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矿物连生体对浮选行为的影响 D . N . Sutherland 等 〔 提要〕 自动定量的矿物学方法已用于研究 简单硫化矿的 浮选 行为 。 用常 规 方法测定了粒级矿物的 分 批 浮 选动力 学 , 而产品的解离特性 则以扫 描 电镜定量测定 物 料 法QEM 申 SEM 进行研究 。 这 样 就能够确 定 每一粒级 和何一颗 粒所含 矿 物 的浮选 效果 。 在 考 查 某一选 矿厂再处理 流 程时也 得到类似 的结 果 。 在 这 两 种 情况 下都发 现 浮选 是有效 的 , 即使 该 矿粒 中 可浮 矿物的含量很少1 0肠也如此 . 本工作 研 究了矿粒 粒 度 、 矿 粒中的矿物 含 量以及矿 粒 表面的矿物含量对浮选 的影响 。 前言 通常认为 连生体的浮选度速 在易浮矿 物 单体和 不浮 脉石矿 粒之 间 , 这 种想法促成了 许 多选矿厂的流程设计 . 由于确信连生体浮 选 较慢 , 并 富集在从 精选 尾矿和扫选精矿获 得的 “ 中矿 ” 里 。 进 一步磨 矿是有益的 , 所 以 , 这 种 “ 中矿 ” 常 常送去再 磨 。 可是 , 几乎 没有人报道 哪个选矿厂或实验 室对连 生体的 行为 进行过系统的研究 。 其主要原因在于自 动定量的应 用矿物学发展以前 , 难于进 行这} 项工作 。 光学显 微 技术是 能够用来 研究比较 复杂 的体系的唯一工具 , 通用 于定 性测定各 选矿 厂矿 流 中样品的连 生度 , 指导 选矿厂生产 实 践 。 但是 , 欲作出定 量测 定 , 必需用 人工计 数大量的矿 粒 , 而这项工 作既 乏味又辛苦 。 S t eine r 用这些常规 方法基于l万多 曲线c表示 从含黄 药 、 硫代 硫 酸盐和 MIBC的尾矿浆中除 去MIB C的表观速率 。 这 一速率明显地低于前者 , 而 且MI BC的表 观浓度在 开始时实际 上是增加了 。 这是由于 分 析方法 中乙醇起了千扰作用 。 例 如IOp pm 乙钾黄药分解 产生的乙醇与lppm MIB C等 值 。 溶液酸化和充气 氧化过程 中黄药都 要分 解出相应 的醇 。 于是曲线 c 的第一个峰值就 可 能是 由溶液酸 化后黄药衍 生的醇 引起的 。 第二个峰值是 由黄 药氧化方程5时生成 的醇 引起的 。 黄药 酸化生成醇 的干扰可从 紫 外吸收 光 谱图的形 状来证明 。 结论 在 氰 化和炭 浆法提 金之前采用亚硫酸盐 和空气氧化 除去溶 液或矿浆中的黄药 , 一般 地说是有利的 。 在 硫 代硫酸盐存在下 , 生 成一些黄原 酸 基硫代硫 酸盐 。 用亚硫酸盐和空气来 氧化 时 , 此物质具有相当强 的抗 氧化性 , 需要 氧 化sh才能破坏它 。 在 氰化之前 , 这种 物 质 应 当除去 , 因为它提供了一 种不希望 的黄药 “ 储存器 ” , 当加入氰 化物 时 , 它又把 黄药} 释放出来 。 MIB C是一种普通的起泡剂 。 它也不容 易被 亚硫酸盐和空气氧化 。 但由于 空气通过 系统扩 散 , 能把它从矿 浆中除去 , 所需时间 相 当于 氧化黄原 酸基 硫代 硫酸盐的时间 。 高世 章 译刘汉 钊校 一一‘是蘸 厌莉壶丽弄杯孽 蔽叭而履东 丽而i二杯百丽矿百蔡蔽巍毓 j6 . 