菱锌矿加温硫化浮选动力学研究.pdf

- 2 4 有色金属 选矿部分 2 0 0 7 年第1 期 菱锌矿加温硫化浮选动力学研究 邱显扬，，李松平2 ，邓海波2 ，何晓娟1 1 ．广州有色金属研究院，广州5 1 0 6 5 1 ；2 ．中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要研究了菱锌矿加温硫化浮选的过程。考察了温度和硫化钠用量对菱锌矿浮选回收率的影响，研究r N a 弗在菱锌矿表面上吸附量与温度和搅拌时间的关系，推导了菱锌矿加温硫化浮选过程动力学方程式，分析了其过 程和原理。 关键词菱锌矿；加温硫化浮选；吸附量；浮选动力学 中圈分类号T D 9 5 2 ．3文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 7 0 1 0 0 2 4 0 3 我国氧化锌矿石极为丰富。由于氧化锌矿石所 含矿物种类多、矿石结构复杂、伴生组分很不稳定， 并含有大量黏土和褐铁矿，可溶性盐含量较高等，迄 今为止，氧化锌矿石的浮选回收还不能取得令人满 意的结果。由于锌的硫化矿资源的不断开发和逐步 枯竭，如何开发和利用好氧化锌矿资源，显著改善和 提高氧化锌矿的选别指标，提高氧化锌选矿生产的 经济效益，已成为摆在选矿工作者面前的一个重要 课题。 氧化锌矿目前使用的主要浮选方法，其一是硫 化后用黄药浮选；其二是先硫化后用胺浮选法。众所 周知，加温可改善浮选效果，但有关氧化锌矿物的吸 附和浮选动力学研究- j 的公开报道较少。进行菱锌 矿加温硫化浮选动力学研究，具有一定的理论和实 际应用意义。 1 试验物料与方法 1 ．1 试验物料 本试验所用的菱锌矿纯矿物，取自云南省兰坪 县金顶铅锌矿架崖山矿样，矿样含锌5 0 ．4 4 ％，纯度 大于9 7 ％。实际矿石取自云南某矿的氧化铅锌矿。捕 收剂以胺类捕收剂C A 为主要捕收剂，以氧锌灵为 辅助捕收剂 两者均为广州有色金属研究院自制产 品 。 1 ．2 试验方法 纯矿物试验流程见图1 ，固定温度不变，改变硫 化钠用量膏或硫化时间固定，改变硫化温度，考察温 度和硫化时间对菱锌矿回收率的影响。 硫化时间对菱锌矿可浮性有较大影响，随着硫 化时间的增加，菱锌矿可浮性也随着增大，前5 r a i n 收稿日期2 0 0 6 1 0 1 3 作者简介邱显扬 1 9 5 7 一 ，男，广东普宁人，研究员，硕士生导师。 增加显著，以后趋缓。为使试验结果具有对比性，以 下试验硫化时间均取5 r a i n 。 用7 2 1 分光光度计测定药剂吸附量。 掣药剂用量。∥L ，“。} ，飘。 2 m i “十i 氧锌灵5 x 1 0 - a 广_ 1 JJ 图1 浮选流程 F i g 1f l o t a t i o nf l o w s h e e t 2 试验结果与讨论 2 ．1 硫化钠用量对菱锌矿回收率的影响 图2 硫化钠用量对菱锌矿回收率的影响 2 5 ％ F i g2 I n f l u e n c eo fN a 2 Sc o n c e n t r a t i o nO n s m i t h s o n i t er e c o v e r y 2 5 E 万方数据 2 0 0 7 年第1 期邱显扬等菱锌矿加温硫化浮选动力学研究 2 5 从图2 可以看出，在常温2 5 。C 的条件下，随着硫 化钠用量的增大，菱锌矿回收率逐渐上升。当硫化钠 的用量大于1 0 - Z m g ／L 后，回收率的上升幅度趋于平 缓。以下的纯矿物试验硫化钠用量都取l O - Z m g ／L 。 2 ．2 硫化温度对菱锌矿可浮性的影响 图3 硫化温度对菱锌矿可浮性的影响 硫化时间5 r a i n 硫化钠用量t O 弧, ／L F i g 3 I n f l u e n c eo fs u l f i d et e m p e r a t u r eo n s m i t h s o n i t er e c o v e r y t i m eo f5m i n u t e s ；1 0 - 2 m g ／L N a 2 S ～硫化温度对菱锌矿可浮性的影响见图3 。可以 看出随着硫化温度的升高，菱锌矿回收率不断增大。 在低药剂用量和较短硫化时间的情况下，当浮选温 度由1 0 ℃上升至6 5 ℃时，菱锌矿回收率由6 5 ．7 8 ％升 至91 ．5 ％。可见增加浮选温度能减少药剂用量，缩短 硫化时间，增加菱锌矿回收率。 2 ．3N a 2 S 在菱锌矿上的吸附量与搅拌肘间及温度 的关系 图4N a 2 S 在菱锌矿上的吸附量与搅拌时间及温度 的关系 F i g4 T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eN a 2 So f a b s o r b i n gc a p a c i t yi ns m i t h s o n i t ea n ds t i r r i n gt i m e ， t e m p e r a t u r e p H 1 0 ．