新型铜锌分离抑制剂BL01的抑制作用及机理研究.pdf

9 6 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第6 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i S S l L1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．0 6 ．0 1 9 新型铜锌分离抑制剂B L 0 1 的抑制作用及机理研究 李桥，李成必 北京矿冶科技集团有限公司矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京大兴1 0 2 6 2 8 摘 要从单矿物及人工混合矿两方面对新型铜锌分离抑制剂B L 0 1 的应用特性进行了研究。单矿物试验研究 表明，当丁基黄药作为捕收剂时，B L O I 最佳用量为6 0m g ／L ，黄铜矿回收率达到9 5 ．4 3 ％，闪锌矿 c u 2 活化 回收率降 至8 ．6 8 ％。人工混合矿试验研究表明，最优条件下分离系数可达到7 ．3 3 ，能够实现铜锌分离。动电位测定、吸附量测 定和红外光谱分析表明，B L 0 1 能够阻碍丁基黄药在闪锌矿表面的吸附，实现对闪锌矿的抑制。 关键词B H I ；铜锌分离；抑制剂 中图分类号T D 9 2 3 ．1 4文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 6 - 0 0 9 6 - 0 5 E f f e c t sa n dM e c h a n i s mo faN e wD e p r e s s a n tB L 0 1o nC U - Z nS e p a r a t i o n L ／Q i a o ，L IC h e n g b i 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 gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， B G R I M MT e c h n o l o g yG r o u p ，B e 彬n g1 0 0 1 6 0 A b s t r a c t T h ea p p l i c a t i o np e r f o r m a n c e so ft h en e wd e p r e s s a n tB I X Io nt h eC u Z ns e p a r a t i o nw e r et e s t e d f r o mm o n o m i n e r a l sa n da r t i f i c i a lm i x e dm i n e r M sr e s p e c t i v e l y ．T h er e s u l t so ff l o t m i o ne x p e r i m e n t so nt h em o n o m i n e r a ld e m o n s t r a t e dt h a tt h eo p t i m u ma m o u n to fB I J D lw a s6 0m g ／L ．w h i l et h er e c o v e r yr a t eo fc h a l e o p y r i t e r e a c h e d9 5 ．4 3 ％，t h er e c o v e r yr a t eo fC u “a c t i v a t e ds p h a l e r i t ed r o p p e dt o8 ．6 8 ％w h e nt h eb u t y lx a n t h a t ea sa c o i l e c t o r ．T h er e s u l t so ff l o t a t i o ne x p e r i m e n t so nt h ea r t i f i c i a lm i x e dm i n e r a l sd e m o n s t r a t e dt h a tt h es e p a r a t i o nf a c t o r r e a c h e d7 ．3 3w i t ht h eo p t i m u ms e p a r a t i o nc o n d i t i o n s ．a n dB 【．1 0 1c o u l dh e l pt os e p a r a t eC u Z ne f f i c i e n t l y ．