资源描述：
分类号⋯⋯⋯⋯⋯ U D C 密级⋯⋯⋯⋯⋯ 编号⋯⋯⋯⋯⋯ 十I 初大警 C E N T R A LS O U T HU 阿V E R S I T Y 硕士学位论文 论文题目．⋯⋯⋯菱盛矿与丕荚澄选金黄主⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯难惠．．离．i 鲍髭响垦渣险⋯⋯⋯～ 学科、专业⋯⋯⋯⋯⋯⋯一矿些王猩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 研究生姓名⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯雀萌．萌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一 导师姓名及 专业技术职务⋯⋯⋯⋯一夔凰藏⋯割．熬撬⋯⋯⋯⋯⋯． 分类号U D C 硕士学位论文 密级 菱锌矿与石英浮选分离中难免离子的影响及消除 E f f e c ta n dE l i m i n a t i o no fi n e v i t a b l ei o n si nSe l e c t i v e F l o t a t i o nb e t w e e nS m i t h s o n i t ea n dQ u a r t z 作者姓名崔萌萌 学科专业矿业工程 学院 系、所 资源加工与生物工程学院 指导教师张国范副教授 论文答辩日期j 虹乙q ． 答辩委员会主席 中南大学 2 0 1 2 年5 月 摘要 菱锌矿是有工业价值的主要的氧化锌矿物之一，石英等硅酸盐矿 物是常见的主要脉石矿物。虽然在氧化锌矿富集过程中关于此类脉石 矿物的去除已有许多研究，但二者的浮选分离仍是一个难题。本论文 通过单矿物浮选试验对有C a 2 、Z n 2 和C u 2 三种金属离子存在的矿浆 体系中菱锌矿与石英的浮选行为分别进行了研究，探讨了三种体系下 调整剂水玻璃和六偏磷酸钠对两种矿物浮选行为的影响，并采用溶液 化学分析、动电位测试、吸附量测定、红外光谱分析和扫描电镜等方 法，研究了离子和抑制剂在菱锌矿与石英浮选分离中的作用机理。论 文的主要研究结论如下 1 、在以油酸钠为捕收剂的碱性条件下，菱锌矿的可浮性较好， 而石英则基本不浮。在实际矿浆体系中存在的C a 2 、Z n 2 和C u 2 等多 种金属离子均能对石英产生活化作用，使其可浮性大大增加。 2 、三种金属离子 C a 2 、Z n 2 和C u 2 在矿物表面的沉积是其活化 石英的主要原因。在碳酸钠调浆体系中，三种金属离子在矿物表面形 成的主要活性物质分别为C a C 0 3 s 、Z n O H 2 s 和C u O H 2 s 。 3 、C a 2 离子浮选体系中，优先加入水玻璃可有效增大菱锌矿与 石英的可浮性差异；而在Z n 2 和C u ，’ 离子浮选体系中，需选取六偏磷 酸钠为抑制剂、组合使用水玻璃和六偏磷酸钠的方法，可有效抑制石 英，并保持菱锌矿较好的可浮性。此外溶液中Z n 2 和C u 2 离子的浓度 均分别低于1 ．5 l O - 4 m o l ／L 时，二者的可浮性差异较大。 4 、优先加入水玻璃，可使C a 2 浮选体系中捕收剂在菱锌矿和石 英表面的吸附差异增大；在分别有Z n 2 和C u 2 离子存在的体系中，采 用组合使用水玻璃和六偏磷酸钠的疗法，可使捕收剂选择性地吸附在 菱锌矿表面，增大菱锌矿与石英的可浮性差异，达到二者分离的目的。 关键词菱锌矿，石英，浮选，金属离子，组合使用药剂 A B S T R A C T S m i t h s o n i t ei so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tm i n e r a l so fz i n co x i d et h a t c a nb eu s e di ni n d u s t r y , s i l i c a t em i n e r a l ss u c ha sq u a r t za r et h ec o m m o n a n dm a i ng a n g u e ．I n p r o c e s so fc o l l e c t i n gm i n e r a l so fz i n co x i d e ， f l o t a t i o ns e p e r a t i o no fs m i t h s o n i t ea n dq u a r t zi ss t i l la p r o b l e m ，t h o u g h t h e r ea r em a n yr e s e a r c h e so nt h er e r n o v e m e n to fs i l i c a t em i n e r a l sf r o m z i n co x i d e ．