颗矿粒的计数 , 对一个大型选矿厂进行 了研 究 , 其结果查 明了矿粒 粒度 、 捕收 剂的添 加和 连生体对 矿粒 浮选的影 响 。 在添加适 量捕收 剂的条件下 , 矿 粒的浮选效果随矿 粒 中可浮 矿物含量的增加而 逐渐提 高 。 在 药剂用量极 大时 , 发现 甚至 矿粒中含 有1 0肠的可 浮矿物 时 , 浮选效果 都 很好 。 J oh n s o n 也用 常规 的 矿物学方法研 究j ’Is . 山铅锌选 矿厂的浮选 情况 。 他用定期选 取的结果 进行 矿物 平衡计 算 , 并借助于矿 粒计数测量 , 将 矿物流再 进 一步细分为不同的连生体 类型 , 例 如 单体 方铅矿 、 方 铅矿与 闪锌 矿的连生体 等 。 自动定量 矿物学为这项研 究开辟了新的 可能性 。 现在 , 已经出 .现 能 使需 要 的大量数 据在 短时 间 内收集的仪器和技术 。 这 些仪器 和技术 建立在 电子束而不是光 学方 法 的基 础 上 , 能根据 自动程 序定量评估组 成矿 粒的成 分及结构 。 Joh nso n 和J o, et t 应用扫描电镜 定量测定物料法 对一段铅粗选的浮 选进 行了 研究 。 他们 能计算方铅矿及不同方铅 矿含量 O一1 0 肠 、 1 0一2 0肠等的连 生体物料的 平衡 。 只有这种形式 的平衡出现 , 才 能确定 连生体的浮选行为 。 在一个大型选矿厂的研 究中 , Pet r u k和S c hn ar r 使用加拿大 矿 物 与能源研 究 中心的自动 定量系统 研究 布 伦瑞 克选冶厂浮选流程 。 结果 证明单 体矿 粒的回 收爽总是比同名矿物连生体的回收率高 。 本文报道在硫化矿浮选 研究 中的一些前 期工作成果 。 已研 究成 功了一 个在 闭路控 制 实验主条件下和正规 选矿厂生产实践 中工作 的简鱼只统 , 这样就能够确定连 生体 中可浮 矿物的含量对浮选特 性的影响 。 本文侧重报 道其 几;葵的 发现 。 取 该矿 样是 因为它是容易得到 的 最简 单 矿 石 , 而 且还具有另一个优点黄铜矿是 一 种天然可浮矿物 , 因此在实验室研究 中可以 避免因添加 捕收剂所 引起的麻烦 。 用 取 自该选矿厂棒磨机给矿 的 试样进 行 实验室磨矿和浮选试验 。 实疆室分批浮选试 验 程 序按标准 的联 邦科学与工业研 究组 织通 用的方 法进行 。 浮 选试验中不加 任何 捕收剂 , 各精 矿刮泡时间为。一o . sm i n 、 0 . 5一1 . 0 m in 、 1 . 0一2 . omin 、 2 . 0一4 . omin 及4 . 0一 8 . omin 。 所得产品称重 、 烘干 、 再称 重 、 分 级 , 将大于旋 流水析 器5号圆 锥的溢 流 黄 铜矿粒度为8 . 6协m 全部用扫描 电镜 定量 测 定物 料法进行分析 。 工业 性研究包括 全面考 察在加捕收剂 的 正规 条件下 , Lyel l矿山各浮选 作业 的分选 J清况 。 产品的物料平 衡是以原 矿分析为基 础 , 然后对各作业 得到的样品进 行分级 和分 析 。 目前使用扫描 电镜定量测定物料法进 行 分 析 。 浮选 流程如 图1所示 , 其中有一给入 再 处理 流程 的再磨磨机 。 最初 的兴趣 集中在 这一 再 处理作业 , 因为 预计 连生体矿 粒可能 在这 一区域集 中 。 