新型无毒铜铅分离有机抑制剂FY09的合成及性能研究.pdf

2 0 1 7 年第5 期有色金属 选矿部分 8 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i 鲻1 1 ．1 6 7 1 _ 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 5 ．0 1 9 新型无毒铜铅分离有机抑制剂F Y 0 9 的 合成及性能研究 林榜立，蒋茂林，蔡振波 广西冶金研究院有限公司，南宁5 3 0 0 2 3 摘要通过小型试验合成得到新型无毒铜铅分离有机抑制剂F Y 0 9 。合成F Y 0 9 的最佳工艺条件为摩尔配料比R G 5 R G 6 R 硷 1 1 1 ．0 5 、催化剂用量为总配料量的1 ．5 ％、反应温度8 0 ℃、反应时间6 ．5h 。嗍为淡黄色溶液、无毒，在铜铅多 金属硫化矿浮选中，取代重铬酸钾 c M c 抑铅浮铜，试验指标优于重铬酸钾 c M c 。 关键词新型无毒有机抑制剂；F Y 0 9 ；合成；抑制性能；铜铅分离 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 l - 9 4 9 2 2 叭7 0 5 啪8 3 J D 6 S y n t h e s i so fn e wT y p eN o n - t o x i co r g a I l i cD e p r e s s a n tF Y 0 9w h i c hC a nb e 【砖e df o r S e p a r a t i o no fC o p p e r - l e a da n dS t I l d yo ni t sD e p r e s s i n gP e r f o r m a n c e L l NB a n 譬抗。J l A N GM ∞h n 。C H A lz h e n b o 能口，舻i 讹删“r g i c o f 鼢e o 砒‰疵眈c o ．，厶d ．，№几n 垤贸D D 2 3 ，醌i n o A b s 纽a c t N e wt y p en o n t o x i co 置g a n i cd e p r e s s a n tF Y 0 9c a nb es y n t h e s i z e db ys m a l l s c a l et e s to nt h eo p t i m u m r e a c t i o nc o n d i t i o n so f 出em o lr a t i o no fR G 5 ，R G 6a n dR L 2w a s1 1 1 ．0 5 ，c a t a l y s td o s a g ew a s1 ．5 ％0 ft o t a l i n g r e d i e m ，r e a c t i o nt e Ⅱl p e r a t u r ew a s8 0 ℃，r e a c t i o nt i m ew a s6 ．5h ． F Y 0 9i sn o n t o x i ca n dt h ec o l o u ri sy e l l o w ， a n di nt h es e p 锄t i o nn o t a t i o no fc o p p e ra n dl e a d ，F Y 0 9r e p l a c e dp o t a s s i u md i c h m m a 土e C M Ct od e p r e s sl e a d ，a n d e x p e r i m e n t a li n d e x e sw a ss u p e r i o rt op o t a s s i u md i c h r o m a t e C M C ． K e yw o r I l s n e wt y p en o n - t o x i co r g a n i cd e p I e s s a n t ；F Y 0 9 ；s y n t h e s i z e ；d e p r e s s i n gp e r f b m a n c e ；s e p a r a t i o n o fc o p p e ra n dl e a d 在多金属硫化矿中，黄铜矿常常与方铅矿、闪锌 矿、黄铁矿共生，而且互相会包裹，从而造成这些矿 物的分离十分困难，特别是铜铅混合精矿的浮选分 离，一直以来都是国内外研究的重点和难点圳。