T h ef o t a t i o nb e h a v i o u ro f 。s m i t h s o n i t ea n dq u a r t zi nt h ep u l p s y s t e mi n c l u d i n gC a 什、Z n 2 o rQ 1 2 i o n ，r e s p e c t i v e l y , w a ss t u d i e d t h r o u g hm o n o m i n e r a lf l o t a t i o nt e x t s ．T h ee f f e c ta n dm e c h a n i s mo fm e t a l i o n sa n dr e g u l a r sf o ri n s t a n c ew a t e r g l a s sa n ds o d i u mh e x a m e t a p h o s p h a t e S 舯 o ns m i t h s o n i t ea n dq u a r t zi nt h ea b o v et h r e es y s t e m sw e r eb o t h i n v e s t i g a t e dt h r o u g hs o l u t i o nc h e m i s t r yc a l c u l a t i o n s ，z e t a p o t e n t i a l m e a s u r e m e n t s ，a d s o r p t i o nm e a s u r e m e n t s ，F T - I Rm e a s u r e m e n t sa n d S E M 二E D A X ．T h em a i nc o n c l u s i o n so f t h et h e s i sa r ei n d i c a t e da sf o l l o w s ． 1 、S m i t h s o n i t es h o w sg o o df l o a t a b i l i t y u s i n gs o d i u mo l e a t e a s c o l l e c t o ri na l k a l i n ep Hv a l u e s ，w h i l eq u a r t zC a nh a r d l yf l o a t ．B u ti nt h e a c t u a lp u l p ，t h e r ea r ea l w a y sm a n yk i n d so fi o n ss u c ha sC a 、Z n 2 a n d C u 计t l l a tc a na c t i v a t eq u a r t za n dr e m a r k a b l ei n c r e a s ei t sf l o t a b i l i t y ． 2 、T h ed i p o s i to nt h es u r f a c eo f m i n e r a l si St h er e a s o nq u a r t zc a nb e a c t i v e db yt h r e em e t a l i o n s C a 2 、Z n 2 a n dC u 2 ．T h em a i na c t i v e s u b s t a n c eo nt h es u r f a c eo fm i n e r a l sa r eC a C 0 3 s 、Z n O H 2 s a n d C u O H h s r e s p e c t i v e l y , i nt h em e t a li o n ss y s t e mw i t hN a 2 C 0 3a sp H r e g u l a t o r ． 3 、T h ef l o a t a b i l i t yd i f f e r e n c e so fs m i t h s o n i t ea n dq u a r t zc a nb e i n c r e a s e db ya d d i n gw a t e rg l a s sp r i o rt oC a 2 i o ni nt h es y s t e m c o n t a i n i n g C a 2 i o n ．W h i l ei nt h ef l o t a t i o ns y s t e mw i t hZ n 2 a n dC U 2 ．