N a , S0 ．3 1g ／L 从图4 中可以看出，随着搅拌时间的延长，N a 2 S 在菱锌矿上的吸附量增大；N a 2 S 在菱锌矿上的吸附 量随温度的升高而增大。 2 ．4 实际矿石加温对比试验结果 对实际矿石进行了加温硫化浮选对比试验，结 果见表1 。 表1加温对比试验结果 T a b1T h er e s u l t so fw a r m i n gc o n t r a s te x p e r i m e n t 温度菊谣丽予舀多篆篓篆萼筹篆蒜其他条件 表1 结果表明，适当加温，不仅可以大大降低硫 化钠用量，还可以大大缩短硫化钠搅拌时间，说明加 温对氧化锌的回收有益。这和纯矿物研究结果一致。 3 菱锌矿加温硫化浮选过程动力学方 程式的推导 菱锌矿与硫化钠的作用可以看成是 Z n C 0 3 ] Z n C 0 3 N a z S Z n C 0 3 ] Z n S N a 2 C 0 3 菱锌矿菱锌矿表面菱锌矿硫化锌薄膜 Z n C 0 3 ] Z n C 0 3 为固相，其活度可视为1 ，固有 v k C r 螂． 式中o 药剂硫化钠的浓度；k 一比例常数， 称为反应速率常数，它与浓度无关，但受温度的影 响。 由于每次试验硫化钠的浓度相同，故有反应速 率 口 。c 反应速率常数 k 又因为每次浮选捕收剂用量和浮选时间相等， 故菱锌矿回收率 ￡％ o c 反应速率 秽 因此反应速率常数 k ∞菱锌矿回收率 8 ％ 设b 为比例系数，有k b e 1 表2Z n C 0 3 ] Z n C 0 3 N a 2 S Z n C 0 3 ] Z n S N a 2 C 0 3 的反 应速率常数 T a b2 T h er e a c t i o nr a t ec o n s t a n to fZ n C 0 3 ] Z n C 0 3 N a 2 S Z n C 0 3 ] Z n S N a 2 C 0 3 万方数据 2 6 有色金属 选矿部分 2 0 0 7 年第1 期 图5I n 艿与温度的关系 F i g5 T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nl n 8a n d t e m p e r a t u r e 将反应温度与菱锌矿回收率试验数据列人表2 。 以l n e 为纵坐标、以1 0 0 0 ／r 为横坐标作图5 ，回 归得到一条直线方程。该直线的数学表达式为 l n e A ’{ 2 对每一特定反应来说，式中A ’与曰都是常数， 其数值可从图中直线的截距和斜率求得。有学者证 明常数曰与反应的活化能眈有关2 ] ，B E a ／T ，式中 R 是摩尔气体常数。 令A ’ l n A ，代人 1 式，得l n e A ’一器 3 或写作1 9 8 l g A 一乏菊E 翦a 旷 4 上式的指数形式为s ；A e 册7 5 4 和 5 式表明了k 与r 之间的定量关系。式 中A 被称为指数前因子，E a 是经验活化能，简称活 化皑引。在温度变化范围不大时 1 0 0 0 C 左右 ，A 与 眈不随温度而改变，可看作是常数。 将表2 试验数据代入 5 式，求得 l n e 6 ．18 5 7 2 一掣 I 这就是在以胺类C A 1 0 - 3 m g ／L 为捕收剂，以氧 锌灵 5 x 1 0 ‘4 m g ／L 为辅助捕收剂，硫化时间为5 m i n ， 硫化钠用量为l O - 2 m g ／L 时的硫化浮选过程动力学 方程式。 、 故菱锌矿回收率与硫化温度 绝对温度r 的关 系式为8 善 e 6 1 8 潞至2 产4 8 5 ．7 6 e 。至2 产 D 由硫化浮选过程动力学方程式计算结果与实验 值的对比结果见表3 。 由表3 可见，由硫化浮选过程动力学方程式计 算得出的结果与实验值吻合得非常好。 菱锌矿硫化加温浮选过程的作用机理可以归纳 为 1 硫化加温浮选过程可以直接改变菱锌矿表面 表3计算值与实验值的对比结果 T a b3 T h er e s u l t so fc a l c u l a t i o n a lv a l u ec o n t r a s t e x p e r i m e n t a lv a l u e 丝翌塑堕墨竺 兰 i 竺 Q 1 8 计算值 6 4 ．2 86 9 ．3 37 5 ．2 97 8 ．9 48 5 ．2 78 9 ．3 3 11 塞墅篁箜 竺 竺 丝 翌 i i 的性质，在其表面形成部分硫化锌表面，有利于胺类 捕收剂在其表面吸附； 2 硫化加温浮选过程可以促 进药剂与矿粒表面的作用。