 Z 睾 曼 翻 掣 4OH1 01 21 4 ，pH值 图7 F e 。。S - Z n S 混合磨矿矿浆电位 F i g ．7 P o t e n t i a lm e a s u r e di nF e l 。S - Z n Sp u l p 。a f t e rg r i n d i n g 磨矿过程中加入氰化钠可以使磨矿矿浆电位比 空白磨矿时有明显的提高。这主要是由于加入氰化 钠可以络合矿浆中的铁离子，生成铁氰配合物，从而 使得矿浆电位升高。张芹o 曾通过红外光谱的研 究表明磁黄铁矿表面铁氰配合物的存在。结合前人 的研究表明，在磨矿过程中加入捕收剂，可以利用矿 物与矿物之间，矿物与磨矿介质之间的迦伐尼作用 使捕收剂对矿物发生作用，而捕收剂本身对矿浆电 位的影响不明显。 46 8I o1 21 4 p H 值 图8F e 。。S - P b S - Z n S 混合磨矿矿浆电位 F i g ．8 P o t e n t i a lm e a s u r e di nF e l 。S - P b S Z n Sp u l p a f t e rg r i n d i n g 3结论 1 在铅锌铁硫化矿磨矿过程中，矿浆环境从 酸性到强碱性，方铅矿、闪锌矿和磁黄铁矿的矿浆电 位均是先升后降。由于酸性环境本身可以溶解铁， 姗 瑚 姗 5 l o 枷 啪 渤 咖 瑚 瑚 舯 。 枷 Ⅷ ㈣ 一山z∞、g一逍脚 万方数据 1 0 8有色金属第6 l 卷 使得矿浆中存在大量F e 2 ，这是导致低p H 的矿浆 电位较原缓冲溶液降低更明显的原因。 2 由于静 电位差异所造成的迦伐尼作用不同，磁黄铁矿的矿 浆电位最低，方铅矿次之，闪锌矿最高。 3 将磨矿 矿浆放置2 4 h 后，矿浆电位升高。将方铅矿在酸性 环境下的新鲜磨矿矿浆及时过滤，测定其中的F e “ 参考文献 含量为3 ．9 8 l ；／L 。而放置2 4 h 后，4 1 ％的F e “已经 氧化为F e 并几乎全部沉淀下来。 4 在磁黄铁矿 磨矿过程中加入氰化钠，可以使矿浆电位升高，这主 要是由于加入氰化钠可以络合矿浆中的铁离子，生 成铁氰配合物。 5 在磨矿过程中加入捕收剂，矿 浆电位没有明显变化。 [ 1 ] 顾帼华．硫化矿物在磨矿．浮选矿浆中的氧化．还原反应与原生电位浮选[ D ] ．长沙中南大学，1 9 9 8 7 3 8 4 ． [ 2 ] 覃文庆，邱冠周，徐竞，等．磨矿过程硫化矿物表面电化学性质及其对浮选的影响[ J ] ．矿产综合利用，1 9 9 6 ， 3 2 一l O ． [ 3 ] 何发钰，孙传尧，宋磊．磨矿介质对方铅矿表面性质和浮选行为的影响[ J ] ．有色金属，2 0 0 6 ，5 8 3 8 1 一。8 4 ． [ 4 ] N a k a z a w aH ，1 w a s a k iI ．G a l v a n i cc o n t a c tb e t w e e nn i c k e la r s e n i d ea n dp y r r h o t i t ea n di t s e f f e c to nf l o t a t i o n [ J ] ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a lo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，1 9 8 6 ，1 8 3 ／4 2 0 3 2 1 5 ． [ 5 ] V a t h s a l a ，N a t a r a j a nKA ．S o m ee l e c t r o c h e m i c a la s p e c t so f 酾n d i n gm e d i ac o r r o s i o na n ds p h a l e r i t ef l o t a t i o n [ J ] ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a lo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，1 9 8 9 ，2 6 3 ／4 1 9 3 2 0 3 ． [ 6 ] 顾帼华，王淀佐，刘如意．硫化矿原生电位浮选体系中的迦伐尼电偶及其浮选意义[ J ] ．中国矿业，2 0 0 0 ，9 3 4 8 5 2 ． [ 7 ] 张芹，胡岳华，顾帼华，等．氰化脆硫锑铅矿和磁黄铁矿选择性分离[ J ] ．中南大学学报 自然科学版 ，2 0 0 4 ，3 5 3 3 7 2 3 7 5 ． P u l pP o t e n t i a ld u r i n gL e a d - z i n c i r o nS u l f i d e sG r i n d i n g L IW e n - j u a n ，S O N Gy o 愕一s h e n g ，Y A OG u o c h e n g G e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t ef o rN o n f e r r o u sM e t a l s ，B e q i n g1 0 0 0 8 8 ，C h i n a A b s t r a c t T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np u l pp o t e n t i a la n dp H ，a n dt h ee f f e c t so ft h ea d d i t i o no ft h ec o l l e c t o r sa n dd e p r e s s a n t o nt h ep o t e n t i a lc h a n g e sd u r i n gt h eo r eg r i n d i n gw i t hi r o nm e d i aa r ei n v e s t i g a t e d ．I ti n d i c a t e st h a tt h ep u l pp o t e n t i a l f i r s tr a i s e da n dt h e nf e l lw i t ht h ei n c r e a s e o ft h ep Hb e c a u s et h ef o r m a t i o no fF e “i nt h e a c i d i ce n v i r o n m e n t ． B e c a u s eo ft h ed i f f e r e n c eo fr e s tp o t e n t i a l ，t h ep u l pp o t e n t i a ld u r i n gt h ep y r r h o t i t eg r i n d i n gi st h el o w e s t ，t h e nt h e g a l e n a ，t h ep u l pp o t e n t i a ld u r i n gt h es p h a l e r i t eg r i n d i n gi st h eh i g h e s t ．T h ep u l pp o t e n t i a lc anb er a i s e db yt h e a d d i t i o n o fs o d i u mc y a n i d ef o rt h ef o r m a t i o no ff e r r o c y a n i d ed u r i n gt h ep y r r h o t i eg r i n d i n g ．T h ee f f e c t s o ft h e a d d i t i o no ft h ec o l l e c t o r so nt h ep o t e n t i a lc h a n g e sd u r i n gt h eo r eg r i n d i n gi sn o to b v i o u s ．T h ep u l pp o t e n t i a li s d i f f e r e n ti fd i f f e r e n tm i n e r a l sa r em i x e da n dg r i n d e d ． K e y w o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n g ；p u l pp o t e n t i a l ；i r o nm e d i a ；g a l e n a ；s p h a l e r i t e ；p y r r h o t i t e 万方数据