中州铝土矿浮选药剂的研究和优化.pdf

7 8 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第3 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 3 ．0 3 ．0 2 0 中州铝土矿浮选药剂的研究和优化 宋江红 中国铝业中州分公司，河南焦作4 5 4 1 7 4 摘要随着铝土矿矿石的日益贫化，铝土矿的物理化学性质也发生了改变，研究捕收剂与矿物的作用机理，对适合 低品位铝土矿浮选的药剂生产工艺进行了改进。通过跟踪生产，实现了尾矿中A ] 2 0 ，含量平均降低0 9 8 ％、M S 降低0 ．0 7 、精 矿指标基本不变、整体回收率提高了1 ．0 6 ％，说明改进后的浮选药剂适合低品位铝土矿浮选。 关键词铝土矿；捕收剂；油酸 中图分类号T D 9 2 3 ．1 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 0 3 - 0 0 7 8 0 4 R e s e a r c ha n dO p t i m i z a t i o no fF l o t a t i o nR e a g e n tf o rZ h o n g z h o uB a u x i t eO r e S O N GJ i a n g h o n g Z h o n g z h o uB r a n c ho fC h i n aA l u m i n u mC o r p o r a t i o n ，J i a o z u oH e n a n4 5 4 17 4 ，C h i n a A b s t r a c t A l o n gw i t h t h ei n c r e a s i n gd e p l e t i o no fb a u x i t eo r eg r a d e ，t h ep h y s i c a la n dc h e m i s t r y p r o p e r t yo ft h eo r eh a sc h a n g e dg r e a t l y ，a c c o r d i n gt ot h es t u d i e so fa c t i o n m e c h a n i s mb e t w e e nc o l l e c t o ra n d m i n e r a l s ，t h ep r o c e s so ff l o t a t i o nr e a g e n tm a n u f a c t u r et h a tf i t sf o rl o w g r a d e o fb a u x i t eo r eh a sb e e n i m p r o v e d ．I tw a sf o u n dt h a tt h et a i l i n g sg r a d eo fA 1 2 0 3d e c r e a s e db y0 ．9 8 ％w h i l et h eA ／sr a t i od e c r e a s e db y 0 ．0 7 。t h ew h o l er e c o v e r yo fA 1 2 0 3i m p r o v e db y1 ．0 6 ％a n dt h ec o n c e n t r a t eg r a d er e m a i n e du n c h a n g e d ．I ti S i n d i c a t e dt h a tt h eo p t i m i z e dr e a g e n tf i t sf o rt h ef l o t a t i o no ft h el o w g r a d eb a u x i t e ． K e Vw o r d s b a u x i t eo r e ；c o i l e c t o r ；o l e i ca c i d 铝土矿选矿自从2 0 0 3 年正式在中国铝业中州 分公司投产后，中国铝业中州分公司和中南大学合 作生产的铝土矿浮选捕收剂浮选效果较好，但是随 着中州分公司铝土矿矿石的日益贫化，铝矿物与硅 矿物嵌布紧密，原来捕收剂的生产方法已经开始束 缚着中州分公司选矿的发展，因此有必要研究捕收 剂各成分与矿石的作用效果，调整捕收剂中各有用 成分的比例来适应低品位铝土矿的浮选。 捕收剂的主要成分有油酸皂化物 油酸钠 、 增效剂O L 一2 、选择性捕收剂O L 一3 。