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2 0 0 2年 8月 第 3 I 卷 第 4期 总第 1 7 5期 云 南 冶 金 YUNNAN M盯 A I LURGY Au g . 2 0 0 2 V o 1 .3 1 .N o .4 S u m 1 7 5 捕 收剂组合使用 的研 究概况 刘述 忠 ,李晓 阳’ ,徐晓军2 ,杨新华’ 1 .昆明冶研新材料股 份有限公司 ,云南 昆明6 5 0 0 3 1 ; 2 、昆 明理工大学 ,云南昆明6 5 0 0 9 3 摘要 综述 了捕收剂组合使用的概况,对捕收剂之间的组合进行了分类 ,同时简述了组合捕收剂之问的协 同机理 。认 为捕收 剂组 合使用 是 目前浮 选药 剂研 究的 重要 方向 。 关键词 捕收剂 ;组合 ;机理;协同效应 中图 分类号 嗍, 1 文献 标识 码 A 文 章编 号 1 0 0 6 0 3 0 8 2 0 0 2 0 2 0 0 1 7 0 4 Ge n e r a l Si t u a t i o n o n Re s e a r c h o f Ap p l i c atio n o f Co mb i na t e d Co l l e c t o r s L1 U S h uz h o n g 。 , LI Xi a oy a ng 。 ,X U X i a o j u n 2 ,Y A N G X i n h u a 。 1 .K u n m i n g Me t a l l u r g y R e s e a r c h a n d N e w Ma t e r i a l s C o .L t d . ,K u n m i n g ,Y u n n a n 6 5 0 0 3 1 ,C h i n a ; 2 .K u n m i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e and T e c h n o l o g y ,K u n m i n g ,Y u n n a n 6 5 0 0 9 3 ,C h i n a ABSTRAC T Th e c u r r e n t s i t u a t i o n o fa p p l i c a t i on 0 fc o mb i n a t e d c o ll e c t o r si s s u n an a r ed.Th e c o l l e c t o r c o mb i n a t i o n s a r e c l a s s i fi e d a n dt h e ir s y n e r g i s t me c h a n i s m i s b rie fly d e s c r i b e d. Th e a ll thO P S p o i n t o u t tha tthe a p p lic a t i o nd c o mb i n a t ed e efl e c t o r si s a ni mp o r ta n tt r e n di n r e s e a r c hd t l ata - t i on a g e n t s KE Y W ORDS e o n e c t o r ; c o mb in a t i on ; m e c h a n i s m; s y n e r g i s m e ff e c t l 9 1 言 为提高某些矿物浮选性能的重要途径 ~ 引。 浮选在矿物加工 中 占有相 当重要 的地位 ,我 国 “ 八五 ”期 间 ,7 0 %的有色金属 矿石 采用 浮选处 理 。 美国 1 9 8 5年浮选 处理 4 . 