r e s p e c t i v e l y , q u a r t zc a nb ei n h i b i t e db yc o m b i n i n gt h er e a g e n t s w a t e rg l a s sa n ds r Ⅳw a n ds e l e c t i n gS H ⅣⅢa si n h i b i t o qm e a n w h i l es m i t h s o n i t ek e e p sg o o d f l o a t a b i l i t y ．I na d d i t i o n ，t h ef l o a t a b i l ．i t yd i f f e r e n c e so fs m i t h s o n i t ea n d q u a r t za r ei n c r e a s e dw i t ht h el o wc o n c e n t r a t i o no fZ n 2 a n dC u 2 i o n ， r e s p e c t i v e l y , w h i c hb o t hl o w e rt h a n1 ．5 10 4 m o l ／L ． 4 、T h ea d s o r p t i o nd e n s i t yd i f f e r e n c e so fc o l l e c t o ro nt h es u r f a c eo f I l s m i t h s o n i t ea n dq u a r t zc a nb ei n c r e a s e d ，b ya d d i n gw a t e rg l a s sp r i o rt o t h ep u l pw i t h i nC a 2 i o n ．C o l l e c t o rc a nb es e l e c t i v ea d s o r b e dt ot h e s u r f a c eo fs m i t h s o n i t eb yc o m b i n i n gt h er e a g e n t s w a t e rg l a s sa n dS H M P i nt h es y s t e mi n c l u d i n gZ n z 十a n dC u 计，r e s p e c t i v e l y ．T h e nf l o a t a b i l i t y d i f f e r e n c e so fs m i t h s o n i t ea n dq u a r t zC a nb ei n c r e a s e da n dt h eg o a lo ft h i s s e p a r a t i o nc a nb ea t t a i n e d ． K E YW O R D S S m i t h s o n i t e ，q u a r t z ，f l o t a t i o n ，m e t a li o n s ，c o m b i n i n g r e a g e n t s I I I 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I A B S T R A C T ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I I 第一章文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 氧化锌资源概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 ．1 锌的性质及用途⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 ．2 世界锌矿资源的分布状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 ．3 主要氧化锌矿物及其性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 氧化锌矿的浮选工艺及理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 ．1 硫化浮选法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．2 ．2 脂肪酸类捕收剂直接浮选法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．2 ．3 其他浮选法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 ．3 石英的浮选研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 1 ．3 ．1 石英的结构与可浮性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．