我们通过改变 捕收剂中不同成分的含量进行对比，研究了各种成 分在浮选中的作用，进一步优化了浮选药剂的配 方，同时根据矿浆的性质灵活调整捕收剂中各种成 分的含量。 1药剂性能研究 1 ．1 油酸捕收性能研究 油酸学名十八碳一顺一9 一烯酸，结构式为 C H ， C H 7 C H C H C H ，C O O H 。工业用的油酸一般 为油酸、亚油酸、亚麻酸及硬脂酸的混合物，密 度0 ．8 9 5 左右，熔点约1 4 ℃。亚油酸的结构式为 C H 3 C H 2 4 C H C H C H 2 C H C H C H 2 7 C O O H 。 工业油酸的主要出厂指标为油酸冻点、皂化值 m sK O H ／g 、酸值 m gK o I 心、碘值 g1 2 ／1 0 0g 试样 等，碘值越高，表明工业油酸中C C 含量 越高，经生产实践证明，高碘值 1 3 0 ～1 4 0 的工 业油酸制成的捕收剂浮选效果较好。 油酸是一种脂肪酸，单独使用是一种选择性较 差的捕收剂，一般将油酸皂化后使用，并同时使用 抑制剂抑制脉石矿物，才能使有用矿物和脉石分 离。浮选时许多情况下决定于脂肪酸阴离子在矿 浆中的浓度，而脂肪酸阴离子的浓度与矿浆p H 值有关，例如油酸在矿浆中阴离子浓度为 [ C 。，H ∞C 0 0 一] K 旧彻，。0 0 H ] ／[ H ] ，其中K 为油酸的 收稿日期2 0 1 2 - 0 4 1 3 修回日期2 0 1 3 - - 0 1 2 1 作者简介宋江红 1 9 7 8 一 ，男，河南西平人，工程师，主要从事选矿方面的研究工作。 万方数据 2 0 1 3 年第3 期宋江红中州铝土矿浮选药剂的研究和优化 7 9 电离常数，在温度一定时是一个定值。 在浮选条件下，油酸的用量不大时，其阴离子 的浓度主要受矿浆p H 值的影响，p H 值高， [ H ] 则小，油酸电离出的阴离子就越多，浮选效 果越好；但当矿浆p H 值过高时，高浓度的O H 一与 矿物表面作用，排挤脂肪酸离子，降低矿物的疏水 性而起抑制作用。故在浮选各种矿物时，要根据矿 物的性质选择不同p H 值进行浮选[ 1 - 3 ] 。 从化学的观点认为脂肪酸与矿物表面相互作 用，包括两个速度不同的过程，物理吸附 可逆 和化学吸附 不可逆 物理吸附以较快的速度固 着于矿物表面，但固着不稳定，易于解吸；化学吸 附在矿物表面进行得比较慢，具有一定活性的分子 才能在矿物表面的活化中心得到十分稳定的固着。 我们对油酸皂化物 油酸钠 的捕收作用进行 了研究，1 号捕收剂为中州分公司现有生产配方 样，2 号捕收剂为只用油酸和纯碱配制的油酸皂化 物 油酸钠 捕收剂，在相同试验条件下，进行浮 选对比试验，试验结果见表1 。 表1不同配比的浮选试验结果 T a b l e1 T h er e s u l t so ff l o t a t i o nt e s tw i t hd i f f e r e n t p r o p o r t i o n so fr e a g e n t 从表1 可看出，油酸皂化物 油酸钠 在目前 的捕收剂配方中起主要作用，单纯使用油酸皂化物 油酸钠 的浮选效果仅比原配方尾矿中A 1 2 0 ，升 高了2 ．1 ％，尾矿A ／S 升高了0 ．0 8 ％。 1 ．2O L 一3 捕收性能研究 O L 一3 主要成分是苯甲氧肟酸，氧肟酸 羟肟 酸 与许多多价金属阳离子作用形成螯合物。 陈远道博士E 6 ] 采用量子化学对常用阴离子捕 收剂极性基的化学反应活性进行计算，结果显示， 当捕收剂以分子形式存在时，化学反应活性顺序 为烷基羧酸 烷基羟肟酸 烷基砷酸 烷基磷酸 烷基磺酸 烷基硫酸；当捕收剂由分子变成离子后， 化学反应活性顺序变为烷基羟肟酸 烷基砷酸 烷 基磷酸、烷基羧酸 烷基磺酸 烷基硫酸。这与单矿 物浮选试验中油酸和苯甲羟肟酸浮选性能较好的 结果一致。 我们研究了O L 一3 加量后对浮选指标的影响， 浮选试验结果见表2 。 表2O L 一3 用量对浮选指标的影响 T a b l e2T h ei n f l u e n c eo fO L - 3d o s a g eo nf l o t a t i o n i n d e x e s 从表2 可看出，增加捕收剂中O L 一3 的含量对 降低尾矿铝硅比有一定的作用，O L 一3 的量从5 0 ％ 提高到1 0 0 ％时效果不明显。 1 ．3O L 一2 增效剂性能研究 组合用药是改善单一组分捕收剂浮选的有效手 段，混合捕收剂中，有一些是起辅助作用的，少量 添加 1 ％。