T h e m e c h a n i s mw a sr e v e a l e db ym e a s u r i n gZ E T Ap o t e n t i a la n da d s o r p t i o na m o u n t s ，a n da n a l y z i n gi n f r a r e ds p e c t r u m ． T h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h eB L 0 1c o u l db l o c kt h ea d s o r p t i o no fb u t y lx a n t h a t eo nt h es u r f a c e so fs p h a l e r i t e s ．a n d f u r t h e ri n h i b i t e ds p h a l e r i t e s ． K e yw o r d s B L 0 1 ；s e p a r a t i o no fC u - Z n ；d e p r e s s a n t 铜和锌均是非常重要的矿产资源，我国铜资源 紧缺，铜精矿对外依存度较高，锌矿储量丰富，常与 铜矿伴生。铜锌硫化矿多产于矽卡岩型、热液型、热 液充填交代型的矿床中，矿物组成和矿石结构复 杂⋯。目前，铜锌矿的浮选过程中通常采用抑锌浮 铜的浮选工艺实现铜锌分离，但由于次生铜矿和被 氧化的黄铜矿在矿浆中解离出一定量的铜离子，使 闪锌矿容易被活化而可浮性增加，导致铜精矿中锌 含量超标旧J 。因此，闪锌矿去活是目前铜锌分离过 程中的主要技术难点。 闪锌矿去活抑制剂主要有氰化物类、硫氧化合 物类、硫化钠、硫酸锌等无机盐以及二亚乙基三 胺旧1 等有机药剂或抑制剂组合。早期使用的高氰 收稿日期2 0 1 8 - 0 4 - 0 9修回日期2 0 1 8 - 0 9 - 2 9 作者简介李桥 1 9 9 3 - ，男。重庆人，硕士研究生。 工艺虽然能够将铜锌比较好的分选，但是对环境污 染极大。故研究高效、清洁和廉价的新型铜锌分离 抑制剂非常具有研究价值。近年来，北京矿冶研究 总院对闪锌矿去活抑制剂进行了广泛的研究，研发 了由硫化钠、焦亚硫酸钠和一种大分子有机物组成 的新型锌抑制剂组合B L 0 1 ，具有良好的闪锌矿去活 效果。因此，本文针对铜锌分离“抑锌浮铜”工艺， 采用新型抑制剂B L 0 1 ，研究丁基黄药体系下的闪锌 矿去活性能及机理。 1试验方法 1 ．1 试验原料 黄铜矿、闪锌矿纯矿物经前期挑选、磨矿，然后 万方数据 2 0 1 8 年第6 期李桥等新型铜锌分离抑制剂B L O I 的抑制作用及机理研究 9 7 筛分出一7 4 3 8I x m 粒级用于试验。其中，黄铜矿 和闪锌矿纯度分别达到9 7 ．4 3 ％和9 9 ．1 9 ％，可认为 矿物较纯净。试验用松醇油为起泡剂，C u S O 。溶液 为活化剂。 1 ．2 试验方法 试验浮选机为X F G C I I 型挂槽式浮选机，选槽 容积3 0m L 。试验时，每次称取纯矿物2 ．0g 人工 混合矿分离试验中，黄铜矿与闪锌矿质量比为l 2 ，倒人1 0 0m L 的烧杯中，加入去离子水至6 0m L 后放入超声波清洗仪中清洗5m i n ，之后静置，待溶 液变澄清后，倒去上层液体，下层矿物倒人浮选槽 中，补加去离子水使矿浆体积达到3 0m L ，搅拌2 m i n 调浆，活化剂、p H 值调整剂、抑制剂、捕收剂和 起泡剂依次间隔2m i n 加入，浮选3m i n 。 2 试验结果与讨论 2 ．1 单矿物浮选研究 2 ．1 ．1 活化剂用量试验 在矿浆p H 值为8 ，捕收剂用量为1 0m s ／L ，起 泡剂用量为8m s ／L 时，试验结果如图1 所示。 图1 硫酸铜用量对黄铜矿及闪锌矿 可浮性的影响 F i g ．1 T h ee f f e c to fd o s a g eo fC u S 0 4o nt h e f l o t a b i l i t yo fc h a l c o p y r i t ea n ds p h a l e r i t e 由图1 可知，活化剂C u S O 。溶液对闪锌矿的活 化作用非常明显，当C u S O 。浓度达到1 0m s ／L 时，闪 锌矿回收率从未活化时的2 5 ．1 1 ％提高到9 4 ．2 2 ％， C u S O 。浓度大于1 0m s Z L 以后，闪锌矿回收率变化 不明显。C u S O 。用量对黄铜矿的回收率影响很小。 因此，最佳活化剂用量为1 0m s ／L 。 