3 ．2 石英的浮选研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 ．3 ．3 石英的抑制研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 ．4 论文的研究意义及内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 ．4 ．1 研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．10 1 ．4 ．2 研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 第二章矿样、药剂、仪器设备及研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．1 矿样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．2 试验仪器及药剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 2 ．3 纯矿物试验流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．4 试验研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．4 ．1 动电位测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 2 ．4 ．4 扫描电镜测试分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．15 第三章菱锌矿和石英浮选行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16 3 ．1 菱锌矿和石英的基本浮选行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 3 ．1 ．1p H 值对矿物可浮性的影响．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 6 3 ．1 ．2 捕收剂浓度对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．17 3 ．1 ．3 金属离子浓度对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 7 3 ．2 优先加入水玻璃时金属离子对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 I V 3 ．2 ．1C a 2 十浮选体系矿物的可浮性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 3 ．2 ．2Z n 2 浮选体系矿物的可浮性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 3 ．2 ．3C u 2 浮选体系矿物的可浮性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 3 ．3 六偏磷酸钠对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．3 ．1C a 2 浮选体系矿物的可浮性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．3 ．2Z n 2 浮选体系矿物的可浮性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．3 ．3C u 2 浮选体系矿物的可浮性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 3 ．4 金属离子的浓度变化对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 3 ．4 ．1C a 2 浓度变化对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 3 ．4 ．2Z n 2 浓度变化对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 3 ．4 ．3C u 2 浓度变化对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 3 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 第四章C a 2 浮选体系中矿物的活化与抑制机理研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．