以下讨论的是再 处理流程 的结果 。 汉 母 一施尾 矿 己己己 试验方法 研完所 少{1的i式样取自T a sma n ia 的L y。- n矿山 . 矿石的主要成 分为 黄铜矿 、 黄铁矿 - 和石英 , . 其解离粒度 范围为5 0一 150件m , 选 图I L了el l矿山标明取样点的浮选流程 实验室试验结果 扫描电镜定量测 定物料法 按线扫描方式 进行 , 这 意味着 对 任意粘在环氧树 脂 上的矿 粒光片作大面积 空 间直线 扫描 , 由于使用这 种 方法 , 每 单位 时间观察矿 粒 的数目比分析 全部矿粒切面积时 更多 。 即使如此 , 作二者 发 现 , 当用可浮矿 物含量相差1 0 肠 的范围来划 分矿粒的级别时 , 某些解离级别 中矿粒的数 目很少 , 尤其是尾 矿试样 。 所以 , 在大多数 情 况 下 , 都 需要使 用 较宽的级别 , 即O肠 、 0 一30肠 、 3 0一60肠 、 6 0一9 0肠和9 0一1 00 肠 , 由于这 些宽 级别的应用 , 可以得到较好 的质 量平衡 。 每个粒级的浮选结果用各 粒级剩余 率与 时 间 的关 系 曲线来 表示 。 为了方便 起见 , 在 对数线 性座 标 纸上绘制 这种衰减 曲线 , 以观 察它是否属于一 阶 浮选 行为 。 图2表 示粒度 为3 2一2 4 件m 黄铜矿的典型 结果 。 由图可见 , 所有粒级 的浮选行为都 非 常一致 , 并且 没有 一条衰减曲线是 直线 , 说明任何时候都不是 单组分所观 察到 的一阶浮选行为 。 再则 。 对 每一粒级来说 , 当连 生体里的黄铜矿组分增 加 时 , 除个别外 其浮选效果稳定上升 。 下降 。 不 同黄铜矿含 量的连生体 , 曲线形捉 与纯黄铜矿曲线相似 。 由图3可知 , 已单体解 离 的物料回收率最高 , 而其 他连 生体 的回收 率则 随连 生体 中黄铜犷组分的减 少而依次降 低 , 其 中值 得注意的是 , 最 低一类含0一30 肠 黄铜矿的连 生体其回收率比不含黄 铜矿 脉石的回收率高得 多 。 在连 生体 中需要 有 很 少的黄铜矿来 诱 发较 好的 可 浮性 。 图 3示出 矿粒 粒度的影响和连 生体 中矿物 含量 的影响 之间的相互关 系 。 对120卜m已完 全单 体 解离 的矿 粒 , 浮选s mil n后可 能获 得的最 大回收率 为80 , 而l。拼m才完全单体解离 的矿粒 , 含4 0肠黄 铜 矿的连生体 就可达到这 个回收率 。 柳 9 0e o 悦 7 06 0引 叨 加2 o 次 † 升斌 、 包 忽 映 奋 如 条 旬 留 吐 不 l . 0 郎 .0 20 0 0,00 仑OC 来七 护乞 形m〕 l 5O 0 , r 印 一火比青 痢矿 拼架 百鲜 月气 图3 分批 浮 选smi n后矿粒粒度 和连 生体的矿物含t 对回收率的影晌 咖 洲 O , 口5介 乡巧7 日 时向 。 f。 图2 CSICSZ粒级 32一24 件m 黄铜 矿 的分批浮 选结果 各种粒 度的黄 铜矿连生体的浮选结果 见 图3 。 以纯黄铜矿来 说 , 在1 0一3 0 件。范 围 内回收 率很高 ; 但 在粒度增粗 后 , 其回收 率 遗憾的是对 含0一3 0肠黄铜矿的连 生体 未能做更 详尽的研究 , 来确定是 否存 在一个 强化浮选 所 需的黄铜矿最低含量 。 