由于温度升高，矿粒与药 剂分子的平均能量和活化分子的平均能量都有所提 高； 3 硫化加温浮选过程可以改善药剂的分散状态 和提高药剂的溶解度c 4 ] 。 4 结论 1 ．菱锌矿加温硫化过程可以直接改变菱锌矿 表面的性质，在其表面形成部分硫化锌表面，有利于 胺类捕收剂在其表面吸附。升温可以改善药剂的分 散状态和提高药剂的溶解度，使得矿粒与药剂的碰 撞频率增加，矿粒与药剂分子的平均能量和活化分 子的平均能量都有所提高。 2 ．纯矿物与实际矿石试验证明，加温能使菱锌 矿硫化浮选速率加快，缩短浮选时间，药剂用量减 少，可浮性增加，回收率上升。 3 ．通过N a 2 S 在菱锌矿上的吸附量的测定，得出 N a z S 在菱锌矿上的吸附量与搅拌时间及温度的关 系，结果显示在相同温度条件下，随着搅拌时间的延 长，N a 2 S 在菱锌矿上的吸附量增大；当搅拌时间相同 时，N a 2 s 在菱锌矿上的吸附量随温度的升高而增大。 4 ．研究表明，菱锌矿浮选回收率与表面硫化温 度有指数关系。在以胺类C A 1 0 司m g ／L 为捕收剂，以 氧锌灵 5 1 0 - 4 m g ／L 为辅助捕收剂，硫化时间为 5 m i n ，硫化钠用量为l O - 2 l n g ／L 的条件下，导出硫化 浮选过程动力学方程式为l n 占 6 ．18 5 7 2 一型毒生，由 该方程式计算得出的结果与实验值吻合得非常好。 参考文献 [ 1 ] 孙伟，胡岳华，邱冠周，等．锌矿 1 1 0 表面离子吸附 的动力学模拟[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 2 ，12 1 18 7 - 19 0 ． [ 2 ] ‘大连理工大学无机化学教研室．无机化学[ M ] ．北京 高等教育出版社，1 9 8 9 ，5 4 5 9 ． [ 3 ] 卢寿慈，翁达．界面分选原理及应用[ M ] ．北京冶金工 业出版社，1 9 9 0 ，9 1 9 4 ． [ 4 ] 王淀佐．矿物浮选和浮选剂一理论与实践[ M ] ．长沙 中南工业大学出版社，1 9 8 6 ，3 5 6 3 5 7 ． 下转第1 9 页 万方数据 2 0 0 7 年第1 期彭会清等某铜矿铜镅分离试验研究及生产实践 1 9 E X P E R I M E N T A LS T U D YA N DP R A C T I C Eo NC o P P E R M o L Y B D E N U M S E P A R A T I o N 矾T H E0 1 ．P E Ro R E P E N G W u h a nU n i v e r s i t yo f H u i q i n g ，．H A NW e i A B S T R A C T T h e c o p p e r i nH u b e iP r o v i n c ei sal a r g e - s c a l e c o p p e r - m o l y b d e n u m s k a r n d e p o s i t s ，w i t h t h e d e v e l o p m e n to fe c o n o m i cs i t u a t i o n ，m a k ef u l lu s eo fm i n e r a lr e s o u r c e s ，t h er e c o v e r yo fm o l y b d e n u mf r o m t h e c o p p e rc o n c e n t r a t em e t a l u t m o s t i m p o r t a n c e ．N u m e r o u ss m a l l t e s t sh a v eb e e nc a r r i e do u tb a s e do n a n a l y s i so fm o l y b d e n u mc o n t e n ta n dp h y s i c a lc o m p o s i t i o ni nc o p p e rc o n c e n t r a t e ，d e t e r m i n et h er e c o v e r yo f m o l y b d e n u mp r o c e s s a n dp h a r m a c e u t i c a l s y s t e m ．