1c E 对菱锌矿和石英的活化机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 5 4 ．1 ．1C a 2 对矿物作用的浮选溶液化学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．1 ．2C a 2 十对菱锌矿和石英表面电性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 4 ．2 抑制剂对C a 2 活化后菱锌矿和石英的抑制机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 4 ．2 ．1 水玻璃对捕收剂在矿物表面吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 7 4 ．2 ．2 水玻璃作用前后矿物的红外光谱分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 4 ．2 ．3 水玻璃对菱锌矿和石英表面电性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 4 ．2 ．4 水玻璃作用前后矿物表面的S E M ．E D A X 分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2 4 ．3 水玻璃在矿物表面的作用机理及捕收剂吸附模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 4 4 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 第五章Z n 2 和c u 2 浮选体系中矿物的活化与抑制机理研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 5 ．1Z n 2 和C u 2 对菱锌矿和石英的活化机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 5 ．2 抑制剂对Z n 和C u 2 活化后菱锌矿和石英的抑制机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 9 5 ．2 ．1 水玻璃对矿物表面作用的溶液化学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 0 5 ．2 ．2 药剂对矿物表面电性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 5 ．2 ．3 抑制剂对捕收剂在矿物表面吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 5 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 第六章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 7 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 2 攻读硕士学位期间所取得的主要成绩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 3 V 硕士学位论文第一章文献综述 1 ．1 氧化锌资源概述 第一章文献综述 1 ．1 ．1 锌的性质及用途 金属锌，化学符号Z n ，原子序数3 0 ，是仅次于铁、铝及铜的第四常见的金 属。锌是自然界分布较广的金属元素，其密度约为7 ．1 3 加m 3 ，属于有光泽的青 白色金属，其熔点为4 1 9 ．5 ℃，沸点9 0 6 ℃。 锌表面易生成一层致密的碱式碳酸锌膜，所以锌主要消耗在镀锌工业。目前， 锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝。据最新统计，世界上锌的全部消费中大约 有5 5 ％用于镀锌，约1 6 ％用于黄铜和青铜，2 1 ％用于锌基合金，约8 ％为其他用 途。锌还可用于含锌合金以及高纯锌的制造，广泛应用于冶金、建材、轻工、汽 车等行业。锌金属与许多有色金属均可形成合金；含少量铅镉等元素的锌板可制 成锌锰干电池负极、印花锌板等，是一种；有效的屏蔽材料，并适合做井下防爆器 材；锌粉、锌钡白等可作颜料；氧化锌还可用于印刷、橡胶、油漆等工业。 1 ．1 ．2 世界锌矿资源的分布状况 锌金属矿床在自然条件下不一定单一存在，通常会与铅、铜、金等金属共生。 