新型无毒有机抑制剂FY02的中试研究.pdf

2 0 1 7 年第3 期有色金属 选矿部分 9 9 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 7 ．0 3 ．0 2 1 新型无毒有机抑制剂F Y 0 2 的中试研究 林榜立1 ，郭业东2 ，阙绍娟1 1 ．广西冶金研究院有限公司，南宁5 3 0 0 2 3 ； 2 ．广西高峰矿业有限责任公司，广西南丹5 4 7 2 0 5 摘要在小试的基础上，进行F Y 0 2 的0 ．5t 级合成中试研究及选矿扩大连续试验。结果表明，在R G l 和R G 2 与R L 配料比 摩尔比 为1 ．0 1 ．O 1 ．0 、去离子水用量为总配料量的7 0 ％、催化剂用量为总配料量的0 ．8 ％、反应温度8 0 ℃、反应时 间7h 的条件下，F Y 0 2 的产率为9 4 ．9 3 ％；用中试级F Y 0 2 取代氰化钠进行锌硫浮选分离选矿扩大连续试验，用量为4 2 1s ／t 时，锌精矿锌品位大于4 7 ％、锌作业回收率大于9 5 ％，能有效实现锌硫分离。 关键词无毒有机抑制剂；F Y 0 2 ；中试研究；锌硫浮选分离 中图分类号T D 9 2 3 ．1 4 ；T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 3 - 0 0 9 9 - 0 4 P i l o t - s c a l eS t u d yo nN e w - t y 7 p eN o n t o x i cO r g a n i cD e p r e s s a n to fF Y 0 2 L l NB a n g l i i ，G U OY e 如n 分，Q U ES h a 巧u a n l J ．G u a n g x iM e t a l l u r g i c a lR e s e a r c hI n s t i t u t eC o ．，D d ．，N a n n i n g5 3 0 0 2 3 ，C h i n a ； 2 ．G u a n g X iG a o f e n gM i n i n gC o ．，L t d ．，N a n d a nG u a n g x i5 4 7 2 0 5 ，C h i n a A b s t r a c t O nt h eb a s i so fs m a l l s c a l et e s t ，p i l o t s c a l es t u d yo fh a l fat o na n de x p a n d i n gc o n t i n u o u st e s to f m i n e r a lp r o c e s s i n go nF Y 0 2w a sc a r r i e do u t ．T h et e s tr e s u l t ss h o w e dt h a t ，9 4 ．9 3 ％y i e l do fF Y 0 2c a nb eo b t a i n e d o nt h ec o n d i t i o no ft h ec h a r g er a t i o t o o lr a t i o n o fR G l ，R G 2a n dR Lw a s1 ．0 1 ．0 1 ．0 ，d e i o n i z e dw a t e ra n d c a t a l y s td o s a g ew e r e7 0 ％a n d0 ．8 ％o ft o t a li n g r e d i e n tr e s p e c t i v e l y ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r ew a s8 0 。C ，a n dr e a c t i o n t i m ew a s7 h ．