1 0 ％ 明显改善浮选性能，有人称之为 捕收剂的增效剂[ 7 ] ，我们对不同磨矿细度下的料浆 进行了浮选，试验结果见表3 。 表3不同磨矿细度下浮选结果 T a b l e3T h ef l o t a t i o nr e s u l t su n d e rd i f f e r e n t g r i n d i n gf i n e n e s s 从表3 中可看出，在磨矿细度较好时，O L 一2 在浮选指标上没有贡献，主要起乳化作用，防止捕 收剂的分层；细度较差时，O L 一2 的加入对尾矿指 标影响很大，原因可能是O L 一2 对粗颗粒的浮选效 果较好，根据这一特点，可以探索O L 一2 加入量动 态控制的可行性，实现降本目标。 1 ．4 捕收剂最佳p H 值的优化 为确定捕收剂的最佳p H 值，我们在实验室进 行了p H 条件试验，结果见表4 。 表4 T a b l e4 p H 值条件试验结果 T h er e s u l t so fp Ht e s t 目前，我们生产的捕收剂的p H 值为8 ．9 - 9 ．0 ， 从试验结果看，确定捕收剂的最佳p H 值对优化浮 万方数据 8 0 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第3 期 选指标有较好的促进作用，而且还可以减少配制捕 收剂时纯碱的用量，降低生产成本。 2O L - 3 液态化生产技术 铝土矿选矿用捕收剂K L 的半成品O L 一3 的生 产工艺为添加反应原料后，使用冷冻机控制温度 1 0 ～2 0 ℃，在反应后期需添加硫酸生成羟肟酸，通 过降温冷却使其结晶析出，采用真空抽滤实现固液 分离，出料过程需人工作业。生产流程见图1 。 图1 半成品O L 一3 的生产工艺流程 F i g ．1 T h ep r o d u c t i o np r o c e s sd i a g r a mo fs e m i f i n i s h e dp r o d u c t sO L - 3 此种生产工艺存在着人工劳动强度大，生产流 程长，原料消耗大，冷冻机冷却能耗高，反应产生 大量工业污水的缺点。 经过分析，我们发现从反应原理上看，第一步 烧碱、苯甲酸甲酯、盐酸羟胺经反应后已经生成了 苯甲羟肟酸钠，后期第二步反应加硫酸的目的仅是 为了使之成为水不溶性的固体苯甲羟肟酸，而在配 制捕收剂的过程中，苯甲羟肟酸又被碱液中和为苯 甲羟肟酸钠，因此，后期加硫酸过程可省去。 本项目采用冷却水代替冷冻机降温，将反应温 地平 度控制在3 0 ～4 0 ℃，直接将冷釜加硫酸前的反应 混合液经稀释后装罐储存，省去加硫酸、冷却降 温、真空抽滤、装桶出料等过程，将固体O L 一3 转 化为液体O L 一3 ，直接参与捕收剂的配制。 液体O L 一3 中含有大量碱液，在捕收剂的配制 过程中，可以代替纯碱的作用，适当减少纯碱的加 入量。设备联系图见图2 。图中虚线部分为需新增 设备管道，管道全部为D N 6 5 不锈钢管。 O L 一3 液态化生产的优势在节省硫酸的同时 因液体O L 一3 呈强碱性，在生产捕收剂时可以减少 纯碱的用量；省去了加硫酸降温结晶过程，减少了 冷冻机使用维护费用。由于改进后O L 一3 得到充分 利用，液体O L 一3 配制的捕收剂的浮选指标得到了 优化。减少了环境污染，工人的劳动强度得到了降 低。由于O L 一3 是以液态的方式储存的，在没有搅 拌的情况下，储存槽上方会有固体颗粒悬浮，如果 时间超过4 个月后会不断地沉降到底部影响出料。 3生产实践 表5 给出捕收剂优化项目整体实施前后 2 0 0 9 年下半年逐步实施，2 0 0 9 年1 1 月份完毕 生产指 标对比情况，尾矿A 1 0 ，含量平均降低0 ．9 8 ％，A ／S 降低0 ．0 7 ，精矿指标基本不变，整体回收率提高了 ．1 ．0 6 ％，效果明显。 4 结论 1 研究了捕收剂的主要成分油酸皂化物 油 酸钠 、O L 一2 、O L 一3 在浮选中各自起到的作用， 并根据生产需要及矿浆性质的变化灵活优化了浮选 药剂的配方。 2 确定了捕收剂的最佳p H 值。对优化浮选 指标有较好的促进作用，同时减少了配制捕收剂时 图2O L 一3 生产设备联系图 F i g ．