在 绝大多 数粒级中 , 数据 太少以致不允许作 更 精确的 再分 类 , 但 在CS I 粒级旋 流水 析器的第一个 圆锥产品3 8一3 2 拼m 粒级的黄铜矿由于 它 是 刚从筛分改成 旋流器分级 的产品 , 重 矿物 加迅速 。 黄铁矿看上去 很不活泼 , 虽然比脉 石矿 物好 一些 , 但还需要进 一步观测 , 以证 实这些 发现 。 很清楚 , 即使在 这样的简 单体 系 中 , 矿 粒的组成对有价 矿 物的浮选都 具有 重大 意义 。 哥牟 万 嘴樱 部分得到 重力富集 。 在这个级别 中各种含量 的黄铜矿连 生体数 量都大量增加 , 所以有可 能进行 更精确准确的平衡 . 图4表 示这 一粒级连生体 中黄铜矿 含量的增加在分批 浮 选。 . 5. i n和s mi n后对回收率的影响 。 由图4可见 , 甚至含0一1 0 黄铜矿的 矿粒 , 其浮选回收率也比不 含黄铜矿 的矿 粒 显著增高 。 似乎微量 的黄铜矿都 足以诱发很 好的可浮性 , 并且 黄铜矿 含量进 一 步增加将 会使回收率稳 定增加 。 卜卜一 _ _ { { { . . . 写派而神荡丽丽币币 长长一一少 - - - 卜卜二二二丁芦一 . . . 丫丫幕二二节一一 仪仪 ’ , 一戈 不 一 .- - - 几几 .卜, 口. 曰.‘. 一 , , 连生休中的衡锅扩含t ‘, 0 一 2,寿6口t . 时 一 可 爪‘n 图5含6 0一的 肠黄铜矿 的 一 3 8 卜m CS I 粒级 黄铜矿粒度为3 2 协I n 中其他矿种对分批浮选的影晌 l f | L ‘卜丫卜Š 知的朋神叨 八 决 爷娜 回场塞雄 图4 一 38卜二 CS I 粒级黄 铜矿粒 度为3 2林m 连生体中黄铜矿矿 物含且对分批浮选回收率的影晌 根据该矿石中存在的其他 成 分再进 一 步 吩析所得 到 的数据 。 该矿石含有的主要矿物 为贡铁犷 、 黄铜 矿 、 微量其 他铜 矿物如 , 班翔矿 、 辉铜矿 、 石英和硅 酸 盐矿物 。 在 斌洲, 切 , 将最后 两种 脉石矿物及所发 现的 其他一组矿物加 在一起 , 总共将矿物分成四 组青铜 矿 、 其他铜矿物 、 黄 铁 矿和脉 不 。 按非黄铜矿物的含量为基 础 , 再进 一步 对不同含量黄铜 矿连 生体进 行 分类 。 根抿矿粒中是 否含有 其他矿 物 , 也对每 个特殊的黄洞矿含量级别进 行了分类 。 含6 0 一9 0肠黄铜矿的CS I 粒 级结果如图5所 示 。 该级别 矿粒灼浮选行为看上去 很大程度上取 决于连生 的其他矿物 。 特别是 “其他铜 矿物” 有一定的可浮性 , 所以含有 “其他 铜矿物” 的连生体比含脉石或黄铁 矿的连 生体浮选更 对以表面 组成为基础进行矿粒分类的类 似 情况进行了深 入研究 。 之所以这样做 , 是 因为浮选是一种表面 过程 , 表面 组成会控制 矿物的可浮性 . 矿 粒分 为解 离的或 不同种类 的二元集合 体 , 其浮 选行 为总的来说 与 上述 以体积 组成为基 础进 行分 类所得 的结果是一 致的 。 这表明该矿石 的结 构简单 , 但不应把 它看作 一个通用结论 。 工业性试验结果 对再 处理 流程如图1 的样品 , 用扫 描电镜定量 测定 物料去进行分析 , 以测定在 加捕收剂的 工业条件下不同组成矿粒的浮选 回收率 。 