P i l o ts t a g eF Y 0 2r e p l a c es o d i u mc y a n i d et os e p a r a t ez i n ca n ds u l f u ri ne x p a n d i n gc o n t i n u o u st e s to f m i n e r a lp r o c e s s i n g ，Z i n ca n ds u l f u rc a nb ee f f e c t i v e l ys e p a r a t e dw i t ht h eg r a d ea n dr e c o v e r yo fZ nw a sh i g h e rt h a n 4 7 ％a n d9 5 ％w h e nF Y 0 2d o s a g ew a s4 2 1g ／t ． K e y w o r d s n o n t o x i co r g a n i cd e p r e s s a n t ；F Y 0 2 ；p i l o t s c a l es t u d y ；f l o t a t i o ns e p a r a t i o no fz i n ca n ds u l f u r 尽管氰化钠和氰化钾是黄铜矿、闪锌矿和黄铁 矿的常用有效抑制剂⋯，但它是剧毒化学品这是众 所周知的。随着我国对环境保护日益重视，选矿行 业将进入清洁、绿色生产时代，国家工信部已把有氰 选矿技术列入淘汰对象。因此，寻找无毒或低毒的 抑制剂取代剧毒的氰化物已迫在眉睫。广西冶金 研究院有限公司正是在此形势下，小试研发出取代 氰化物的新型无毒有机抑制剂F Y 0 2 【2J 。为了使 F Y 0 2 早日产业化，推广应用于选矿行业中，广西冶 金研究院有限公司在小试的基础上，对F Y 0 2 进行了 0 ．5t 级合成中试放大研究及选矿扩大连续试验研 究，中试研究表明中试合成F Y 0 2 产率大于9 4 ％； 在人选粒度一2 5 0 斗m 、F Y 0 2 用量4 2 1g ／t 时，获得的 锌精矿锌品位大于4 7 ％，锌作业回收率大于9 5 ％， 与氰化钠分离指标接近；按照目前市场价格估算，使 用中试级F Y 0 2 作为锌硫分离抑制剂的药剂成本为 1 4 ．1 7Y r _ ／t ，与使用氰化钠的药剂成本1 3 ．8 6Y v _ ／t 相近。 1 合成研究 1 ．1 合成试验 1 ．1 ．1 主要设备及原料 电加热搪瓷反应釜，10 0 0L ；回流冷凝器，传热 面积6m 2 ；搅拌器，电机功率4k w ；二级反渗透纯水 处理装置，处理量2t ／h 。 原料R G l 、R G 2 、R L 及催化剂等均为工业级，但 使用前均进行了提纯。 1 ．1 ．2F Y 0 2 合成 参照小试的合成方法旧1 进行中试合成F Y 0 2 首 先合成催化剂并进行提纯；然后把提纯好的原料 收稿日期2 0 1 6 - 0 9 - 0 5修回日期2 0 1 7 - 0 3 - 1 5 作者简介林榜立 1 9 6 0 ． ，男，广西桂平人，高级工程师，主要从事选矿药剂的研究与开发。 万方数据 1 0 0 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 R G l 、R G 2 、R L 和催化剂及去离子水计量后加入到反 应釜中，在一定的温度下反应一定的时间，反应结束 后对产品进行提纯。每批合成试验总配料量5 0 0 k g 。 1 ．1 ．3 F Y 0 2 的抑制性能研究 与小试合成F Y 0 2 时一样，采用锌硫分离开路浮 选试验所得的铁闪锌矿浮选综合效率E 口1 的高低来 表征F Y 0 2 的抑制性能。根据有机浮选药剂合成的 主要影响因素有配料比、反应温度和反应时间Ho ，参 考类似的有机合成反应文献’5 。7o ，结合合成F Y 0 2 所 使用的原料性质及其反应特点，确定催化剂用量、反 试合成的主要影响工艺参数，以单因素变量进行试 验，分别考察它们对抑制性能的影响。 1 ．2 结果与讨论 F Y 0 2 合成反应的每批总配料量5 0 0k g ，其中去 离子水用量为总配料量的7 0 ％，提纯过的R G l 、R G 2 和R L 及催化剂占总配料量的3 0 ％，R G l 和R G 2 及 R L 三者的摩尔配料比为1 1 1 ，每批中试合成F Y 0 2 经提纯后的最终产品产量、产率及浮选综合效率E 等数据列入表1 ，其中第7 批反应6 、7h 各取样5 0 0g 进行提纯后用来做抑制性能研究，其重量一起计入 反应8h 的同一批次中，8 1 0 批则为相同的最佳工 应温度和反应时间作为F Y 0 2 由小试合成过渡到中 艺条件下进行的3 个验证试验。 