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5 8 - 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第6 期 d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 6 7 1 - 9 4 9 2 .2 0 1 5 .0 6 .0 1 4 砷黄铁矿浮选特性研究 马英强,印万忠,曾广圣,揭业超,杨晓宇 福州大学紫金矿业学院,福州3 5 0 1 1 6 摘 要以砷黄铁矿为研究对象,在丁基黄药捕收剂浮选体系下,系统研究了捕收剂用量及矿浆p H 、几种金属离子、无机 阴离子和有机调整剂对砷黄铁矿浮选特性的影响,获得了不同浮选药剂作用条件下砷黄铁矿的浮选规律,并初步分析了捕收 剂与调整剂对砷黄铁矿浮选特性产生影响的原因。 关键词砷黄铁矿;浮选特性;调整剂;抑制;活化 中圈分类号T D 9 5 1 .1 ;T D 9 2 3文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 5 0 6 - 0 0 5 8 - 0 5 R e s e a r c ho nF l o t a t i o nC h a r a c t e r i s t i c so fA r s e n o p y r i t e M AY i n g q i a n g ,Y I NW a n z h o n g ,Z E N GG u a n g s h e n g ,J I EY e c h a o ,Y A N GX i a o y u C o l l e g eo f Z i j i nM i n i n g ,F u z h o uU n i v e r s i t y ,F u z h o u3 5 0 1 1 6 ,C h i n a A b s t r a c t B a s e do na r s e n o p y r i t ea st h er e s e a r c ho b j e c t ,u n d e rt l l eb u t y lx a n t h a t ec o l l e c t o rf l o t a t i o ns y s t e m , t h ee f f e c t so fc o l l e c t o rd o s a g e ,s l u r r yp H ,s e v e r a lk i n d so fm e t a li o n s ,o r g a n i ca n di n o r g a n i ca n i o nr e g u l a t o r sh a v e b e e ns t u d i e ds y s t e ma t a c i a l l yo nt h ef l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fa r s e n o p y r i t e ,a n do b t a i n e da r s e n o p y r i t ef l o t a t i o n r e g u l a r i t yu n d e rt h e c o n d i t i o no fd i f f e r e n tf l o t a t i o nr e a g e n t s ,a n da n a l y z e dt h ee f f e c tr e a s o n so fc o l l e c t o ra n d r e g u l a t o r so nt h ef l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fa r s e n o p y r i t ep r e l i m i n a r y . K e yw o r d s a r s e n o p y r i t e ;f l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ;r e g u l a t o r ;i n h i b i t i o n ;a c t i v a t i o n 砷黄铁矿,又称毒砂,化学成分为F e A s S 。