在这 种情况下 , 进 行矿粒切面的全分 析 , 根据其面 积评 定矿 粒的组成 . 将连生体 矿 粒象 前 述方 法一样分 类 , 作不 同 组成类别 的质量平衡 , 计算再处 理流程各种连生体的 回收率 。 再 处理 流程的质量平 衡如附表 所示 。 由 附表看 出 , 其质量平 衡只是 达到中等 水平 。 这 再度表明在定量 分析中所 计数的矿 粒数目 限制了质量平衡的可靠 程 度 , 因此 , 这个阶 段的结果必 须谨慎处 理 。 目前正在继续进 行 这一研 究工 作 , 目的在于得到更 可 靠的数 据 。 回收率计 算的结果 见图6 。 由图6再次 观察到 , 含少量黄铜矿的矿 粒具有 很 高的浮 选回收率 。 不 论矿 粒 粒度如 何 , 只要连生体 里黄铜矿的含量大于4 0肠 , 那么在处理流程 中这种连生体几乎都是可 浮的 。 曾经尝试过 将黄铜矿 含量再细 分为最低的类别 , 发现甚 至矿粒含 黄铜矿 小于3肠 , 仍 然有 很强的浮 游 趋势 。 这些 结果不仅验证了实验室的结 果 , 并 表明为了使连生体获 得浮选 , 在其中 含有极少量黄铜矿是必要的 . 附 表再 处理流 程 的质 t 平衡 粒度林m 连 生体中黄铜矿含量肠 0一1 0 } 10一2020一3 0 一 30一4 04 0一5 0 50一6 0 1 60一7 0 1 70一08。一909 0一1 00 一一 5, 一150 给矿 产品 比率 } 5 ⋯ 8 6 , 6; 1 _ 12 1 . 12 15 2 1 1 . 通 0 3 1 2 3 1 8 石 。 50 11 3 。 67 l 1 5 . 50 0 00 . 7 5136 . 九七, ” 0 山七 .主 , 曰.甘 24一53 给矿 产品 比率 7 05 ⋯ 、 “02 52,{ 1 34 50 7‘; { 1 51 50 5 1 { 28 8 0 。 75}0 . ;6 1 、4翻 2 。 922 。 17 0 . 6 . } 1 . 271 2二33 . ‘ o { i二2 一 ; 2一2‘ 一下 一 一 给矿 产品 比率 10 11 1 。 10 0 . 5911 . 29 J 1 . 65 ’ 1 . 2 61 0 . 54 0 . 81 0 . 吕7 4 322 2 60 3 12 1 ‘ 4 01 . 通 1 一 .一12 淤 . 55 . 7。 点 3 1 . 5。 1 1 5。 . 2 。 ;厂 “ , 4 { . 3 0 习 歌 。 阵 , ‘ 讯 。 1 孜 1{ 讯 7 讯 } 丫1 . 5 几汰 注 质量平衡单位为1 0 4 数 量级 。 讨论 自动定量矿 物学使得在 实验室 和选矿厂 - 里确定硫 化 矿的浮选行为与矿 粒 组成间的函 数 关系成 为可能 。 对矿粒中含微量黄铜矿都 会引起 矿 粒易 浮的论点 , 实验室和 工厂的结 果是完全一 致的 。 在 实验室天然可 浮 矿物和 需要加药剂的选矿厂再处理 流程中都发 现 这 种情况 。 没有证据说明有一个在此 数值下就 不发 生浮选的临 介 值大于O肠的 其他 值 存 在 。 因 此 , 再磨的作用 必须 视作增加 犷粒的可浮性和降低 连生体的比例 , 而不是 使以前不 浮 的矿粒成 为可浮 。 矿粒 粒 度和矿 粒组成是 相互影啊的 , 两 者似乎都比较重要 。 大于10 。