2 ．1 ．2 抑制剂B L 0 1 用量试验 在矿浆p H 值为8 ，捕收剂用量为1 0m s ／L ，起 泡剂用量为8m s ／L ，活化剂用量为1 0m s ／L 时，进 行B L 0 1 用量试验，B L 0 1 用量分别为0 、2 0 、4 0 、6 0 、 8 0 、1 0 0 、1 2 0m g ／L ，试验结果如图2 所示。 图2B L 0 1 用量对黄铜矿及闪锌矿 可浮性的影响 F i g ．2 T h ee f f e c to fd o s a g eo fB L 0 1o nt h e f l o t a b i l i t yo fc h a l c o p y f i t ea n ds p h a l e r i t e 由图2 可知，当B L 0 1 用量在0 6 0m g ／L 时，随 着B L 0 1 用量的增加，闪锌矿的回收率急剧下降，从 9 4 ．0 5 ％降至8 ．6 8 ％。之后随着B L 0 1 用量的增加， 闪锌矿的回收率依然有下降的趋势，但是变化幅度 比较小。B L 0 1 对黄铜矿的可浮性影响很小。B L 0 1 在用量大于6 0m g ／L 时即可实现铜锌有效分离。 2 ．1 ．3 矿浆p H 值对B L 0 1 作用效果的影响 在捕收剂用量为1 0m g ／L ，起泡剂用量为8m s ／L ， 活化剂用量为1 0m s ／L ，B L 0 1 用量为6 0m g ／L 时， 试验结果如图3 所示。 图3p H 值对B L 0 1 抑制效果的影响 F i g ．3 T h ee f f e c to fs l u r r yp Ho nt h ed e p r e s s i o n e f f e c to fB L 0 1 由图3 可知，B L 0 1 对闪锌矿的抑制效果受p H 值的影响较大。在酸性条件下，随着p H 值的提高， 闪锌矿回收率急剧降低，当p H 值为8 时，闪锌矿回 万方数据 9 8 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第6 期 收率降至9 ．0 5 ％，随着p H 值继续提高，闪锌矿回收 率趋于稳定，当p H 值大于1 0 以后，闪锌矿回收率 略有上升。在整个p H 值变化范围内，黄铜矿回收 率变化很小。综上，在使用B L O I 做铜锌分离抑制 剂时，矿浆p H 值在8 一1 0 时较为合适。 2 ．2 人工混合矿的分离试验 在矿浆p H 值为8 ，捕收剂用量为1 0m s ／L ，起 泡剂用量为8m s ／L ，活化剂用量为1 0m s ／L 时，对 抑制剂B I D l 进行人工混合矿试验，试验结果如图4 所示。 B L O I 用量／ r a g L - 1 图4B L 0 1 用量对黄铜矿及闪锌矿 可浮性的影响’ F i g ．4 T h ee f f e c to fd o s a g eo fB L 0 1o nt h e f l o t a b i l i t yo fc h a l c o p y r i t ea n ds p h a h r i t e 由图4 可知，随着B L 0 1 用量的增加，闪锌矿的 回收率急剧降低，黄铜矿回收率也逐渐降低，但变化 幅度较小。在B L 0 1 用量为6 0m g ／L 时，锌回收率 降至1 9 ．6 2 ％，而铜回收率仍达9 2 ．9 0 ％，分离系数 达到最大值7 ．3 3 ，可实现黄铜矿与闪锌矿的有效分 离。当B L 0 1 用量继续增加到1 2 0m g ／L 时，锌的回 收率降至9 ．4 4 ％，但同时铜的回收率也降至8 0 ％左 右，分离系数也降至6 ．3 2 。综上，随着B I D l 用量的 增加，闪锌矿回收率逐渐减小，但考虑到黄铜矿的回 收率也随之减小，因此B L 0 1 用量不宜过大，6 0m g ／L 较为适宜。 3 抑制剂B I J D l 对闪锌矿的抑制机理 研究 为了探索抑制剂B L 0 1 的作用机理，对作用过 程分别进行动电位测定、红外光谱分析和吸附量测 定。由于组合抑制剂B I D l 与黄铜矿和闪锌矿 C u 2 活化 的吸附量和红外光谱难以直接测定，因 此通过研究捕收剂丁基黄药在黄铜矿和闪锌矿 C u 2 活化 表面的吸附量和红外光谱图的变化来 间接研究B I D l 对闪锌矿的去活效果。 3 ．1 动电位测量分析 C u 2 活化的闪锌矿在不同条件下的动电位与 p H 值的关系如图5 所示。 图5p n 值对不同条件下C u 2 活化闪锌矿动 电位的影响 F i g ．