铜 铅浮选分离方法主要有抑铅浮铜和抑铜浮铅两种， 而又以前者应用居多。抑铅浮铜主要采用重铬酸盐 法，该法虽然分选效果好，但因重铬酸盐剧毒，对环 境污染严重，已受到限制使用。因此，开发高效无毒 的抑制剂实现铜铅绿色分离成为选矿科技工作者的 研究重点p ⋯。 广西某铜铅锌多金属硫化矿的铜铅混合精矿属 于难分离的代表矿物之一。由于该矿原矿性质复 杂，各有用矿物嵌布粒度不均匀，部分矿物呈微细粒 嵌布，铜矿物与铅矿物共生关系复杂，嵌布粒度细， 铅矿物可浮性非常好，造成铜铅矿物分离难度很大， 采用单一重铬酸钾为抑制剂的抑铅浮铜的重铬酸盐 法分离效果不理想，需要重铬酸钾与C M c 组合使用 才能获得合格的铜精矿和铅精矿。为了实现该矿铜 铅分离无铬工艺，广西冶金研究院有限公司根据有 机抑制剂具有原料来源广泛、价低、无毒、抑制能力 强、选择性好等优点。卜m ] ，开发出新型无毒铜铅分离 有机抑制剂F Y 0 9 。小型浮选试验结果表明，铜铅分 离中使用F Y 0 9 作为抑制剂的指标优于重铬酸钾 C M c ，F Y 0 9 完全可以取代重铬酸钾 C M C ，实现铜 铅分离无铬工艺的突破。 1 试验部分 1 ．1 合成试验 1 ．1 ．1 主要原料 R G 5 含一O H 和一0 一官能团的天然有机物，广 收稿日期2 0 1 7 D 2 J 0 9修回日期2 0 1 7 m 3 J D 2 作者简芥林榜立 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 8 4 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第5 期 西特产，工业品；R G 6 含环烷基有机物，分析纯； R L 2 含一c O O H 有机物，分析纯；催化剂含自由基 无机物，分析纯。 1 ．1 ．2 反应原理 原料R G 5 和R G 6 及R L 2 在催化剂的作用下，于 一定的温度下反应一定的时间得到F Y 0 9 ，即 R G 5 R G 6 R L 2 冀垫F Y 0 9R G 5 R G 6 R L 2 芸兰当F Y 0 9 △ 影响F Y 0 9 合成反应的主要因素有R G 5 和R G 6 与R L 2 的配料比、催化剂用量、反应温度和反应时 间。 1 ．1 ．3F Y 0 9 制备 把一定量的R L 2 、R G 5 、R G 6 依次加入到带有回 流、冷却、加热和搅拌的反应器中，开动搅拌使物料 分散均匀并加热升温至6 0 ℃。然后通过恒压滴液漏 表1 T a b e ll 斗慢慢滴加一定量的浓度为1 0 ％催化剂溶液，1 5 ～ 3 0m i n 内加完。滴加完毕后，把温度升至一定温度 反应一定时间。反应完毕冷却降温至室温取出产 物，得到淡黄色液体F Y 0 9 。 2 ．2 抑制性能研究 2 ．2 ．1 试样 - 为了检验F Y 0 9 抑铅浮铜的效果，采用广西某铜 铅锌多金属硫化矿作为铜铅混合精矿抑铅浮铜浮选 分离试验的矿样，以便进行F Y 0 9 抑制性能的测试i 该矿的金属矿物以黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁 矿、黄铁矿、磁铁矿为主，伴生有微量的铁闪锌矿、白 铅矿、菱锌矿、赤铁矿、褐铁矿等；脉石矿物以石英、 辉石、阳起石、方解石、透闪石、绿泥石为主，有少量 的白云母、绢云母等。试样多元素分析结果见表1 。 试验矿样多元素分析结果 M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fo r es a m p l e／％ 重童生些兰生墅璺 Q竺 竺垒生竺 生 含量 O ．