表1中试合成F Y 0 2 结果表 T a b l e1 S y n t h e s i sr e s u l to fF Y 0 2b yp i l o t - s c a l es t u d y 根据表1 所得的中试合成F Y 0 2 结果分析如下 1 产率在9 4 ．6 0 ％～9 5 ．2 0 ％，有些偏低。这是 由于合成F Y 0 2 后还需进行后续的提纯而产生损失 造成的，与合成反应过程无关，因为反应在密闭系统 中进行，而且反应设备配套有冷凝回流装置，反应过 程原料及产品几乎不会产生挥发损失。 2 催化剂用量为0 ．8 ％时得到的E 值4 8 ．5 2 ％ 最高，比小试时催化剂最佳用量的1 ％心’下降 0 ．2 ％，表明反应体系配料量增大后需要的催化剂用 量减少，这与有机合成的一般规律是一致的。 3 在8 0 ～9 0 ℃的反应温度范围内，E 值随温度 的升高而降低，最佳的反应温度为8 0 ℃，比小试的 最佳温度8 5 ℃旧1 低，这是与反应体系配料量增大后 反应所产生的热量不容易转移有关，为了不至于发 生更多的副反应，需要适当降低反应温度。 4 当反应7h 时E 值达4 8 ．3 5 ％，比反应6h 和 8h 的E 值都高，因此适宜的反应时间为7h ，这比小 试的最佳反应时间6h 旧。增加Ih ，这是由于反应体 系配料量增大并降低反应温度后，需要延长反应时 间原料才能反应完全的缘故。 5 中试研究得到合成F Y 0 2 的最佳工艺条件为 催化剂用量0 ．8 ％、反应温度8 0 ℃、反应时间7h ，与 小试合成F Y 0 2 的最佳工艺条件有出入，这说明进行 F Y 0 2 的合成中试研究是完全必要的。 6 8 ～1 0 批使用最佳工艺条件合成F Y 0 2 所得 产品的产率和E 值分别在9 4 ．8 0 ％一9 5 ．0 0 ％、 4 8 ．5 5 ％～4 9 ．1 8 ％变化，产率和E 值均较高、变化较 小，重现性好。因此，中试所得的最佳工艺参数是可 靠的，完全可以作为大规模生产F Y 0 2 的技术依据。 2浮选研究 为了给F Y 0 2 产品的选矿生产应用提供可靠的 技术依据，使用8 ～1 0 批最佳工艺条件下中试合成 的F Y 0 2 产品代替氰化钠作为锌硫分离浮选扩大试 验的抑制剂进行选矿扩大连续试验。 2 ．1 试样 试样取自广西某公司选矿厂，该矿属锡铅锑锌 多金属硫化矿，主要有用矿物及脉石矿物的种类与 万方数据 2 0 1 7 年第3 期林榜立等新型无毒有机抑制剂F Y 0 2 的中试研究 1 0 1 小试样品相同‘2 。。试样多元素分析结果见表2 。为斗m 且要求一7 4 斗m 小于5 0 ％，人选粒度筛析结果见 了更好的在重选中回收锡石，一般入选粒度一2 5 0表3 。 表2试验矿样多元素化学分析结果 T a b l e2M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so ft h et e s ts a m p l e，‘％ 2 ．1 工艺流程及主要设备 选矿扩大连续试验在本单位的选矿半工业试验 车间进行。破碎、筛分并混匀好的原矿样经磨矿、分 级后进行磁选选出磁黄铁矿，磁选尾矿进入浮选系 统，浮选系统采用优先浮选铅锑一锌硫混浮一锌硫 分离浮选工艺流程，分别选出铅锑精矿、锌精矿和硫 精矿 分离尾矿 。浮选分三个作业，每个作业1 0 台 浮选机，其中粗选2 台、每次精选和扫选各1 台，浮 选作业共3 0 台浮选机，浮选机型号为2 4L 的F X 机 械搅拌式连续浮选机。选矿扩大连续试验工艺流程 见图1 。 臆矿 磁 锌精矿 分离尾矿 图1选矿扩大连续试验原则流程 F i g ．1 T h ep r i n c i p l ef l o w s h e e to fe x p a n d i n g c o n t i n u o u st e s to fm i n e r a lp r o c e s s i n g 2 ．2 选矿扩大连续试验 除了锌硫分离作业的石灰 C a O 、F Y 0 2 及硫酸 铜 C u S O 。5 H 0 的用量参照小试的最佳用量‘8 1 外，其它作业的药剂用量及氰化钠 N a C N 用量参照 生产现场。石灰采用固体人工间歇加入搅拌桶和浮 选机，其它药剂配成溶液虹吸连续加入。每小时处 理原矿量约1 2 0k g 、每天处理量约3t ，符合选矿扩大 连续试验要求。9J 。 2 ．