5 T h ee f f e c to fs l u r r yp Hv a l u eo nt h ez e t a p o t e n t i a lo fC u 2 a c t i v a t e ds p h a h r i t e i nd i f f e r e n tc o n d i t i o n s 由图5 可知，丁基黄药的加入会使闪锌矿 C u 2 活化 的动电位减小，同时使零电点负移，因 此可以认为丁基黄药能在闪锌矿表面产生化学 吸附。 在整个p H 值范围内，丁基黄药的加人使闪锌 矿的动电位产生不同程度的负移，在p H 值为3 1 0 的范围内，闪锌矿的动电位负移距离较大，可知在此 p H 值范围内丁基黄药与闪锌矿化学吸附较强。在 加入抑制剂B L 0 1 后，闪锌矿 丁基黄药体系的动 电位发生了正移，因此可以推断B L 0 1 减弱了丁基 黄药在闪锌矿表面的化学吸附强度，阻止了丁基黄 药在闪锌矿表面的吸附作用，达到了抑制闪锌矿的 目的，且在弱碱性条件下正移的幅度较大，说明在此 p H 值条件下B I D l 抑制效果较好，这与纯矿物试验 结果一致。 3 ．2 吸附量测定 当p H 值为8 ．0 时，研究B L 0 1 用量对丁基黄药 在黄铜矿和闪锌矿 C u “活化 表面吸附行为的影 响，试验结果如图6 所示。 从图6 可以看出，在整个B L 0 1 用量范围内，丁 基黄药在黄铜矿表面的吸附量减少幅度较小，而在 闪锌矿表面的吸附量减少幅度很大，当B L 0 1 用量 从0m g ／L 增加到6 0m g ／L 时，丁基黄药在闪锌矿表 万方数据 2 0 1 8 年第6 期李桥等新型铜锌分离抑制剂B H I 的抑制作用及机理研究 9 9 e 莹 赢 蓝 螫 椒 枢 塑 图6B L 0 1 用量对丁基黄药在黄铜矿和 C u 2 活化闪锌矿表面吸附行为的影响 F i g ．6 E f f e c t so ft h eB L 0 1d o s a g eo nt h ea d s o r p t i o n b e h a v i o r so fb u t y lx a n t h a t eO nt h es u r f a c eo f c h a l c o p y r i t ea n dC u 2 a c t i v a t e ds p h a l e r i t e 面的吸附量从0 ．2 7 5m g ／g 降至0 ．0 7 1m g ／g ，减少了 7 4 ．1 8 ％，因此B L 0 1 能够明显减少丁基黄药在闪锌 矿表面的吸附，从而抑制闪锌矿。 3 ．3 红外光谱分析 图7 、图8 、图9 分别为黄铜矿、闪锌矿 C u 2 活 化 和丁基黄药的红外光谱，从图7 、图8 可以看出 黄铜矿和闪锌矿分别在波数为34 4 6 ．9 5a m 一处和 34 4 9 ．2 4a m 。处出现了一O H 伸缩振动峰，可能是 矿样和K B r 中含少量水HJ 。 图7 黄铜矿的红外光谱 F i g ．7 I n f r a r e ds p e c t r u mo fc h a l c o p y r i t e 从图9 可以看出，在谱带为29 5 2 ．1 2a m “和 28 6 5 ．3 0a m 。1 处出现了- - C H ，基团中C H 的不对 称伸缩振动或对称伸缩振动吸收峰；14 5 9 ．0 1c m 一 处为一C H ，基团中C H 的不对称变形振动或对称 变形振动吸收峰，此外亚甲基一C H 基团中C H 的剪切弯曲振动频率也在14 5 9 ．0 1c m 。1 处； 图8C u 2 活化闪锌矿的红外光谱 F i g ．8 I n f r a r e ds p e c t r u mo fC u 2 a c t i v a t e ds p h a l e r i t e 图9 丁基黄药的红外光谱 F i g ．9 I n f r a r e ds p e c t r u mo fb u t y lx a n t h a t e 1 1 4 5 ．9 1 、1 1 0 6 ．3 8 、10 6 8 ．1 8a m 。1 处的谱带为 c O C 伸缩振动或C S 伸缩振动吸收峰，通常 根据该特征频率鉴定丁基黄药的存在“ J 。 黄铜矿 丁基黄药体系与B L 0 1 作用前后的红 外光谱图如图1 0 所示。 图1 0 黄铜矿的红外光谱 F i g ．1 0 I n f r a r e ds p e c t r u mo fc h a l c o p y r i t e 万方数据 1 0 0 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第6 期 从图1 0 中的1 号频带曲线可以看出，黄铜矿 丁 基黄药体系在波数为29 3 1 ．