氰化脆硫锑铅矿和磁黄铁矿选择性分离.pdf

第 35 卷第 3 期 2004 年 6 月 中南大学学报 自然科学版 J .CENT . SOUTH UNIV . SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol .35 No 3 June 2004 氰 化 脆 硫 锑 铅 矿 和 磁 黄 铁 矿 选 择 性 分 离 张 芹, 胡岳华, 顾帼华, 徐 竟 中南大学 资源加工与生物工程学院, 湖南长沙,410083 摘要 为了更好地分选磁黄铁矿和脆硫锑铅矿, 研究了磁黄铁矿和脆硫锑铅矿在乙黄药体系下的浮选行为, 并选用 氰化钾做调整剂进行选择性分离浮选试验, 通过红外光谱测定矿物表面与药剂的吸附产物。研究结果表明 在 pH 值为 2～ 11 时, 磁黄铁矿和脆硫锑铅矿二者浮选行为相似, 均有良好的可浮性; 氰化钾可以很好地分离脆硫锑铅矿 和磁黄铁矿; 氰化钾在脆硫锑铅矿表面未发生吸附, 而在磁黄铁矿表面发生吸附, 生成铁氰配合物, 从而抑制了磁 黄铁矿的上浮。 关键词 脆硫锑铅矿;磁黄铁矿;选择性分离;浮选 中图分类号 TD923文献标识码 A文章编号 1672  7207 2004 03  0372  04 Selective flotation separation of jamesonite from pyrrhotite by potassuim cyanide ZH ANG Qin,H U Yue  hua,GU Guo  Hua,XU Jing School of Resources Processing and Bioengineering,Central South University,Changsha 410083,China Abstract The flotation behavior of jamesonite and pyrrhotite in the presence of ethyl xanthate was investigated . The results show that both jamesonite and pyrrhotite exhibit better flotability when pH 2～ 11 . Their flotation behavior are similar . The selective flotation separation of jamesonite from pyrrhotite was made by using potassuim cyanide KCN as a depressant . Potassuim cyanide could be adsorbed on the surface of pyrrhotite,and this leaded to the ation of hexacyanofer  rate,so depressing the flotation of pyrrhotite,but potassuim cyanide could not be adsorbed on the surface of jamesonite . The surface reaction product between mineral and KCN and the action mechanism were discussed by Fourier  trans  infrared spectrum FTIR. Key words jamesonite;pyrrhotite;selective separation;flotation 我国广西省的多金属硫化矿床中, 磁黄铁矿和 脆硫锑铅矿常常共生, 将二者分离较困难。关于磁 黄铁矿表面氧化及浮选行为, 一些研究者通过 X 射 线光电子能谱 XPS 、 循环伏安测试及化学分析等 多种方 法 考察 了 磁黄 铁 矿表 面 的 反 应及 反 应 产 物 [ 1 4]。研究结果表明, 若将磁黄铁矿放在空气中, 则其覆盖有缺铁硫化物晶格的表面将立即被氧化而 生成多分子层的铁 Ⅲ 的氢氧化物, 而且随着氧化 时间的延长, 其表面金属含量将降低, 这在一定程度 上改变了磁黄铁矿的结构, 具有化学计量的硫化矿 与表面已形成稳定硫化物相的硫化矿有明显差异。 G .W .Heyes 等 [ 5 ]提出, 磁黄铁矿适度氧化可在无 捕收剂存在的条件下呈现良好的可浮性, 并在磁黄 铁矿表面可取出中性硫, 认为元素硫是造成磁黄铁 矿无捕收剂上浮的主要疏水体。而另一方面, 则认 为 在 常规 浮选 中过 度氧 化会 抑制 磁黄 铁 矿的 上 收 稿日 期 2003 - 07 - 21 基 金项 目 国家自然科学基金资助 项目 50234010 ; 高等学校优秀青年教师教学 科研奖 励计 划项目 2002 作 者简 介 张 芹 1966 - , 女, 河 北晋州 人, 中南大学博士研究生, 高级 工程 师, 从事矿 物加 工理论 与工艺 研究 论 文联 系人 张 芹, 女, 高级工程 师, 博士研 究生;电话 0731  8879815 O ;E  mailzq81219074 163 .com 浮 [ 6]。X .Cheng 等[ 7 ]对磁黄铁矿在自然 pH 值时无 氧溶液中阴极反应行为的电化学进行了研究, 结果 表明, 无捕收剂时磁黄铁矿不能浮选。