2 2l 0 s t 矿石 ,所用 捕 收 剂 占全部浮选药剂费用 的 5 0 %以上【 0 , 2 J 。由于浮选 是利用捕收 剂与矿物 表面的活性点作用 ,从而使 矿 物表面疏水 上浮 的选 矿方法 。因此 ,捕收 剂的研究 对浮选技术 的发 展起 着关键的作用 。 目前 ,捕 收剂 的研究 ,正朝 两个 方 向发 展 一是 开发 研制 高效 、 低毒 或 无毒 、价廉 、低 耗 、原 料广 泛 的新型 捕 收剂 ;另一 方 向是 对 各种 现有 捕 收 剂进 行 合 理搭 配 、组合使用 。前者一 旦突破 ,将使选矿技术取得 革命 性 进 展 ,但 研 制 周 期 长 、难 度 大 ;后 者 见 效 快 ,容 易在选矿 实践中实现 。组合使用捕 收剂已成 收 稿 日期 2 I D4 4 - 0 7 修 回 日期 2 0 0 2 - 0 5 - 0 9 作者 简介 刘述 忠 1 9 7 2 一 ,男 ,湖 南洞 口人 .硕士 .工程 师 。 2 捕收剂组合使用 的应用研究 自从 1 9 5 7年格林 博 茨基 发表 了组 合使用 捕收 剂的论文后 ,捕收剂的组合使用研究便 引起 了选 矿 界的广泛关注 。捕收剂 的组合可在生产 时将 原材料 混合生产产品 ,也可在矿物浮选 时根据不 同的矿石 性质将不同的捕收剂按 比例混合 加入 。 目前捕收剂 的组合可分为 以下几类 。 2 . 1 同型 同类捕收剂 组合 2 . 1 . 1 含 硫 捕 收 剂 的 组 合 黄药适当氧化成双黄药后 ,浮选辉锑矿和自然 铜 效果 好【 6 j 。浮选某硫化铜时 ,组合使用 乙基 、戊 基黄药【 7 j ,相 同药剂用量下 ,铜精矿 的品位基本 不 变 ,而铜 的回收率 比单用 其 中一 种捕 收剂提高 3 % l 7 维普资讯 2 O 0 2年 8月 第 3 l 卷第 4 期 总第 1 7 5 期 云 南 冶 金 YUNNAN MEr AL LUR GY Au g. 2 0 0 2 V o 1 .3 1 . N o .4 S u m l 7 5 以上 。丁基和异丙基 黄药组合浮选阿尔 马累矿中 0 . 1 5 m m粒级时 ,在相 同的用量下 ,铜 回收率 和品 位都 比使用黑药高【 8 j 。萜二硫醇与丁黄药组合,浮 选某浸 染状 硫 化铜 矿 ,可节 约 黄 药 5 0 %。黄 药 和 黑药是硫化矿浮选最常用的捕收剂 ,两者的组合使 用也较常见 。西林 铅锌矿【 j 将苯胺黑药 、丁铵黑药 和丁 黄 药 组 合 浮 选 铅 ,铅 的 回收 率 可 达 9 1 . 8 %。 黄药 和 黑 药 组 合 也 常 作 为 铜 的捕 收 剂 应 用 于 生 产 [ 1 o 3 。 2 . 1 . 2 有机砷 酸类的组合 混合 甲苯砷 酸是 邻一 甲苯砷 酸和对一 甲苯砷酸 的混合物 。 比较不 同组分 比例 的混 合 甲苯砷酸浮选 锡 石的结 果 ,发现混合 甲苯砷 酸 比单用其 中一种组 分好 ,且对一 甲苯砷酸与邻一甲苯砷酸的比为 4 5 5 5时 ,浮选 效果 最佳 【 l 。混 合 甲苯砷 酸对 锡 石泥 的 回收也有效L l 2 J 。 2 . 1 . 3胺 类 的 组 合 己二胺残液是 多种胺 的混合物 ,用它浮选寿王 坟铜矿的铜矿石 时 ,效果 比用丁铵黑药好 。己二胺 残液浮选 含钴 硫 铁 矿 可降 低 药 剂成 本 【 l 3 ] 。乙二 胺 、二亚 乙 基 三胺 、三 亚 乙 基 四胺 、四亚 乙基 五 胺 、N 一 甲基 乙基二胺等 组合可 浮选氧 化后 的铅 锌 硫化矿 。 目前广 泛用于磷 矿石浮选 的塔尔 油胺是 松 香胺 和脂肪胺 的混 合物 。 2 . 1 . 4脂 肪 酸 类 组 合 组合使用 等量的油酸钠和硬脂酸钠 ,可有效 浮 选海 滨砂矿 中的锆英石 。