据查全球已有的锌资源量为1 9 亿多吨，锌储量2 ．5 亿吨，锌储量较多的国家有澳 大利亚、中国、秘鲁、美国、哈萨克斯坦和墨西哥等【l 】。2 0 0 0 年至2 0 1 0 年，全球 锌矿山总计生产1 ．1 2 7 亿吨锌金属，同期锌储量增j J n 6 0 0 0 万吨。 中国锌资源的总储量居世界前列。截至2 0 0 9 年底我国共有锌矿区1 7 2 8 个， 查明锌资源储量为1 0 6 9 5 ．3 万吨、锌储量卣1 9 2 2 ．9 万吨1 2 1 。云南省拥有的锌资源 储量占国内锌资源2 3 ％，居全国首位，其中氧化矿占4 1 ．8 ％，混合矿占3 4 ．5 ％。 云南兰坪铅锌矿的锌金属储量1 2 9 0 万吨，锌平均品位为5 ．7 4 ％，其中极难处理 的低品位氧化矿和混合矿占总量的4 0 ％。 我国锌矿主要集中分布在云南、内蒙古、甘肃、广西、湖南和四川等地，此 外，青海、新疆和江西等地也相继发现有锌矿床【1 1 。在已发现的铅锌矿床中，云 南兰坪的氧化铅锌矿储量居世界第四位，目前是我国最大的铅锌矿。 1 ．1 ．3 主要氧化锌矿物及其性质 常见氧化锌矿中，具有工业价值的主要有菱锌矿 Z n C 0 3 、水锌矿 Z n C 0 3 。 Z n O H 2 、异极矿 Z n [ S i 2 0 7 ] O H 2 H 2 0 、红锌矿 Z n O 、硅锌矿 Z n 2 S i 0 4 等。其 硕士学位论文第一章文献综述 中菱锌矿较脆，易于磨矿，易产生矿泥，通常呈肾状、葡萄状、钟乳状、结壳状 和蜂巢状。其硬度为4 ～4 ．5 ，比重4 ．3 4 ．5 ，外观为半透明且具珍珠光泽。其用途 ①提炼锌的一种原料。②呈半透明绿色或蓝绿色者，可用作装饰。③菱锌矿还是 传统的中药材，俗称炉甘石。 氧化锌矿物种类繁多，成分复杂，它们相互掺杂伴生，且嵌布粒度比较细， 泥化状态比较严重，氧化率高，．氧化锌矿物与脉石矿物方解石、白云石具有相同 的碳酸盐结构，矿物表面性质相近；并且矿石中往往含有一定量可溶性盐、氧化 铁及黏土矿泥等，使选矿富集困难，回收率低。常见的氧化锌矿物及其物理特征 如表1 1 t 5 j 所示。 表1 ．1 主要的氧化锌矿物及其物理性质 T a b l el - 1T h em a i nz i n co x i d em i n e r a l sa n dt h e i rp h y s i c a lp r o p e r t i e s 氧化锌矿石按其浮选难易程度可分为以下几种类型【3 】 1 纯碳酸盐矿石，脉石为碳酸盐 方解石、白云石等 。这类氧化锌矿石 主要为菱锌矿，氧化铁和矿泥少，为易选矿石。 2 被氧化铁和氢氧化铁及粘土所污染的碳酸盐矿石。此类氧化锌矿物为菱 锌矿、水锌矿和异极矿，为较难选矿石。 3 氧化铁和氢氧化铁及粘土的含量较高或是很高的碳酸盐．硅酸盐矿石。氧 化锌矿物为异极矿、硅锌矿、水锌矿、红锌矿及铁菱锌矿等，为难选矿石。 4 赭色粘土矿石。矿石中氧化锌呈细粒嵌布，含有大量可溶性盐、氧化铁、 赭石和粘土矿泥，浮选极为困难。 1 ．2 氧化锌矿的浮选工艺及理论 氧化锌矿的浮选研究早在上个世纪初就已开始，迄今为止已取得了一定的进 2 硕士学位论文 第一章文献综述 展。尽管国内外学者对它的选别做了大量的研究，但仍未能获得满意的结果，大 大限制了氧化锌矿资源的开发利用。随着硫化锌矿资源的日趋枯竭，氧化锌矿的 回收利用越来越受到人们的重视【4 】。 较为成熟的氧化锌矿浮选工艺主要分勾硫化浮选、脂肪酸类直接浮选两种， 此外还有一些其他的新兴工艺。 1 ．2 ．1 硫化浮选法 1 硫化．黄药法此法需将矿浆加温至5 0 ．7 0 。C ，加入硫化剂后用硫酸铜活 化，采用黄药作捕收剂进行浮选。根据所用硫化剂的不同，该法可分为两类一 类采用硫化钠作硫化剂，另一类是将硫磺作为硫化剂，将一定比例的硫磺加入矿 石中进行煅烧。该法存在的缺点有需先脱泥，工艺过程不稳定，且不适合处理 含大量氧化铁的矿石；锌的硅酸盐类矿物回收率较低；过量硫化钠会抑制目的矿 物上浮，此外硫化所需温度较高。 米特法诺夫【5 J 研究认为，氧化锌矿表面硫离子的吸附量会随硫化钠的浓度增 加而增加，一定浓度后硫化钠的存在会阻止黄药在矿物表面的吸附，使菱锌矿受 到抑制，因此浮选过程中需掌握好N a 2 S 的用量。 W ．J a n u s z 等【6 】研究表明，有较高浓度的黄药作捕收剂、硫氢离子和铜离子 作活化剂时，即可有效浮选碳酸锌。 2 硫化一胺法有研究发现【7 】，脂肪胺能与铜和锌生成络合物，却不与钙、 镁反应，因此用硫化钠硫化后、脂肪胺 主要是伯胺 为捕收剂进行浮选即作为 硫化一胺浮选法被普遍采用。该方法不需加温硫化，过量硫化钠不会抑制目的矿 物上浮，且胺类捕收剂选择性好。近些年来选矿工艺常常将胺类捕收剂和黄药混 用来富集氧化锌矿物，如异极矿和铁菱锌矿。 万寿坪氧化矿用硫化．胺法 脂肪胺盐酸盐 浮选，不脱泥，采用粗一精选联合 流程，用腐植酸盐、硫化钠与碳酸钠组合抑制褐铁矿及钙、镁碳酸盐脉石。