当乙黄药为 捕收剂时, 浮选回收率随阴极极化强度的增加 电位 负值 越 大及 极 化 时 间 的 延 长 而 降 低。 A . M . Buswell 等 [ 8 ]通过分析浮选回收镍及铂族金属时的 磁黄铁矿浮选电化学行为, 指出磁黄铁矿与黄药作 用表面生成物为双黄药; T .Lager 等 [ 9 , 10 ]对脆硫锑铅 矿的浮选行为及特性进行了研究, 结果表明脆硫锑 铅矿在一定程度上可无捕收剂浮选, 并且在以黄原 酸盐为捕收剂时, 在自然 pH 值下, 可浮性好, 而且 可用重铬酸盐进行抑制。但这些研究者所研究的脆 硫锑铅矿是以杂质的形式存在于黄铜矿中的。他们 还指出, 脆硫锑铅矿的浮选行为与方铅矿和辉锑矿 相比更像方铅矿的浮选行为, 当铅的品位较高时更 是如此。 在此, 作者研究了磁黄铁矿和脆硫锑铅矿的浮 选行为。用氰化钾做调整剂, 对 2 种矿物选择性分 离浮选进行研究, 并通过红外光谱检测表面的生成 产物来探讨 2 种矿物选择性分离浮选的机理。 1 实验方法 1 .1 实验矿样与药剂 实验用的磁黄铁矿和脆硫锑铅矿均取自广西大 厂 100 号和 91 号矿石, 矿物经手选、 除杂后, 又经瓷球 磨矿、 干式筛分, 得到粒径小于 0 .1 mm 矿样用于浮 选。本研究所用磁黄铁矿通过化学分析, 化学计量式 为 Fe0 .88S, 矿样纯度为 93 .86, 脆硫锑铅矿纯度为 96 .10。 实验所用药剂除起泡剂丁基醚醇为工业级外, 其他均为分析纯。实验用一次蒸馏水配制各 pH 缓 冲溶液。缓冲溶液配制的原则是尽可能选择最低的 缓冲试剂浓度而又不失缓冲能力 [ 11]。 pH 2 .2 的缓冲溶液用 HCl 配制; pH 4 .7 的 缓冲溶液用 HAC NaAC 调制; pH 7 .0 的缓冲溶 液用 Na2HPO4 K H2PO4调制; pH 8 .8 的缓冲溶 液用 NH3 H2O NH4Cl 调制; pH 11 的缓冲溶 液用 Na2CO3 NaHCO3调制; pH 值为 12 和 12 .7 的缓冲溶液用 NaOH 配制。 1 .2 实验方法 单矿物浮选试验选用 25 mL 挂槽式浮选机, 每 次矿样 2 .2 g, 试验前矿样放入烧杯加 50 mL 一次蒸 馏水在 JCX  50W 型超声波中清洗 5 min, 澄清, 倒去 上面悬浮液, 将矿样用相应 pH 值的缓冲溶液转移 到浮选槽中, 实验浮选流程如图 1 所示。 浮选回收率 R 按下式计算 R m1 m1 m2 100。 其中 m1和 m2分别为泡沫产品质量和槽内产品质 量。 人工混合矿分离浮选试验选用 50 mL 挂槽式浮 选机, 将 2 .2 g 脆硫锑铅矿和 2 .2 g 磁黄铁矿分别用 超声波处理, 然后混合在一起进行浮选, 将实验产物 过滤、 烘干, 用磁铁将磁黄铁矿吸出, 称重, 分别计算 回收率。 将 0 .7 g 矿样加入含有相应药剂的 20 mL 溶液 中, 在研钵中搅拌研磨 15 min, 静置 15 min, 过滤, 用 相应 pH 值缓冲溶液冲洗 2～ 3 次, 于真空干燥。将 样品放入 NEXUS 470 型红外光谱仪中, 采用漫反射 法检测样品的红外光谱。 图 1 实验浮选流程 Fig . 1 Flotation tests flowsheet 2 结果和讨论 2 .1 浮选试验 2 .1 .1 脆硫锑铅矿和磁黄铁矿的浮选行为 脆硫锑铅矿和磁黄铁矿浮选回收率与 pH 值的 关系如图 2 所示。由图 2 可见, 在乙黄药 KEX 体 系下, 在整个 pH 值范围内, 脆硫锑铅矿和磁黄铁矿 均有很强的可浮性。当 pH 12 时, 二者浮选回收 率均有所下降。由此也可看出, 2 种矿物的浮选行为 相近, 要将两者分离比较困难。 373第 3 期 张 芹 , 等 氰化脆硫锑铅 矿和磁 黄铁 矿选择 性分 离 c KEX 1 10- 4mol/ L 1脆 硫锑 铅矿;2磁黄铁矿 图 2 pH 值对脆硫锑铅矿和磁黄铁矿 浮选回收率的影响 Fig . 2 Flotation recovery of jamesonite and pyrrhotite as a function of pH 2 .1 .2 氰化钾对脆硫锑铅矿和磁黄铁矿浮选行为 的影响 为了选择性分离脆硫锑铅矿与磁黄铁矿, 考察了 KCN 对这 2 种矿物浮选行为的影响 见图 3 。由图 3 可见, 当用 KCN 做调整剂时, KCN 对脆硫锑铅矿的可 浮性几乎没有什么影响, 而对磁黄铁矿强烈抑制。 KCN 用量对这 2 种矿物可浮性的影响 如图 4 所示 。 可 见 , 在 pH 值 为8 .8时 , 随 着 KCN 用 量 的 c KEX 1 10- 4mol / L; c KCN 8 10- 5mol / L 1脆 硫锑 铅矿;2磁黄铁矿 图 3 氰化钾对脆硫锑铅矿和磁黄铁矿 浮选行为的影响 Fig . 3 Flotation behavior of jamesonite and pyrrhotite as a function of KCN pH 8 .8 1 脆硫锑 铅矿 ;2磁黄铁矿 图 4 氰化钾浓度对脆硫锑铅矿和 磁黄铁矿浮选回收率的影响 Fig . 