在含 金矿石中,砷黄铁矿常以金的细粒载体矿物广泛赋 存,由于其存在细粒嵌布形态和具备硫化矿物浮选 特征的性质,常规“抑砷浮硫”的选别方法往往导致 其在浮选过程中难以得到综合回收,与之紧密共生 的大量金矿物也损失在浮选尾矿当中,降低了金的 浮选回收率,使得含金矿石不能通过物理分选方法 得到高效综合利用- 3 J 。鉴于此,在丁基黄药浮选体 系中,重点对砷黄铁矿单矿物的浮选特性进行了系 统研究,获得了不同浮选药剂条件下砷黄铁矿的浮 选规律,可对实际矿石的浮选提供一定的指导。 1 矿样性质及研究方法 1 .1 矿样性质 矿样取自湖南七宝山某矿体,人工选取高纯度 块矿,经破碎、拣选,瓷球磨机粉磨后,筛分,取一1 0 6 4 5 岬的产品作为试验用矿样,经过多次摇床重 选试验获得纯度较高的产品,经镜下物相鉴定分析 得到产品矿物成分含量结果如表1 所示。试验所用 砷黄铁矿试样纯度高于9 2 %。 表1砷黄铁矿镜下矿物组成鉴定结果 T a b l el I d e n t i f i c a t i o nr e s u l t so fa r s e n o p y r i t em i n e r a l c o m p o s i t i o n /% 组分 F e A s Z n S F e I 一,S 瞄2 P b s c u 瞄2 其它 含量 9 2 .4 5 o .2 30 .2 70 .1 40 .0 5微量 6 .8 1 1 .2 研究方法 单矿物浮选试验在X F G 型挂槽式浮选机中进 行,每次取2 .0g 矿样,加人2 0m L 蒸馏水,经实验室 超声清洗机超声清洗5r a i n ,静置,倒出上清液,将清 洗过的单矿物移人浮选槽,加入蒸馏水2 5m L ,调浆 1 m i n ,H C l 或N a O H 调节p H ,搅拌2m i n ,依次添加 调整剂、捕收剂、起泡剂,分别搅拌2m i n ,浮选3 m i n 。泡沫和槽内产品分别进行烘干与称重,计算泡 沫产品回收率。浮选机转速为15 0 0r /r a i n 。 基金项目国家懿科学基金资助项目 5 1 3 7 4 0 7 9 ;福建省自然科学基金资助项目 2 0 1 5 J 0 5 1 0 1 ;福州大学科技发展基金项目 2 0 1 4 .X Q 4 1 ;福 州大学_ 本科生科研训练计划项目 1 8 1 9 0 ;福州大学科研启动基金资助项目 5 1 0 0 5 7 投稿日期2 0 1 4 1 l - 0 7修回日期2 0 1 5 - 0 9 - 2 0 作者简介马英强 1 9 8 3 . ,男,河北阜城人,博士,讲师,主要从事矿物加工工程专业教学和科研工作。 万方数据 2 0 1 5 年第6 期马英强等砷黄铁矿浮选特性研究 5 9 2 试验结果与讨论 2 .1 砷黄铁矿的自然可浮性 以丁基黄药为捕收剂,进行砷黄铁矿单矿物自 然可浮性试验。浮选初始p H 为5 .5 ~7 .0 ,泡沫产 品的回收率与捕收剂用量的关系如图1 所示,不同 介质p H 对砷黄铁矿浮选特性的影响试验结果如图 2 所示。 蔷 蔷 基 辇 丁基黄药用置, m g L - 。 图1丁基黄药用量对砷黄铁矿浮选特性的影响 F i g .1 E f f e c to fb u t y lx a n t h a t ed o s a g eo n a r s e n o p y r i t ef l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 堡 瓣 擎 回 b 举 枢 嚣 图2 矿浆p H 对砷黄铁矿浮选特性的影响 F i g .2 E f f e c to f 叫pp Ho na r s e n o p y r i t e f l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 由图l 和图2 可知,随着捕收剂丁基黄药用量 的增加,砷黄铁矿的回收率呈现不断增加的趋势,当 丁基黄药用量为8 0m g /L 时,砷黄铁矿的回收率达 到最大值6 1 .3 0 %,之后,随着捕收剂用量的增加,其 回收率又呈现缓慢下降的趋势。