最终 可获得含锌4 0 ％，回收率7 6 ％的氧化锌精矿，其中原矿含锌1 5 ％【8 】。 汤亚飞【9 】研究表明，p H 值较高时，胺通过配合作用可吸附在菱锌矿表面， 而硫化钠在褐铁矿表面与铁质反应会活化褐铁矿，使药剂用量增大，浮选指标变 差。 有研究显示，在硫化一胺法体系中的菱锌矿和方解石【1 0 】，方解石表面会向菱 锌矿转化，并具有与菱锌矿类似的动电行为，导致菱锌矿与方解石难以分离。 研究发现菱锌矿经硫化钠处理后，其旷物表面变为Z n S 层，等电点降至6 ．3 ； 加入最佳十二胺用量处理后，可获得菱锌矿回收率9 4 ％，接触角为l1 5 。；加入 最佳油酸用量处理，p H 1 0 时，其回收率为9 3 ％，接触角为1 0 5 “j 。 汪兆龙、朱从杰等‘1 2 】采用硫化．胺法 十八胺 ，研究了十多种抑制剂对菱锌 硕士学位论文第一章文献综述 矿及脉石矿物石英、石灰石和褐铁矿的可浮性影响与抑制力，发现木质素磺酸钙 可选择性抑制石英和石灰石，而褐铁矿在不加抑制剂时即可实现与菱锌矿的分 离。 采用硫化．黄药法和硫化．胺法 混合胺 分别进行一粗一扫三次精选的小型选 铅和选锌的闭路试验，来研究了某品位低、含铁含硅高且深度氧化的复杂氧化铅 锌尾矿【1 3 】。最终可获得品位及回收率分别为4 1 ．4 3 ％和6 7 ．5 ％的铅精矿、4 0 ．3 1 ％ 和7 3 ．7 2 ％的锌精矿，其中铅、锌原矿品位分别为2 ．5 4 ％和3 ．8 6 ％。 云南某氧化铅锌矿通过方案选择，最终采用硫化．黄药法优先浮铅、浮铅尾 矿用十八胺作捕收剂、一粗两扫三次精选的试验流程【1 4 1 。在铅锌原矿品位5 ．7 3 ％ 和9 ．3 8 ％的情况下，不脱泥浮选，最终获得品位及回收率分别为5 0 ．6 ％和7 7 ．6 5 ％ 的铅精矿，4 0 ．3 9 ％和7 5 ．8 5 ％的锌精矿。 西藏某氧化锌矿采用硫化．胺法进行了菱锌矿和少量锌方解石 C a Z n C 0 3 2 ， 即碳酸锌钙 的研究【l5 | ，脉石为白云石。将六偏磷酸钠和十八胺醋酸盐分别作分 散剂和捕收剂，采用两粗一扫两次精选的闭路浮选流程。原矿锌品位6 ．8 ％，可 获得品位及回收率分别为2 3 ．3 8 ％和9 0 ．1 ％的锌精矿。 云南鲁甸某氧化锌矿氧化率高、品位极低、矿石结构疏松、泥化较为严重， 研究最终采用六偏磷酸钠和水玻璃作组合调整剂、N W ．1 作捕收剂、两粗一精两 次扫选的试验流程【1 6 】。原矿锌品位3 ．6 7 ％，获得了闭路结果为品位及回收率分别 是41 ．3 4 ％和8 4 ．4 7 ％的锌精矿。 云南思茅某氧化锌矿【“ 】采用六偏磷酸钠作为分散剂、L ．0 6 作捕收剂、一粗 一扫两次精选的闭路浮选流程，最终获得品位及回收率分别是2 6 ．7 6 ％和7 8 ．5 5 ％ 的锌精矿。该矿氧化率极高、矿物成分复杂、主要目的矿物为菱锌矿和异极矿。 皇甫明柱、王宏菊等【1 8 】对云南某低品位氧化铅锌矿进行了浮选试验研究， 该矿铅锌氧化率均很高。试验分别采用硫化．黄药法和脱泥．硫化．胺法 K Z F 来富 集氧化铅、锌矿，最终闭路结果为品位及回收率分别是3 9 ．9 2 ％和6 1 ．3 1 ％的铅精 矿、3 7 ．0 3 ％和6 7 ．2 9 ％的锌精矿。 四川某难选低品位氧化铅锌矿【1 9 1 ，分别采用硫化．黄药法和硫化．胺法来浮选 铅矿、氧化锌矿。试验在原矿含铅9 ．5 6 ％、锌1 1 ．7 3 ％的情况下，获得了品位及 回收率分别是6 6 ．1 ％和8 8 ．2 9 ％的铅精矿、1 9 ．4 1 ％和8 7 ．0 9 ％的锌精矿。 考查发现云南某氧化锌矿【2 0 】原矿泥化严重，褐铁矿含量高、主要锌矿物为 异极矿。研究采用脱泥．十八胺法进行分选，六偏磷酸钠作分散剂，最终获得品 位及回收率分别是2 8 ．7 2 ％和8 9 ．1 5 ％的锌精矿。 由于硫化一胺法受矿泥影响较大，浮选前需脱泥，精矿会有损失，使选别回 收率降低并造成资源的很大浪费，因此国内外学者对此浮选工艺法进行了大量的 4 硕士学位论文 第一章文献综述 改进研究。 ①乳浊液法 将硫化钠和胺按一定比例配成乳浊液作为浮选药剂，是对氧化锌矿进行硫化 ．胺法的改进，用此法得到的浮选指标 回收率和品位 均高于先硫化再胺法浮选所 得指标，且可取消脱泥环节1 2 1 1 。 ②电化学预处理 电化学法调浆可改变矿物的表面电位、双电层结构和矿浆液相离子组成，从 而改变矿物的浮游特性【2 2 1 。利用硫离子选择性电极控制其硫化矿浆电位，可产 生一些微细分散的单质硫，并控制溶液中的残余硫离子浓度，即可达到有效控制 硫化过程的目的。 许N [ 2 3 】对贵州都匀牛角塘的氧化锌矿石做了以下研究先浮硫化矿，将余 矿用硫化．胺 十八胺 法浮选，六偏磷酸钠作分散剂，经电化学处理后再浮氧化矿， 经一粗两精两扫和一次中矿精选后，最终获得品位及回收率分别是3 7 ．