4 Effect of KCN concentration on flotation recovery of jamesonite and pyrrhotite 增加, 脆硫锑铅矿可浮性基本不变, 甚至还有所加 强; 而 对 于 磁 黄 铁 矿, 浮 选 回 收 率 明 显 下 降。 当 KCN 浓度达到 8 10 - 5 mol/ L 时, 磁黄铁矿被完全 抑制。 2 .1 .3 人工混合矿分离试验 对脆硫锑铅矿和磁黄铁矿人工混合矿进行分离 实验, 试验结果见表 1。 表 1 人工混合矿浮选分离实验 Table 1 Separation tests of mixed ore samples 实验编号 回收率 / 脆硫 锑铅矿磁黄铁 矿 194 .017 .58 293 .648 .16 390 .785 .45 493 .554 .18 590 .988 .58 由表 1 可见, KCN 可以很好地分离脆硫锑铅矿 和磁黄铁矿。 2 .2 机理讨论 图 5 和图 6 所示分别为脆硫锑铅矿与磁黄铁矿 的红外光谱图。由图 5 可见, 当 pH 8 .8 时用 KCN 作调整剂, 即使氰化钾的浓度高达 5 10 - 3 mol/ L, 脆硫锑铅矿的红外光谱图基本没有变化, 表明 KCN 未能在脆硫锑铅矿表面发生吸附, 生成新的物质, KCN 对脆硫锑铅矿不产生抑制作用; 由图 6 可见, 在 磁 黄 铁 矿 表 面,生 成 的 双 黄 药 特 征 峰 在 1 021 cm - 1 和 1 240 cm - 1 处, 随着 KCN 浓 度的 增 大, 特征峰强度减弱, 直至消失; 而在 2 090 cm - 1 处, 反射峰增强, 这表明 KCN 在磁黄铁矿表面与乙黄药 473中南 大学 学报 自然 科学 版 第 35 卷 产生了竞争吸附, 生成铁氰配合物, 由于其溶度积很 小, 沉淀附着于矿物表面, 阻止乙黄药与矿物作用, 从而受到抑制, 不能上浮。A .G .Sharpte [ 12 ]通过研 究认为[ Fe CN6] 4 - 和[ Fe CN6] 3 - 特征峰出现在 2 098 cm - 1 和 2 135 cm - 1 处。 pH 8 .8;c KEX 5 10 - 3 m ol/ L 1 c KCN 0;2 c KCN 5 10 - 3 m ol/ L 图 5 脆硫锑铅矿红外光谱图 Fig . 5 FTIR reflection spectra of jamesonite pH 8 .8;c KEX 5 10 - 3 m ol/ L 1 c KCN 0;2 c KCN 5 10- 4mol/ L; 3 c KCN 1 10 - 3 m ol/ L;4 c KCN 5 10- 3mol/ L 图 6 磁黄铁矿红外光谱图 Fig . 6 FTIR reflection spectra of pyrrhotite 3 结 论 a . 在存在捕收剂时, 在整个 pH 值范围内, 脆硫 锑铅矿和磁黄铁矿均有良好可浮性, 但当pH 12 时, 浮选回收率开始下降。 b . KCN 可以很好地分离脆硫锑铅矿和磁黄铁 矿。CN - 在脆硫锑铅矿表面不会与乙黄药发生竞争 吸附; 而在磁黄铁矿表面, 则生成铁氰配合物, 阻止 乙黄药与磁黄铁矿发生作用, 从而使磁黄铁矿受到 抑制, 达到选择性分离的目的。 参考文献 [ 1] uckley A N,Woods R . X  ray photoelectron spectroscopy of oxidized pyrrhotite surfaces,Ⅰ exposure to air[ J]. A ppl Surf Sci,1985,22/ 23280287 . [ 2] uckley A N,Woods R . X  ray photoelectron spectroscopy of oxidized pyrrhotite surfaces, Ⅱ exposure to aqueousolutions [ J]. Appl Surf Sci,1985,20472480 . [ 3] amilton I C,Woods R . An investigation of surface oxidation of pyrite and pyrrhotite by linear potential sweep voltammetry [ J]. J Electroanal Chem,1981, 118 327343 . [ 4] teger H F . Oxidation of sulfide minerals,VII effect of tem perature and relative humidity on the oxidation in of pyrrhotite [ J]. Chem Geol, 1982,35281295 . [ 5] eyes G W,Trahar W J .Proceedings of the international sym posium on electrochemistry in mineral and metal processing [ J]. Electrochem Soc Inc,1984, 10 219287 . [ 6] utherland K L,Wark I W . Principles of flotation [M]. 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