3 23 ．3 8 3 ．4 71 2 ．9 6 4 ．9 7 O ．0 8 48 ．5 6 O ．5 3 9 ．1 7 4 3 ．2 1 原矿经破碎、磨矿、铜铅混合浮选并精选后得到 铜铅混合浮选精矿作为本试验的给矿。除采用 F Y D 9 代替重铬酸钾 C M C 外，其它药剂参照生产现 场药剂制度，对铜铅混合浮选精矿进行抑铅浮铜的 试验研究。 2 ．2 ．2 研究方法 为了考察不同的配料比、催化剂用量、反应温度 和反应时间对合成得到的F Y 0 9 抑制性能的影响，采 用图1 试验流程进行铜铅分离浮选试验。铜铅分离 原矿 铜精矿铅精矿 图1铜铅分离开路试验流程图 F i g ．10 p e n c i I ℃u i tf l o w s h e e to fc o p p e r a n dl e a ds e p a r a t i o n 效果的好坏，以铜精矿的铜品位及铅精矿的铅品位 及两种精矿之间互含的高低来判断，即铜精矿中铜 的回收率及铅精矿中铅的回收率越高越好，而铜精 矿中铅的回收率及铅精矿中的铜回收率越低越好。 通常可用高登 A ．M ．G a u d i n 的选择性指数J s 雌u 的 大小来判断，即s 越大说明铜铅的分离效果越好。 铜铅分离的5 计算公式如下 s ／堑 丝 ～s 2 c M s l P 6 式中8 m 。、8 ，弛分别为铜精矿和铅精矿中铜的回 收率，％；占。。s ％分别为铜精矿和铅精矿中铅的回 收率，％。试验结果见表2 5 。通过以上试验研究 可以得到合成F Y 0 9 的最佳配料比、催化剂用量、反 应温度和反应时间，使用这些最佳工艺条件进行合 成验证试验，并进行抑制性能测试，试验结果见表6 。 为了考察最佳反应条件下合成得到的F Y D 9 对 硫化铅矿物的抑制效果，参考开路条件试验，分别用 F Y 0 9 和重铬酸钾 C M C 作为抑制剂进行铜铅分离 闭路试验，试验流程如图2 ，试验结果见表7 。 3 试验结果与讨论 3 ．1 配料比对F Y 0 9 抑制性能的影响 为了研究不同配料比对F Y 0 9 抑制性能的影响， 在预试的基础上，固定催化剂用量2 ％ 占总配料量 质量百分数，下同 、反应温度8 0 ℃、反应时间6h 。 只改变R G 5 、R G 6 与R L 2 的配比进行合成试验，并进 万方数据 2 0 1 7 年第5 期林榜立等新型无毒铜铅分离有机抑制剂F Y 0 9 的合成及性能研究 8 5 行抑制性能测试，试验结果见表2 。 原矿 图2F Y 0 9 ／重铬酸钾 C M C 铜铅分离闭路试验流程 F i g ．2 F l o w s h e e to fc o p p e ra n dl e a ds e p a r a t i o ne l o s e d e i I ℃u i t e s tb yF Y 0 9 ／d i c h r o m a t e C M C 由表2 可以看出，在这几个配料比中，理论摩尔 l 1 1 ．0 5 时，铜铅分离效果最好，此时s 值最高达 配料比R G 5 R G 6 R 您 1 1 l 的选择性指数最低，2 1 ．4 6 。因此，较适宜的摩尔配料比是R G 5 R G 6 说明n r 0 9 抑制效果最差，而R 也在配料中适当过R 也 l 1 1 ．0 5 。 量时，抑制性能较好，当摩尔配料比R G 5 R G 6 R L 2 表2 T a b e l2 配料比对F Y 0 9 抑制性能的影响 E 雎c to fi n g r e d i e n t sr a t i oo nd e p r e s s i n gp e 怕瑚a n c eo fF Y 0 9 ／％ 3 ．2 催化剂用量对F Y 0 9 抑制性能的影响 合成F Y 0 9 所需的活化能很高，若不加入催化 剂，完成反应不但需要很高的温度，而且需要反应很 长时间。因此，应当加入催化剂来降低反应所需要 的活化能，从而降低反应温度，缩短反应时间。在筛 选出最佳配料比后，固定摩尔配料比R G 5 R G 6 R L 2 1 l 1 ．