美地亚兰是 以动物和植 物 的混合脂 肪酸为原料而得 的脂 肪酸衍 生物 ,用它浮 选细粒钨矿 效 果 好 。葵 酸 钠 和 月桂 酸 钠 按 7 3组 合 ,可有效浮选 重晶石L 。 2 . 2 同型异类捕收剂组 合 黄药和棕榈油组合浮选某铜钴矿 ,不仅减少了 硫化剂用量 ,而且提高 了铜和钴 的回收率。浮选 金 、银 、铂族金属时 ,组合 使用黑药和丙烯基烷基 硫氮酯 比单 用 其 中一 种 捕 收 剂 ,回收 率 提 高超 过 6 %。亚硝 基萘 酚 和戊 基黄 药组合 可有 效 浮选 以辉 钴矿 和钴华 为主 的钴 矿 物【 巧 ] 。 一 9 低 级 脂 肪酸 与 丁黄药组 合 ,可有效浮选硫化 矿和氧化矿【 。 2 . 3 异型捕收剂组 合 2 . 3 . 1 阴 离子捕 收 剂 与 中性 油 中性油单独作 为捕 收剂 ,只能浮选某些可浮性 极好的矿物。中性油可增强阴离子极性捕收剂在矿 物表面的吸附强度 ,因此 ,两者组 合常见报道 。混 合甲苯砷酸和煤油浮选黑钨矿,精矿品位和回收率 1 8 都高于单用混 合 甲苯砷 酸 ,且用 6 0 0鬟 / t 煤油 代 替 了 9 0 0 t 混合 甲苯砷 酸 ,大大 提 高 了选 矿 的经 济 效益和社 会环 保 效益【 j 。印度某 铀 业公 司在 回收 铜 、镍 和钼时 ,组合使用 甲苯基酸 和轻柴油对铜的 选择性好 而对镍 的 回收较差 ,有利 于铜镍 分离。科 卢伟次选 矿厂使用棕榈油 、粗 柴油 和绥尔油浮选 硅 质铜钴矿【 l 。木 利 锑矿 采用 黄药 与煤 油 作 为选 锑 的粗选捕 收剂【 培 j 。 2 . 3 . 2阳 离子捕 收 剂 与 其 他 捕 收 剂 云南 奕 良氧化铅锌矿含有大量 褐铁矿 ,且锌矿 石中 3 0 %左右是铁菱锌矿 ,可浮性差。单用混合 胺浮选 ,尾矿 中损失大量锌 。用混合胺 和辛 基黄药 浮选 ,在 品位相 当的条 件下 ,回收率 提 高 了约 5% 【 I 9 。以阳离子捕 收剂浮选氧 化锌 时 ,加入适 量 的羟肟 酸或煤油可强化锌 的回收[ 2 o , 2 1 ] 。 2 . 3 . 3 螯合 药荆与常规 药剂 螯 合剂对金属具有 良好 的选择性 螯合作用 ,作 为选 矿捕收剂具有 良好 的选择性 。但 由于螯合 剂 目 前价格昂贵,一般单独作为捕收剂使用,生产很难 实现。螯合药剂一般与价廉常规药剂组合使用。八 碳羟肟酸与戊基黄药组合 浮选 氧化铜钴矿 ,钴的 回 收率 比单 用 其 中一 种 高 5 0 %【 。 浮选 异 极 矿 时 , 采用羟肟酸与 十二胺组 合 ,由于 羟肟酸 中的 N、O 原子 能与异 极矿 表 面 的 Z n 2 键 合 生成 螯合 物 ,促 进十二胺在异极矿表 面的吸附 ,从 而使异极矿有效 回收【 引 。浮选 某 钨矿 时 ,单 用 t 4 M一 5 0 2 0 0 g / t 可 获得品位 0 . 8 2 %,回收率 8 0 %的粗精矿。当用 5 0 g / t 变压器 油与 1 5 0 g / t HM一 5 0组 合使 用后 ,所 得 精矿的品位和 回收率都 与单独 用 2 0 0 g / t t 4 M一 5 0相 似 ] 。D 2 与丁基黄药 、柴油等组合可大大提高铜 的回收率【 2 5 , 。 3 组合药剂协同机理 在矿物 浮选 回收时 ,某些捕收剂组合使用 比单 用一种药剂好 , 目前认 为这是药剂之 间产生协 同作 用 的结果 。协 同效应 产生的机理 ,可归纳为共吸附 机理、螯合机理、电荷补偿机理 、功能互 补机理 等 。 3 . 1共吸附机理 共 吸附机理是 目前研究得较多 的一种 。矿物 表 面在成 矿 、加工过程 中形成 的物理不 均匀和化学 不 均匀是药剂产 生共 吸附的矿物学基础 。