卜m左 右困犷 粒 , 即使全部单体 解离 , 其回收率也会 降 的矿粒模 型 , 测 定了真实 的解 离程 度 。 虽然 这 种计算方 法 改变了所得 结果 的数值 , 但浮 选 行为的总形式是不变的 。 当立恢逻辑 转化 的事种方法构成 一个活铁的研究课题 时 , 可 以感觉到 , 以直接测量 方式报道的结果 是最 好的 。 结论 瑰衡铜 矿 , . 。一。名奔喇矿 之篆篡要摺茶 阴 9 05 0 ,. 0 刻 | 动|叶1件 、 ƒ次 井梦 日 公 勺班松 OL -二 占 乃乃 fo SO f口D 垃皮 严咐 厂 ,。 图6再处 理流程的浮选回收率 低 , 因此在粗粒浮选 时 , 矿 粒粒 度的作用 常 常是控制浮选 行 为 。 对浮选条件比较合 适的 中等 粒度的矿粒 , 解 离度的影响比较重要 , 但所有 含有矿物的颗 粒都有明显的浮选 能 力 。 粒 度很细 的矿粒 , 其 浮选数据尚未得 到 , 但解离度的 影响大概不 太重要 , 因为大多 数矿物都已解 离 。 只 是在 微细粒的浮选 中 , 即使其他 矿物没有以连 生体的形式进 入 精 矿 , 他们也会由 夹杂作用带入精 矿 。 其 他矿物成分的影响是意想不到的 。 虽 然连 井仁里含微量 的黄铜矿就足以诱发它的 可月州任 _, 但这 种效 应的大小随矿粒中其他 矿 执日 i一宁级而变化 。 连 生体里的黄铁 矿特别不 话泼 , 而其他铜矿物似乎都 会增加矿粒的可 汤上 庄现阶段 . 产生这种现象的原因仅是 一种推刚 , 但获得这一结果却是应用矿物学 中所用方法显示实力的一个 良好例子 。 这 通提供的所有结果都是以线或面 上测 得明表观组成 为基础的 。 众 所周知 , 这 种测 定方法有相当大的局限性 , 所测得的解离程 度超过 了真实值 。 因此 , 通过假设一个简单 1 . 自动定量矿物 学已成功地应用于实验 室和选 矿厂中研 究简 单硫化矿浮选 。 2 . 实验 室 中 , 由于黄铜矿具有 天然可浮 性 , 所以发现在连 生体矿 粒 中含极 少黄铜矿 1 0 都 能诱 发明显的可浮性 , 且可浮 性随矿粒 中 黄铜矿 含量的增加而增加 。 3 . 在选矿厂的再 处理流程 中 , 按常规添 加捕收剂的条件 下 , 验证了这一 浮选 现象 。 4 . 矿粒粒 度和矿粒 中矿物 含量的影 响都 很重要 。 对 一很粗 的矿粒 , 粒 度的影 响占支 配 地位 , 因为 甚至已全部解 离的矿物都 未能 得 到很好的回收 ; 对浮选 条件最 好的中等粒 度 的矿粒 , 矿物含量的影 响 就显 得很重要 ; 连 生体 矿粒会很好浮起 , 以致不 想要的物 料也 作 为连 生矿 物带入精矿 。 未对细 粒连 生体的 浮选行 为进行测 定 , 但 研 究它们的意义不大 , 因为在 这样的粒 度下 , 大 多数矿物都已单体 解离 。 在这里 , 重要的 是要控制好 粒度的影 响 , 避免 把不想要的矿物带入精矿 。 5 . 采用扫描电镜定量测定物料法进行 矿 物学分析 , 可以根据 存在的其他矿物组分和 矿粒 表面矿 物的含量 , 来解释矿粒的浮选 行 为 。 连 生体 中含有其 他矿物 组分会影响到矿 粒的可浮性 。 根据矿粒表面 的矿物 组成和表 观体积组 成进行 分 类 , 其 结果实际上没有多 大区另l J 。 _ 李姆东 译 、 刘双钊 , 校