0 5 、反应温度8 0 ℃、反应时间6h ，只改变 催化剂用量进行合成试验，并进行抑制性能测试，以 便进一步考察催化剂用量对F Y 0 9 抑制性能的影响， 试验结果见表3 。 万方数据 8 6 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第5 期 从表3 试验结果可以看出，在1 ．0 ％～2 ．5 ％的 催化剂用量中，以催化剂用量为1 ．5 ％时的铜铅分离 效果最好，此时s 最高。因此，合成F Y 0 9 的适宜催 化剂用量为1 ．5 ％。 3 ．3 反应温度对F Y 0 9 抑制性能的影响 要在加温条件下进行。为了考察反应温度对F Y 0 9 抑制性能的影响，固定摩尔配料比R G 5 R G 6 R 也 1 1 1 ．0 5 、催化剂用量1 ．5 ％、反应时间6h ，只改变 反应温度进行合成试验，并进行抑制性能测试，试验 结果见表4 。 即使加入了催化剂，要完成合成F Y 0 9 反应还需 表4反应温度对F Y 0 9 抑制性能的影响 T a b l e4E f f e c to fr e a c t i o nt e m p e r a t u r eo nd e p r e s s i n gp e r f o 珊a n c eo fF Y 0 9／％ 从表4 试验结果可以看出，在7 5 8 5 ℃的温度 范围内，当反应温度为8 0 ℃时，选择性指数S 达到 最高的2 3 ．4 l ，反应温度低于或超过8 0 ℃时s 均有 所下降。因此，对于合成F Y 0 9 反应，适宜的反应温 度为8 0 ℃。 3 ．4 反应时间对F Y 0 9 抑制性能的影响 反应时间也是影响有机反应的主要因素之一， 反应时间短，则反应不完全，原料转化率偏低；反应 时间过长，尽管原料转化率高，反应较完全，但副产 物也会相应增多。为了考察反应时间对F Y 0 9 抑制 性能的影响，固定摩尔配料比R G 5 R G 6 R L 2 1 1 1 ．0 5 、催化剂用量1 ．5 ％、反应温度8 0 ℃，只改变反 应时间进行合成试验，并进行抑制性能测试，试验结 果见表5 。 由表5 可见，当反应时间为6 ．5h 时，F Y 0 9 的抑 制性能最好，铜铅分离效果最佳，此时选择性指数S 达到最高值2 6 ．1 3 。因此，合成F Y 0 9 适宜的反应时 间为6 ．5h 。 3 ．5 验证试验 通过上述条件试验得出合成F Y 0 9 的最佳工艺 条件1 摩尔配料比R G 5 R G 6 R L 2 1 1 1 ．0 5 2 催化剂用量1 ．5 ％；3 反应温度8 0 ℃；4 反应时间 6 ．5h 。为了检验所得到的最佳工艺条件的可靠性， 又做了3 个合成验证试验，并对其抑制性能进行测 试，试验结果见表6 。 万方数据 兰Q Z 生箜主塑莶蕉童笠i 堑型垂耋塑笪坌童查塑塑剑型幽竺笪金盛壁丝筐婴窒 璺 表5 反应时间对F Y 0 9 抑制性能的影响 T a b l e5 E f f e c to fr e a c t i o nt i m eo nd e p r e s s i n gp e 怕珊a n c eo fF Y 0 9／％ 反应时间 ／h 产品 产率百』笪_ i 一百型年燃 乙ur nL ur b 于旨锶6 铜精矿 1 4 ．5 82 1 ．0 18 ．5 99 3 ．7 32 ．3 5 验证一3铅精矿 8 5 ．4 2O ．2 46 0 ．9 96 ．2 79 7 ．6 52 4 ．9 2 塑丝婆坌堕笙 竺。 i 竺 塑 由表6 可见，尽管最佳工艺条件下合成得到的 F Y 0 9 的选择性指数S 在2 4 ．1 2 2 6 ．1 5 波动，但3 个 验证试验的J s 值均比上述非最佳工艺条件下合成得 到的F Y 0 9 的S 值高，所以，得到的最佳工艺条件是 完全可靠的。 3 ．6 无铬与有铬铜铅分离闭路试验 使用3 个验证试验合成得到的F Y 0 9 作为抑制 剂进行铜铅分离闭路试验，并与使用重铬酸钾 C M C 作为抑制剂的铜铅分离闭路试验进行对比，试 验流程图2 ，试验结果见表7 。 