随着介质p H 的升 高,砷黄铁矿的回收率呈现下降的趋势,强酸性条件 下,其浮选特性较好,高时可达8 0 .4 0 %,此时介质 p H 1 .4 9 ,砷黄铁矿的浮选特性最好。有研究表明, 在丁基黄药捕收剂体系下,捕收剂的氧化产物丁基 双黄药起到了主要捕收作用,丁基双黄药能吸附在 砷黄铁矿表面而不改变砷黄铁矿的表面动电位,使 其上浮,随着捕收剂浓度和矿浆p H 的升高,溶液中 丁基双黄药的形成量和丁基黄原酸阴离子同时增 加,丁基双黄药又和丁基黄原酸阴离子发生缔合作 用共同吸附在矿物表面,对砷黄铁矿产生捕收作用, 使其上浮[ 4 ] 。但随着矿浆p H 的不断升高,砷黄铁矿 的浮选特性呈现下降的趋势。 2 .2 金属阳离子调整剂对砷黄铁矿浮选特性的影响 在硫化矿浮选过程中,金属离子的物理化学特 性及赋存状态对其矿浆溶液性质有重要作用。诸多 金属离子又是浮选药剂 活化剂或抑制剂 的有效组 分,水中存在或者自矿物溶解下来的金属离子在矿 物表面的吸附会使得矿物表面特性发生改变,从而 对矿物在捕收剂体系中的浮选特性产生直接影响。 因此,研究不同金属离子在矿物表面的吸附状态和 吸附能力对矿物浮选分离具有重要意义1 。 以丁基黄药为捕收剂,考察了金属阳离子调整 剂对砷黄铁矿单矿物浮选特性的影响。浮选初始 p H 为5 .5 7 .0 ,泡沫产品的回收率与金属阳离子用 量的关系如图3 所示,一定金属阳离子添加量条件 下,不同介质p H 对砷黄铁矿浮选特性的影响试验结 果如图4 所示。 逮 褥 擎 叵 诂 蟋 { l 嚣 图3金属离子用量对砷黄铁矿浮选特性的影响 F i g .3 E f f e c to fm e t a lc a t i o nd o s a g eo na r s e n o p y r i t e f l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 由图3 和图4 可知,在丁基黄药捕收剂浮选体 系中,钙离子与铁离子对砷黄铁矿均产生了一定的 抑制作用,而铜离子在矿浆p H 小于7 .5 时.对砷黄 铁矿产生了抑制作用,在p H 大于7 .5 时,对砷黄铁 矿产生了较强的活化作用。 万方数据 砷 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第6 期 零 斟 擎 匣 b 掘 雷 图4 矿浆p H 对砷黄铁矿浮选特性的影响 F i g .4 E f f e c to fp u l pp Hv a l u eo na r s e n o p y r i t e f l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 砷黄铁矿属于黄铁矿类型的硫化铁矿物,其矿 物晶体破裂时存在[ A s S ] 和[ F e S ] 两种键合方式,其 中[ F e S ] 键合与黄铁矿表面的[ F e S ] 键合类似,因此 其晶体表面F e S 键受力断裂产生的结果与黄铁矿 表面的F e S 键断裂结果相似。且黄药类捕收剂与 它们作用时,起捕收作用的实体都是双黄药。因此, 这种表面特性和结晶构造的相似性导致它们具有相 近的浮选热力学性质,钙离子溶液水解组分、铁离子 的强氧化性及溶液水解组分均会在砷黄铁矿矿物表 面发生类似于在黄铁矿矿物表面的竞争吸附作用, 对砷黄铁矿同样产生较强的抑制作用旧。1 。 通过介质p H 条件试验,可以发现,碱性条件下, 铜离子的加人对砷黄铁矿产生了一定的活化作用, 一方面是铜离子可以在矿物表面产生一定的交换吸 附,形成硫化物薄膜,另一方面是铜离子溶液组分多 以氢氧化铜沉淀为优势组分,氢氧化铜能在矿物表 面优先吸附,并与捕收剂反应生成碱式黄原酸铜,促 进捕收剂吸附,对砷黄铁矿产生一定的活化作用。 