T h es e m i - i n d u s t r i a lp r a c t i c e h a ss h o w nt h a t c o p p e r m o l y b d e n u ms e p a r a t i o ni s a l le f f i c i e n tw a yt or a i s et h ee c o n o m i cb e n e f i to f m i n e ． K E YW O R D S c o p p e rc o n c e n t r a t e ；c o p p e r - m o l y b d e n u ms e p a r a t i o n ；m i n e r a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g y 阶 ／乱 ／乱 ／；、 ／孔 ‘、 石、 ／乱 石、 ／乱 ／；＼ ／乱 ／玉 ／；卜 ／佘 ／佘 ／佘 ／乱 ／小 ／≈ ／孓 ／≯ ／i 、 ／夺 ／仝 ／仝 ／孓 ／≯ 岔 ／≯ 命 ，≯ 岔1 7 ≯ 上接第2 6 页 S T U D Yo FH E A T 斟GS U R F A C ES U L F U R I Z E DF L o T A T I o ND Y N A M I C SO F S M I T H S o N I T E QX i a n y a n f ，ⅡS o n g p i n 9 譬，D E N GH a i b 0 8 ，H E J ．G u a n g z h o uR e s e a r c hI n s t i t u t eo fN o n f e r r o u sM e t a l s ．G u a n g z h o u X i a o j u a n l 5 10 6 5 1 ，C h i n a ；2 ．S c h o o l o fM i n e r a l sP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 10 0 8 3 ， C h i n a A B S T R A C T I n t h i s p a p e r ，t h e i n f l u e n c eo f t e m p e r a t u r ea n dN a c o n c e n t r a t i o no ns m i t h s o n i t eh e a t i n gs u r f a c e s u l f u r i z e df l o t a t i o nr e c o v e r yr a t ei ss t u d i e d ．T h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea b s o r b i n gc a p a c i t yo fN a 2 si n s m i t h s o n i t es u r f a c ew i t h s t i r r i n g t i m ea n dt e m p e r a t u r ei s d i s c u s s e d ．D y n a m i c a le q u a t i o no fs m i t h s o n i t e h e a t i n gs u r f a c es u f f u f i z e df l o t a t i o ni sd e d u c e d ，a n dt h ed y n a m i c a lp r o c e s sa n dp r i n c i p l ei sa n a l y z e d ． K E YW O R D S s m i t h s o n i t e ；h e a t i n gs u l f u r i z e df l o t a t i o n ；a d s o r p t i o n ；f l o t a t i o nd y n a m i c s e ／；飞．／斗抓 ／乱滁 ／乱 ／乱 ／乱 ／孔 ／；＼ ／孔 石、 ／；、 ／乱 ／n ／≈ 石＼ ／乱 ／乱 ／；、 ／佘 ／、 ／；＼ ／会 ／仝 ／、 ／＼ ／＼ ／佘 ／佘 ，i 、 ／孙 ／爷 岔 山东安丘市选矿药剂厂 热忱向您提供高效选矿药剂 高效起泡剂B K 一2 0 1 和A 一2 0 0 起泡剂 发泡速度快，脆散性好，用量省，有利于提高精矿品位和回收率。 选择性捕收剂钼友一号、X F - 3 、P J 一0 5 2 和捕金灵一号 分别是钼矿、铜钼矿和铜金银矿石的选择性捕收剂。 氧化矿选择性捕收剂氨基脂肪酸和亚油酸氨 用于非金属氧化矿和黑色金属氧化矿的捕收剂及有色金属的辅助捕收剂，矿浆温度不低于1 0 ℃时效果好。 厂长孟庆禄 邮编2 6 2 1 0 5 地址山东省安丘市王家庄镇 电话0 5 3 6 - 4 7 5 0 1 0 3 网址h t t ／／w w w ．a q y j ．c ．n 万方数据