徐晓军等研 究 8 一 羟基喹啉和黄药组 合 浮选孑 L 雀石 时【 驯 ,发 现 前者在孔 雀石 表 面的 吸附能 力较强 ,优 先吸 附。8 维普资讯 刘述 忠等捕收 剂组合 使用 的研究 概况 一 羟基喹啉浓度 较低 时 ,黄 药在 孔雀 石表 面 的吸附 量随 8 一 羟 基 喹啉 吸附量 增加 而增 加 ,表 明低 浓度 时 ,两者组合浮选孔雀 石存在协同效应 。通过吸 附 量测定 ,推导 出两种药 剂的吸附特性方程 ,得 出捕 收剂在矿物 表 面为 多层 吸附 ,8 一羟基 喹啉 吸 附 在 内层 ,黄药在吸 附在覆 盖 着 8 一羟基 喹啉 的孔 雀石 表面 ,强化矿物表 面的疏 水性 。用羟肟酸 和丁基 黄 药浮选孔雀石 ,也可得 出类似的结论[ 2 8 ] 。 组 合 使用 水 杨 醛 肟 和 铜 铁 灵[ 2 9 ] 浮 选 菱 锌 矿 , 前者优先吸附,后者通过与水杨醛肟形成复合半胶 团 ,吸 附于矿物表面 ,强化菱锌矿 的疏水性 。高 桥 克侑[ 3 0 ] 从量子 化学 的观 点 出发 ,认 为黄 药与 氨基 酸 1 - 1 组 合 ,两者在矿物表面形成超 分子。浮选 方 铅矿 时 ,加入适 量的氨基酸可促进 黄药的吸附。苄 基砷酸 和丁基 黄药[ 3 1 ] 浮选黑 钨矿 的吸附研究 表 明 , 黑钨矿表面存在两类不同的活性点 ,第一类活性点 能量高 、活性大 ,在药剂交互作用下 表现明显。先 加苄基砷 酸后加 黄药 ,矿 物 表 面吸附 的药 剂量大 。 当丁基黄药和苄基砷酸按 1 - 2 组 合时 ,协 同效 果最 明显 ,研 究认为捕收剂之 间生成 了分子束或 “ 复合 半胶团” 。 组合捕收剂共吸附 于矿物 表面时 ,可分为层叠 型和穿插型两种 。层叠 型是捕 收力强的捕收剂优先 吸附在矿物表 面。捕收 力弱的再 依靠各种作用吸附 在 已经吸附 了药剂 的矿物 表面 ,强化矿物表面的疏 水性 。穿插 型是一种捕 收剂吸附在矿物表面后 ,另 一 种捕收剂穿插吸附在矿物表面的空隙活性点上 , 增强矿物表 面的药剂 密度 。 3 . 2螯合机 理L 盟 J 螫合剂能 和金属 离子选择性地生成稳定 的螯 合 物 。但 目前用 于浮选 的螯合剂疏水基长度不够 ,导 致螯合物疏水强度难 以满足选 矿要求 。当中性油 以 范德华 力与吸附在矿物表面 的螯合剂作用后 ,矿物 图 1 8 - 羟 基喹 啉与 Z n O 螯合 图 F i g . 1 C h e l a t e d i a g r a m o f 8 -h y d r o x y w i t h Z n O 表 面的疏水 性 大大增 强 。用 8 一 羟 基喹 啉 和 中性 油 组 合浮选 氧化硫 化 混合 铅锌矿 时 ,螯合 剂 8 一基喹 啉优先与矿物表面 的金属离 子形成 如图 l的金属螯 合物。 中性油通过范德华 力与矿物表面的螯 合物疏 水端作用,吸附于矿物表面上。由于螫合剂是与矿 物 表面的金 属离 子螯 合 ,因此选择 合适 的螯 合 剂 , 可起 到既捕收氧化矿 又捕 收硫 化矿的效果 。 3 . 3 电荷补偿机理L 3 3 , 3 4 J 这一机理可用 于解 释阴离子型和阳离子型捕收 剂之 间 的组 合 。阴离 子捕 收剂 R S O 3 N a R一2 5 C 与阳离子型捕收 剂 N一 烷基 丙撑 二胺组 合 ,浮选 分 离锆英 石和 金 红 石。用 A E S 俄 歇 电 子 能谱 和 E S C A 光电子能谱 测试 发现 ,N一 烷 基丙 撑二胺 与 R s N a以 1 2组 合 时 ,药剂 在金 红石 表面 为共 吸附 ,在锆英石表 面为静 电吸 附。 当 N一 烷 基丙 撑 二胺与 R S O 3 N a为 1 6组合 时 ,N 一 烷 基丙撑 二胺全 部被 R S O 3 N a中 和 ,在 金 红 石 表 面 吸 附 的 药 剂 减 少 。