在p H 小于4 的强酸性条件下,铜离子与矿物表面的 硫组分发生了作用,阻碍了捕收剂在矿物表面的吸 附作用,对砷黄铁矿产生抑制作用。 2 .3无机阴离子调整剂对砷黄铁矿浮选特性的影响 在浮选中,无机阴离子调整剂经常作为抑制剂 使用,偶尔也会当作活化剂使用。无机阴离子调整 剂在矿物浮选中起到的主要作用为悼引1 溶解由捕 收剂在矿物表面所形成的疏水性覆盖膜,解吸矿物 表面捕收剂,或者与捕收剂在矿物表面形成竞争吸 附,当无机阴离子调整剂浓度与吸附强度足够高时, 使捕收剂解吸,调整剂便可在矿物表面形成亲水性 薄膜;2 在矿物表面形成离子吸附膜、亲水性化合物 薄膜或亲水性胶粒等,使矿物表面亲水化,削弱捕收 剂的吸附特性,产生抑制作用;3 改变浮选矿浆的分 子与离子组成;4 减少或增加捕收剂在矿物表面的 吸附活性点。 以丁基黄药为捕收剂,考察了几种无机阴离子 调整剂对砷黄铁矿单矿物浮选特性的影响。浮选初 始p H 为5 .5 7 .O ,泡沫产品的回收率与无机阴离 子调整剂用量的关系如图5 所示,一定无机阴离子 调整剂用量条件下,不同介质p H 对砷黄铁矿浮选特 性的影响试验结果如图6 所示。 1 0 0 9 0 8 0 堡7 0 墼6 0 笋5 0 叠 蝼4 警3 0 2 0 1 0 0 图5 无机阴离子调整剂用量对 砷黄铁矿浮选特性的影响 F i g .5 E f f e c to fi n o r g a n i ca n i o nr e g u l a t o rd o s a g e o na r s e n o p y r i t ef l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 枣 静 擎 叵 捂 蝼 枢 嚣 图6 矿浆p H 对砷黄铁矿浮选特性的影响 F i g .6 E f f e c to fp u l pp Hv a l u eo n a r s e n o p y r i t ef l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 由图5 和图6 可得出以下结论 1 随着硫化钠用量的增加,砷黄铁矿的浮选特 性呈现先降低后升高再降低的变化,重复性试验结 果仍为相同的规律,硫化钠的添加量在较小范围内 时,对砷黄铁矿产生了一定的抑制作用,但是一旦超 出其用量又对砷黄铁矿产生了活化作用,用量过大 万方数据 2 0 1 5 年第6 期马英强等砷黄铁矿浮选特性研究 6 1 时又出现抑制作用,可见硫化钠的用量在砷黄铁矿 浮选过程中是需要特别关注的条件。硫化钠对砷黄 铁矿的抑制作用表现的较弱,当用量为2 0m g /L 时, 砷黄铁矿的回收率由未添加时的4 4 .8 5 %降低为 3 8 .2 5 %;但是对砷黄铁矿的活化作用表现较强,当 硫化钠添加浓度为2 0 0m g /L 时,硫化钠对砷黄铁矿 的活化作用最强,砷黄铁矿的回收率由未添加时的 4 4 .8 5 %升高为7 2 .0 5 %。通过介质p H 条件试验, 可以发现只有在强酸性 p H 3 条件下,砷黄铁矿 被介质调整剂盐酸进行了表面清洗,溶解掉了其表 面氧化成分,硫化钠溶液组分H S 分子大量存在,这 种硫化矿物定位离子成分的存在可以调节砷黄铁矿 的浮选矿浆电位,使矿浆处于还原气氛,可以对捕收 剂产生解吸作用,阻碍捕收剂在砷黄铁矿表面的吸 附,进而对其产生抑制作用;而硫化钠在大部分p H 范围内均对砷黄铁矿产生了活化作用,硫化钠可以 调节矿浆电位,浮选特性得到改善,表明H S 一在降低 矿浆电位的同时,H S 一也能在砷黄铁矿表面发生电 化学吸附而生成疏水中性硫,表现出硫化剂的作用, 提高砷黄铁矿表面的疏水性和可浮性。 2 碳酸钠的存在对砷黄铁矿的可浮性产生了一 定的抑制作用。原因是碳酸钠属于强碱弱酸盐,是 一种p H 缓冲溶液,能保持介质p H 在相对稳定的弱 碱性区域变化,碱性环境和氧化氛围的存在能迸一 步深化砷黄铁矿表面的氧化程度,使其表面的亲水 性薄膜不能被消除,还可能出现碳酸根离子解吸矿 物表面硫组分的现象,进而阻碍了捕收剂的吸附作 用,降低了砷黄铁矿的可浮性。 