表7无铬与有铬铜铅分离闭路试验结果对比 T a b l e7 T h ec o m p a r i s o n so fc o p p e r - l e a ds e p 锄t i o nc l o s e d ．c i r c u i tb vc h r o m ea n dn o n ’c h m m e／％ 抑制剂种类及 产品产室 曼垡旦墼皇 选择性 用量／ g t 一1 7 ⋯’。 C u P b C u P b 指数S ⋯． 铜精矿 1 3 ．3 12 3 ．8 54 ．9 29 2 ．9 01 ．2 2 1 ． 铅精矿 8 6 ．6 9o ．2 8 6 1 ．2 8 7 ．1 0 9 8 ．7 8 3 2 ．5 5 ⋯ 铜铅混合精矿 1 0 0 ．03 ．4 25 3 ．7 81 0 0 ．01 0 0 ．O 重铬酸 C M C 1 5 0 1 5 0 铜精矿 1 3 ．2 62 3 ．1 45 ．2 19 1 ．7 01 ．2 9 铅精矿 8 6 ．7 4O ．3 26 1 ．1 48 ．3 09 8 ．7 l2 9 ．0 8 铜铅混合精矿 1 0 0 ．03 ．3 55 3 ．7 21 0 0 ．O1 0 0 ．0 从表7 可以看出，使用F Y 0 9 作为抑制剂得到的 钢精矿铜品位2 3 ．8 5 ％、铜回收率9 2 ．9 0 ％、含铅 4 ．9 2 ％，铅精矿铅品位6 1 ．2 8 ％、铅回收率9 8 ．7 8 ％、 含铜0 ．2 8 ％，选择性指数5 为3 2 ．5 5 ；而使用重铬酸 钾 C M C 作为抑制剂得到的铜精矿铜品位 2 3 ．1 4 ％、铜回收率9 1 ．7 0 ％、含铅5 ．2 1 ％，铅精矿铅 品位6 1 ．1 4 ％、铅回收率9 8 ．7 1 ％、含铜0 ．3 2 ％，选择 性指数J s 为2 9 ．0 8 。换言之，无铬选别指标优于有铬 选别指标。因此F Y 0 9 完全可以用来代替重铬酸钾 c M c 作为铜铅分离铅的抑制剂，实现铜铅分离无 铬工艺。 万方数据 8 8 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第5 期 4结论 1 合成n ，0 9 最佳工艺条件为摩尔配料比R G 5 R G 6 R 磁 l l 1 ．0 5 、催化剂用量1 ．5 ％、反应温度 8 0 ℃、反应时间6 ．5h 。 2 R G 5 和R G 6 与R 也配比、催化剂用量、反应 温度及反应时间是影响合成新型无毒铜铅分离有机 抑制剂F Y 0 9 反应的主要因素，n D 9 的抑制性能会 随着这些因素的变化而发生变化。 3 使用n 叼9 作为抑制剂对广西某铜铅锌多金 属硫化矿的铜铅混合精矿进行抑铅浮铜分离试验， 获得铜品位2 3 ．8 5 ％、铜回收率9 2 ．9 0 ％、含铅 4 ．9 2 ％的铜精矿及铅品位6 1 ．2 8 ％、铅回收率 9 8 ．7 8 ％、含铜O ．2 8 ％的铅精矿，选别指标优于重铬 酸钾 C M C 作为抑制剂的指标。F Y 0 9 可代替重铬 酸钾 C M C 作为铜铅分离铅矿物的抑制剂，实现了 铜铅分离无铬工艺，绿色选矿。 参考文献 [ 1 ] 刘润清，孙伟，胡岳华．铜铅分离有机抑制剂F c L S 的研 究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 9 ，2 9 3 2 9 - 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n o wH l i 】【i n gv e s s e l sms 赫e s 粕d t h ek i n e t i c so fc h e m i c dr e a c t i o n si ns u c h s y s t e m s [ J ] ． C h e m i c a lE n 孚n e e d n g ，1 9 3 5 ，3 1 4 0 9 _ 4 5 8 ． 万方数据