因此 ,改变药剂组合 的 比例 ,可改变 药剂在矿 物表面 的吸附方式 。十二胺 与十二甘氨酸或十二酸 组合浮选萤石均可产生 良好 的协 同作用 ,十二胺与 十二甘氨 酸的组合效果更 明显。研究认为 由于十二 甘氨酸 的分子结 构特 性 极 性 头较 大 ,其在 矿物 表 面吸 附的极性 头之 间的距 离较 大 ,为十二胺之类 的阳离子共捕 收剂提 供 了吸附空间 ,增加 了矿物表 面 的吸 附密度 。吸附量试验 也证明 了这一点。 3 . 4 功能互补机理 两种具有不 同功能基 团的捕收剂组合时 ,可归 为这一类 。黄药具 有捕收力强 的特点 ,而黑药 的特 点是选择性 强 ,两者组合常会强化矿物的浮选 。黄 药是硫化 矿的有效捕 收剂 ,单 用黄药 捕 收氧化矿 , 效果一般 不理 想 ,但与脂肪酸组合时 ,氧化矿 的回 收效果 可改 善。石 碌 氧化 铜矿 采 用 。 羟 肟 酸和 氧化 石蜡 皂组 合直接 浮选 ,精 矿铜 品位接近 3 5 %, 回收率 也超过 7 0 %。 4结语 虽然捕收剂组合使用并不一定能够改善某些矿 物的可浮性 ,但它仍然是浮选药剂研究 和改善矿物 浮选性 能的重要 研究方 向。捕收剂组合时能否产生 良好 的协 同作用 ,关键 在于捕 收剂 的种 类与性 质 、 组 合的 比例 、加药 的顺序 以及矿物本身 的性质 。从 捕收剂组合使用的应用来看 ,目前 已取得 以下 几方 面的成果 。①提高有用矿物 的回收率 ;② 降低 浮选 药剂用量 ,降低选矿成本 ;③减少 有毒药剂 的用量 】 9 ~ 维普资讯 2 0 0 2年 8月 第 3 l卷第 4期 总第 l 7 5期 云 南 冶 金 Ⅵ AN 髓r AI LURGY Au g V0 I . 31 . N o 2 0 O 2 4 S u m l 7 5 或完全取代有毒药剂 ,提高选矿厂的经济效益和环 保效益 ;④为新药剂 的研制 提供 了新的思路 。 四种机理都在一 定程 度上解释了药剂之 间的协 同作用 。但 几种机理之 间并不是彼此孤立 的 ,而是 密切相关的 。不 同的机理 可从 不 同的侧面解释 同一 药剂 的组合使用 。从 目前 的机理研究来看 ,还停 留 在使用机理解 释实践的阶段 。对矿物进行 浮选 回收 时 ,药 剂的组合 使用仍需作大量 的试验筛选 。用组 合机理指导 矿物 浮选 ,仍需做许多工作 。 参 考文献 [ 1 ]阙锋 ,等 ,国外 金属 矿选矿【 J ] .1 9 9 7 , 1 7 2 4 3 3 . [ 2 ]M.S.P r a s a d,M i n e r a l s F i n e e r i n g [ J ] . 1 9 9 2 ,5 35 2 7 9 2 9 4. [ 3 ]刘述 忠 ,等 .国外金属 矿选 矿 [ J ] .1 9 9 9 ,3 6 3 3 3 3 6 . [ 4 ]刘述 忠 .昆明理 工大学 硕士论 文 【 D] .1 9 9 9 .4 . [ 5 ]骆兆 军 ,等 .云南冶 金 [ J ] .1 9 9 4 , 2 1 7 2 0 . [ 6]徐 晓军 .中南工 业大学 硕士 论 文 D] .1 9 8 6 .6 . [ 7 ]见百 熙 .浮选药 剂 【 M] .北 京 冶金 工业 出版社 .1 9 8 1 . [ 8 ] HA.矿 冶 【 J ] .1 9 9 8, 2 2 1 2 6 . [ 9 ]王 国祥 .矿冶 工程 [ J ] .1 9 9 2, 3 6 0 - 6 3 . [ 1 O ]谭欣 ,等 .矿 冶 [ J ] .1 9 9 7, 3 3 2 - 3 6 . [ 1 1 ]田忠诚 .有色金 属 [ J ] .1 9 6 4 , 9 1 0 - 1 5 . [ 1 2 ]王 孝愈 .