3 亚硫酸钠、硫代硫酸钠的存在均对砷黄铁矿 产生了较强的抑制作用。当亚硫酸钠添加浓度为8 0 m g /L 时,对砷黄铁矿的抑制作用最强,砷黄铁矿的 回收率由未添加时的4 4 .8 5 %降低为1 1 .2 5 %;通过 介质p H 条件试验,可以发现在全部p H 范围内,亚 硫酸钠的存在均对砷黄铁矿产生抑制作用亚硫酸 钠水解组分H 2 S 0 3 、H S O ;和s o ;一的存在可以调节 矿浆电位,使矿浆处于还原气氛,这些离子会吸附在 矿物表面与黄原酸根离子形成竞争吸附,阻碍了捕 收剂的吸附,对砷黄铁矿产生较强的抑制作用。 4 铬酸钾的存在对砷黄铁矿产生了较强的抑制 作用。当铬酸钾用量为3 0m g /L 时,铬酸钾对砷黄 铁矿的抑制作用最强,砷黄铁矿的回收率由末添加 时的4 4 .8 5 %降低为5 .7 0 %。通过介质p H 条件试 验,可以发现几乎全部p H 条件下,铬酸钾对砷黄铁 矿的浮选特性均表现出抑制作用。分析原因是铬酸 钾及其溶液化学组分会吸附在砷黄铁矿表面,使得 砷黄铁矿表面产生亲水作用,阻碍了捕收剂的吸附, 降低了矿物的可浮性,使其受到较强的抑制作用。 2 .4 有机调整剂对砷黄铁矿浮选特性的影响 以丁基黄药为捕收剂,考察有机调整剂对砷黄 铁矿单矿物浮选特性的影响。浮选初始p H 为5 .5 7 .0 ,泡沫产品的回收率与有机调整剂草酸用量的 关系如图7 所示,一定草酸添加量下,不同介质p H 对砷黄铁矿浮选特性的影响试验结果如图8 所示。 零 瓣 擎 匿 b 椒 嚣 图7草酸用量对砷黄铁矿浮选特性的影响 F i g .7 E f f e c to fo x a l i ca c i dd o s a g eO i l a r s e n o p y r i t ef l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 图8 矿浆p H 对砷黄铁矿浮选特性的影响 F i g .8 E f f e c to fp u l pp Hv a l u eo n a r s e n o p y r i t ef l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 由图7 与图8 可知,草酸的加入对砷黄铁矿产 生了一定的活化作用。当草酸添加浓度为1 0m g /L 时,对砷黄铁矿的活化作用最强,砷黄铁矿的回收率 由未添加时的4 4 .8 5 %升高为7 8 .0 5 %,但是随着草 酸用量的增加,这种活化作用越来越弱。通过介质 p H 条件试验,可以发现几乎在全p H 条件下,草酸对 砷黄铁矿均起到了一定的活化作用。草酸是一种二 元羧酸,可以对砷黄铁矿表面产生一定的清洗作用, 使其表面恢复疏水性,产生活化的效果。 万方数据 6 2 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第6 期 3结论 1 砷黄铁矿在酸性条件下具有一定的自然可浮 性,碱性条件下其可浮性不断下降。 2 不同种类的金属阳离子调整剂对砷黄铁矿浮 选特性有着不同的影响。铜离子的加入在酸性条件 下产生抑制作用,在碱性条件下可产生一定的活化作 用;钙离子与铁离子对其均产生了较强的抑制作用。 3 不同种类的无机阴离子调整剂对砷黄铁矿可 浮性存在不同影响。硫化钠的存在对其具有一定的 活化效果,而碳酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠与铬酸 钾的存在均刘其产生了一定的抑制作用。 4 有机调整剂草酸对砷黄铁矿可产生一定的活 化作用。 参考文献 [ 1 ] 马英强,印万忠,李强,等.含砷硫化矿浮选研究现状 [ J ] .金属矿山,2 0 1 1 4 9 1 - 9 4 . 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