1 4 ％和 7 3 ．7 ％的锌精矿。 ③混合用药 通常胺类和阴离子捕收剂不能同时使用【2 4 】，但在氧化锌浮选中，二者混用 则能取得较好的效果。 湖北黄石氧化锌矿【2 5 1 氧化率高，泥化严重、且铁锰含量较高。研究采用水 玻璃和氟硅酸钠作抑制剂，A T ．6 8 0 与十八胺混用，分别用优先浮选流程和混合 浮选流程获得品位为2 0 ．6 ％和回收率分别为7 4 ．0 3 ％、7 7 ．8 4 ％的锌精矿。 研究发现用戊基钾黄药 K A X 和十二胺 D D A 混合物作捕收剂1 2 6 1 时， 两者在菱锌矿表面会发生共吸附，通过增强矿物表面疏水性来提高其可浮性。 四川某低品位铅锌矿[ 2 7 1 氧化程度高、铁含量较高，研究采用组合捕收剂L - 0 5 进行试验、阶段磨矿．优先浮选的原则流程，最终闭路结果为品位及回收率分别 是5 0 ．2 2 ％和7 6 ．2 5 ％的铅精矿、2 0 ．0 1 ％和5 6 ．1 4 ％的锌精矿，同时回收5 0 ％的银。 有学者对云南兰坪金顶氧化锌矿1 2 8 】做了加温硫化 6 0 ℃ 浮选研究。用混合捕 收剂C A 、氧锌灵和苯甲羟肟酸考查菱锌矿及相关脉石矿物的单矿物及人工混合 矿的浮选行为。研究表明，p H 7 ～1 2 为菱锌矿可浮性较好的p H 范围，菱锌矿浮 选效果最好的药剂用量比为C A 氧锌灵 2 【。其中C A 通过N ．键与菱锌矿的Z n 2 螯 合形成疏水配合物；氧锌灵与矿物表面发生化学吸附生成疏水的脂肪酸锌。 任占誉等1 2 9 ] 采用高压釜水热硫化一胺法对某低品位氧化铅锌矿进行不脱泥浮 选，浮选过程稳定，矿浆过滤性能好。最终闭路结果为品位及回收率分别是 16 ．8 2 ％和4 0 ．3 5 ％的铅精矿，2 5 ．4 5 ％和8 0 ．31 ％的锌精矿。 ④组合调整剂 硕士学位论文第一章文献综述 利用硫化钠、碳酸钠、水玻璃等药剂的协同作用可改善矿泥的影响，实现不 脱泥即可获得优良指标的工艺。 王资【3 0 】研究发现乙二胺活化菱锌矿的效果优于硫化钠，它与十二胺以混配 性配合物形式吸附在矿物表面，可加强捕收剂在其表面的吸附，且在与脉石的分 离实验中效果同样显著，特别是菱锌矿．褐铁矿体系中。 陈晓青、杨进忠等【3 l 】对云南兰坪某复杂难选多金属铅锌矿石进行了研究， 用E M T ．6 和E M H ．3 作硫化剂，最终闭路为品位及回收率分别是4 9 ．6 5 ％和7 7 ．8 1 ％ 的锌精矿、5 3 ．4 4 ％和5 1 ．6 1 ％的铅锌精矿，3 0 ．9 1 ％和3 1 ．7 9 ％的氧化铅精矿，同时 回收了原矿中约7 5 ．4 3 ％的伴生银矿物。 有学者对重庆某铅锌矿区废弃氧化铅锌矿石【3 2 】进行了研究，采用C F ．4 作浮 铅捕收剂，十八胺与戊醇组合作浮锌捕收剂和起泡剂，用组合调整剂水玻璃、六 偏磷酸钠和腐植酸钠来抑制矿泥。最终可获得品位及回收率分别为4 2 ．7 6 ％和 8 0 ．6 ％的铅精矿、6 5 6 ．6 9 ／t 和7 0 ．4 6 ％的银；3 2 ．2 5 ％和7 6 ．3 5 ％的锌精矿。 邵广全、李颖等【3 3 】采用组合调整剂D ．1 、D ．2 和高效复合捕收剂M A 对兰坪某 低品位氧化铅锌矿进行了工艺研究，结果可获得品位及回收率分别为2 5 ．6 1 ％和 4 6 ．3 8 ％的氧化锌精矿、5 0 ．4 4 ％和2 9 ．1 7 ％的硫化锌精矿。 王洪岭、钟宏t 3 4 1 用单矿物浮选试验考查了直链脂肪胺、常规季铵盐和G e m i n i 季铵盐表面活性剂三类阳离子捕收剂对菱锌矿的浮选行为，发现三类药剂对菱锌 矿的浮选性能顺序为直链脂肪胺 G e m i n i 季铵盐表面活性剂 常规季铵盐，且 在直链脂肪胺中，十二胺的浮选效果好于十八胺；其动电位和红外光谱检测结果 表明，十二胺与菱锌矿之间的相互作用为静电吸附作用。 3 硫化．巯基羧酸酯法在浮选过程中，加入絮凝剂 如苛性淀粉 絮凝矿 泥，再用硫化钠硫化、特殊的捕收剂浮选【3 5 】。M c G a r r y 用巯基羧酸脂及塔尔油与 2 号油的混合物作捕收剂，可获得品位及回收率分别为为4 2 ．9 ％和9 0 ．6 ％的锌精 矿，原矿含锌1 6 ．6 3 ％。此法不需脱泥，且硫化钠用量较低，但其工业运用尚有 待推广。 1 ．2 ．2 脂肪酸类捕收剂直接浮选法 该类捕收剂的代表性物质为油酸 或油酸钠 、氧化石蜡皂、塔尔油和环烷 酸等。油酸钠，C 1 7 H 3 3 C O O N a ，是天然不饱和脂肪酸中存在最广泛的一种，其化 学活性高、捕收能力强，被广泛应用于赤铁矿、一水硬铝石、钛铁矿、孔雀石、 白钨矿等氧化矿的浮选【3 1 1 。但由于油酸钠选择性差，不耐硬水，用量较大， 因此它在氧化锌矿浮选上的应用并不十分广泛。且在使用脂肪酸作捕收剂时，脉 石矿物所产生的矿泥会在氧化锌表面覆盖，使分离困难。 有研究显示【4 2 1 ，
展开阅读全文