4 5c m 一和28 4 3 ．2 7c m 一 处出现了一C 地基团中C H 的不对称伸缩振动或 对称伸缩振动吸收峰；14 3 1 ．7 4c m 。1 处为一C H ，基 团中c H 的不对称变形振动或对称变形振动吸收 峰；11 2 8 ．1 5 c m 一和10 4 7 ．6 3c m 。1 处的谱带为 C O c 伸缩振动或C S 伸缩振动吸收峰。其 中，29 3 1 ．4 5 、28 4 3 ．2 7 、14 3 1 ．7 4 、11 2 8 ．1 5 1 和 10 4 7 ．6 3c m 一处的吸收峰均为丁基黄药的特征吸 收峰，但又有一定波数的偏移，说明丁基黄药在黄铜 矿表面发生了化学吸附。 从2 号频带曲线可以看出，黄铜矿 丁基黄药 B L 0 1 体系在波数为29 3 5 ．2 8 、28 3 7 ．9 6 、14 2 9 ．7 6 、 1 1 2 6 ．6 4 和10 4 8 ．5 3c m 一处也出现了丁基黄药的特 征吸收峰且有所偏移，因此可以认为丁基黄药在黄 铜矿表面发生了化学吸附，抑制剂B L 0 1 的加入对 黄铜矿不存在明显的抑制效果。 C u 2 活化闪锌矿 丁基黄药体系与B L 0 1 作用 前后的红外光谱图如图11 所示。 图1 1闪锌矿的红外光谱 F i g ．1 1 I n f r a r e ds p e c t r u mo fs p h a l e r i t e 从图1 1 中的l 号频带曲线可以看出在波数为 29 3 5 ．1 7 、28 3 9 ．5 2 、14 3 4 ．9 7 、11 1 2 ．6 8 、10 6 7 ．4 9 和 10 2 9 ．3 1c m 。1 处的吸收峰出现了丁基黄药的特征 吸收峰，且与丁基黄药的特征峰相比发生了明显的 偏移，说明丁基黄药在C u 2 活化闪锌矿表面发生了 化学吸附。而2 号频带曲线中在5 0 0 ～33 0 0e m 。1 波数范围内仅存在少量杂峰，且峰值很小，并未出现 丁基黄药的特征吸收峰，说明抑制剂B I _ 9 1 的加入 阻止了丁基黄药在闪锌矿表面的吸附，具有较明显 的闪锌矿去活效果，与试验结果一致。 4结论 通过对黄铜矿、闪锌矿的单矿物和人工混合矿 试验以及机理研究测试，得出以下结论 1 单矿物试验表明，在丁基黄药体系下，p H 值 范围为8 ～1 0 ，B L 0 1 用量为6 0m g ／L 时，黄铜矿回收 率能达到9 5 ％以上，而闪锌矿 c u 2 活化 的回收率 降至1 0 ％以下，说明B L 0 1 对黄铜矿可浮性影响较 小，而对闪锌矿抑制能力较强。 2 人工混合矿试验表明，新型抑制剂B L 0 1 在 用量为6 0m g ／L 时，铜精矿中锌回收率降至 1 9 ．6 2 ％，而铜回收率达9 2 ．9 0 ％，分离系数达到 7 ．3 3 ，仍可实现黄铜矿与闪锌矿的有效分离。 3 动电位测定、吸附量测定和红外光谱分析表 明，在碱性条件下，B L 0 1 对于丁基黄药在黄铜矿表 面的吸附强度和吸附量影响较小，但能有效降低丁 基黄药在闪锌矿 c u 2 活化 表面的吸附量和化学 吸附强度，实现对闪锌矿的去活化。 参考文献 [ 1 ] 胡熙庚．有色金属硫化矿选矿[ M ] ．北京冶金工业出版 社。1 9 8 7 2 3 0 - 2 3 1 ． [ 2 ] 陈建华，李宁钧，曾冬丽．铜锌混合精矿浮选分离试验研 究[ J ] ．中国矿业，2 0 1 1 1 1 7 8 8 2 ． [ 3 ] R A S H C H IF ，F I N C HJA ．D e a c t i v a t i o no fP b - c o n t a m i n a t e d s p h a l e r i t eb yp o l y p h o s p h a t e [ J ] ．C o l l o i d sa n d S u r f a c e s a P h y s i c o c h e m i c a la n dE n g i n e e r i n gA s p e c t s ，2 0 0 6 ，2 7 6 1 - 3 8 7 - 9 4 ． [ 4 ] 钱志博，吴卫国，张行荣．新型铅抑制剂在铜铅分离中 的抑制作用及机理研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ， 2 0 1 8 1 1 0 0 ．1 0 5 ． [ 5 ] 文金磊．难处理铅锌硫化矿选矿技术及其药剂作用机理 研究[ D ] ．江西赣州江西理工大学，2 0 1 3 9 2 - 9 3 ． 万方数据