有 色金属 选矿 部分 [ J ] .1 9 9 7, 1 4 2 - 4 4. [ 1 3 ]崔 金祥 .有 色金属 选矿 部分 [ J ] .1 9 9 7, 1 3 3 3 7 . [ 1 4 ]李 冰杰 .国外 金属 矿选矿 [ J ] .1 9 7 7 , 1 2 5 9 - 6 0 . [ 1 5 ]简讯 .国外金 属矿 选矿 J ] .1 9 8 4, 9 5 3 5 4 . [ 1 6 ]朱 建 光 .有 色金属 选矿 部分 【 J ] .1 9 8 0 , 6 2 0 - 2 3 . [ 1 7 ]M.S .P r a s a d ,M i n i n g E n g i n i i . g[ J ] .1 9 9 1 , 1 1 2 9 - 1 3 3 . [ 1 8 ]刘 朝 明 .云南 冶金 J ] .2 0 0 0 , 6 1 3 1 4. [ 1 9 ]昆 明冶金研 究院 药剂室 .有 色金属 [ J ] .1 9 8 0, 2 4 l _ 4 5 . [ 2 o ]叶雪 均 .有色金 属 选矿部 分 [ J ] .2 0 0 1 , 2 1 - 5 . [ 2 1 ]韦华 祖 .有色金 属 选 矿部 分 J ] .1 9 9 8 , 6 7 - l 1 . [ 2 2 ]L.E v a r a d .e t a 1 .i b i d [ J ] .1 975 , 3 6 5 5 6 7 0. [ 2 3 ]羊依 金 ,等 .有 色金属 选 矿部分 [ J ] .1 9 9 2 , 2 5 - 8 . [ 2 4 ]T t i p H O B ,A.A.r u t p .I -h e r .M e T J ] .1 974 . 9 8 3 8 4. [ 2 5 ]赵援 .有 色金 属 [ J ] .4 5 4 3 6 - 4 O . [ 2 6 ]郑伟,等.云南冶金 J ] .1 9 9 9 , 3 2 3 2 6 . [ 2 7 ]徐 晓军 .中 国有 色金 属学报 J ] .1 9 9 3 , 1 4 l 4 .4 . 【 2 8 ]夏春华.首届研究生学术研讨会论文集 上 [ C ] .1 9 8 7 2 6 l 一 2 7 6. [ 2 9 ]王艳 .有色 金属 选矿部 分 [ J ] .1 9 9 5, 3 2 8 3 1 . [ 3 0]高 桥克侑 .国外 金属 矿选矿[ J ] . 1 9 8 5 , 3 1 7 24. 【 3 1 ]刘德全.中国有色金属学报[ J ] .1 9 9 2 , 3 2 5 2 9 . [ 3 2 ]吴 多才 .国外 金属矿 选矿 [ J ] .1 983 , 1 2 4 I 2 6 . [ 3 3 ]卢 文光 .矿冶 工程 [ J ] .1 9 9 3 , 3 4 l 4 4 . 1 3 4 j C.H e l b i g .e t a 1 . I n t .J .Mi n .P r o c e s s 【 J J .1 9 9 8 ,5 3 1 3 5 1 44. ’ 上接第 l 6页 5 经济效益分析 设备的更新 ,对降低成本 、挖掘内部潜力占了 重要 的位置 ,对企业 的发展起 到了推动 作用 ,从表 3及表 4可看 出 ,跳汰作业 回收率有 明显提 高 ,精 矿质量符合冶炼要求 ,每年 可多回收锑精 矿金属和 增 加产值 。 20 6 结语 设备更新后 ,通过近几年的生产实践证明,改 造是成功的,不仅产品质量满足要求 ,而且精矿产 率、作业效率明显提高 ,从而延长了矿山的服务年 限 ,极大的提高了资源利用率,为企业带来显著的 经济效益 。 维普资讯
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