3 结果与讨论 扩大连续试验稳定后，对于F Y 0 2 抑制剂的分离 指标连续试验7 2h 进行考核，而用来对比的氰化钠 分离指标连续试验2 4h 进行考核，试验结果的分离 指标如表4 、药剂单耗及费用如表5 。 表4中试级F Y 0 2 及氰化钠扩大连续试验锌硫分 离指标 T a b l e4T h es e p a r a t i o ni n d e xo fz n i c - s u l f u rb yp i l o t s t a g eF Y 0 2a n ds o d i u mc y a n i d ei ne x p a n d i n g c o n t i n u o u st e s to fm i n e r a lp r o c e s s i n g ，％ 在使用F Y 0 2 作为锌硫分离抑制剂的试验过程 中，F Y 0 2 和硫酸铜用量固定后，无需频繁调节，浮选 过程和分离指标稳定，较易操作，扫选过程不用象小 试那样添加松醇油∽o ；而在使用氰化钠作为锌硫分 离抑制剂的试验过程中，约半小时需调整氰化钠和 硫酸铜用量一次，否则精矿质量不稳定，有时还需要 压槽，较难操作。 从表4 可以看出，使用中试级F Y 0 2 取代氰化钠 进行7 2h 扩大连续试验获得的锌精矿锌品位在 万方数据 1 0 2 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 4 7 ．3 8 ％～4 8 ．1 5 ％，锌回收率在9 5 ．0 3 ％～9 5 ．9 8 ％， 指标稳定，与氰化钠的分离指标也十分接近。说明 F Y 0 2 完全能取代氰化钠。 表5中试级F Y 0 2 及氰化钠扩大连续试验锌硫分 离药剂单耗及费用 T a b l e5T h es e p a r a t i o no fr e a g e n tc o n s u m p t i o na n d c h a r g e st o z n i c s u l f u rb yp i l o ts t a g eF Y 0 2 a n ds o d i u mc y a n i d ei ne x p a n d i n gc o n t i n u o u s t e s to fm i n e r a lp r o c e s s i n g C a O1 32 4 56 0 07 ．9 5 有氰 N a C N 1 8 92 80 0 05 ．2 9 N a C N C u S 0 4 5 H 2 0 4 11 50 0 00 ．6 2 合计 1 3 ．8 6 从表5 可见，使用中试级F Y 0 2 的药剂成本 1 4 ．1 7 形t ，与使用氰化钠的药剂成本1 3 ．8 6 形t 相近。 3结论 1 中试合成F Y 0 2 最佳反应条件为R G l 和 R G 2 与R L 的摩尔比为1 ．0 1 ．0 1 ．0 、去离子水用量 为总配料量的7 0 ％、催化剂用量为总配料量的 0 ．8 ％、反应温度8 0 ℃、反应时间7h ，其中后三者与 小试所得的数值有所不同，这说明进行合成中试研 究是十分必要的。 2 使用最佳反应条件中试合成F Y 0 2 的产率在 9 4 ．8 0 ％一9 5 ．0 0 ％、浮选综合效率E 在4 8 ．5 5 ％一 4 9 ．1 8 ％，产率和E 值变化小、重现性好，说明中试合 成F Y 0 2 得到的最佳反应条件是可靠的，为下一步进 行工业化大规模生产F Y 0 2 提供了技术依据。 3 中试合成试验表明了小试合成工艺的科学性 及合理性，操作可控性强、反应平稳、工艺可靠，该工 艺完全适合工业化生产。 4 在人选粒度为一2 5 0 斗m 时获得的锌精矿锌 品位大于4 7 ％，锌作业回收率大于9 5 ％，与氰化钠 分离指标接近。 5 使用中试级F Y 0 2 作为锌硫分离抑制剂，浮选 过程稳定，容易操作，指标理想；按照目前市场价格 估算，无氰分离方案药剂成本与有氰分离方案相近。 这为F Y 0 2 的产业化及推广应用，实现锌硫分离无氰 工艺奠定了技术和经济基础。 参考文献 [ 1 ] 黄有成，赵礼兵，代淑娟．黄铁矿浮选抑制剂研究现状 [ J ] ．有色矿冶，2 0 1 1 ，2 7 3 2 4 - 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