2 E q u i p m e n tc o n n e c t i o nd i a g r a mo fO L 一3p r o d u c t i o n 万方数据 2 0 1 3 年第3 期宋江红中州铝土矿浮选药剂的研究和优化 8 l 表5捕收剂优化前后生产指标对比 T a b l e5T h ec o m p a r i s o nr e s u l t so fp r o d u c t i o ni n d e x e s b e f o r ea n da f t e rt h eo p t i m i z a t i o no ft h ec o l l e c t o r 时间尾矿 J n 含量／％尾矿A ／S 精矿M S 回收率，％ 纯碱的用量，进一步降低了生产成本。 3 实施了选择性捕收剂O L 一3 的液态化生产。 缩短了反应流程，减少了环境污染，改善了浮选指 标，可创造直接经济效益4 6 ．2 4 万Y r _ ／a 。 参考文献 [ 1 ] 朱建光，朱一民．2 0 1 1 年浮选药剂进展[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 2 3 6 4 7 2 ． [ 2 ] 朱玉霜，朱建光．浮选药剂的化学原理[ M ] ．长沙中南 工业大学出版社，1 9 9 6 ． [ 3 ] 陈远道，卢毅屏，王凤玲，等．改善羧酸类捕收剂浮选性 能的方法[ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 3 4 4 8 ． [ 4 ] 凌石生，刘四清．铝土矿反浮选脱硅药剂评述[ J ] _ 矿产 保护与利用，2 0 0 8 3 4 9 5 4 ． [ 5 ] 蒲雪丽．云南某低品位氧化锌矿浮选试验研究[ D ] ．昆 明昆明理工大学，2 0 0 8 ． [ 6 ] 陈远道．高效铝土矿浮选捕收剂的研究与应用[ D ] ．长 沙中南大学，2 0 0 6 ． [ 7 ] 惠士成．某高磷赤铁矿降磷新技术研究[ D ] ．昆明昆明 理工大学，2 0 0 9 ． o ，玉 ／≯ ／兮 ／孓 ／夺 ／仝 ／佘 ／仝 ／仝 ／≈ ／仝 ／佘 ／佘 ／佘 ／；、 ／i 、 ／佘 ／、＼ ／n ／乱 石、 ／乱 ，，乱 ／n ／乱 ／；＼ 八乡 迂／ ＼ 八乡言＼ 八乡 ＼乡兮 上接第7 3 页 原矿 药剂用量单位小 硫精矿选硫尾矿 送选钨 图3 闭路试验优先选铜部分流程 F i g ．3 F l o w s h e e to fc l o s e d - c i r c u i tf o rc o p p e rf l o t a t i o n 表7 试验结果明显看出，用F 9 9 7 0 作捕收剂的 铜、银回收率比用黄药作捕收剂的回收率分别高出 6 ．1 7 ％和6 ．1 8 ％。说明F 9 9 7 0 对铜、银的选择性捕 收能力比黄药强很多。 2 ．3 工业试验 在随后的工业试验中，生产矿石铜、银的原矿 品位比小型试验矿样的铜银品位降幅很大，原矿铜 品位由1 ．7 ％～1 ．8 ％降到0 ．7 ％～0 ．8 ％，银由8 5 趴降 到4 6 肌。导致试验指标提高幅度很小，不是很理 想，仅仅是在铜的浮选指标维持在原生产水平、没 有明显提高的情况下，银的回收率比原矿生产指标 提高了1 0 ％以上，F 9 9 7 0 对铜、银的选择性捕收性 能也基本上体现出来，用其替代黄药选铜并综合回 收银是可行的。 3 结论 1 新型铜银捕收剂F 9 9 7 0 对铜、银有很好的 选择性捕收性能，在铜锌硫类矿石中用其替代常规 黄药优先浮选铜，可提高铜、银的选矿指标，即可 提高铜、银回收率，又可降低铜精矿中锌的含杂 量，从而改善锌的浮选指标。在生产实践中应用后 经济效益显著，值得推广。 2 F 9 9 7 0 用于含铜锡钨多金属矿石优先选铜 的试验研究和生产实践，也表现出对铜、银的良好 选择性捕收性能。 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 9 2 2 3 0 2 4 9 ． [ 2 ] 见百熙．浮选药剂[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 5 1 6 4 - 1 9 1 ． [ 3 ] 林强，王淀佐．浮选药剂的活性选择性原理[ J ] ．有 色金属．1 9 9 0 ，4 2 4 3 2 3 6 ． [ 4 ] J 赖亚．泡沫浮选表明化学[ M ] ．何伯泉，陈祥涌译．北 京冶金工业出版社，1 9 8 7 4 8 2 5 3 4 ． [ 5 ] 王淀佐，胡岳华．浮选溶液化学[ M ] ．长沙湖南科学技 术出版社．1 9 8 8 2 5 2 2 9 2 ． 万方数据