白铅矿_褐铁矿的硫化浮选试验研究

第 1期 2007年 2月 矿 产 保 护 与 利 用 CO NSERVAT IO N AND UT IL IZAT IO N O F M INERAL RESO URCES №. 1 Feb. 2007 选 冶 工 艺 白铅矿、褐铁矿的硫化浮选试验研究 3 刘凤霞 1 , 陈建华 1 , 吴伯增 2 , 朱文涛 2 (1. 广西大学资源与环境学院 ,南宁 , 530004; 2. 华锡集团车河选矿厂 ,广西南丹 , 547204 ) 摘 要 :详细研究了硫化钠用量、矿浆 pH值、硫化时间以及 pH调整剂种类对白铅矿和褐铁矿浮选的影响 ,重 点考察了乙基黄药、丁基黄药、异丁基黄药、戊基黄药和异戊基黄药五种黄药的捕收性能。试验结果表明 ,在 适宜条件下白铅矿经过硫化后具有很好的可浮性 ,而褐铁矿则很难被硫化 ,可浮性较差 ;异丁基黄药浮选白 铅矿效果最好。褐铁矿含量影响白铅矿的浮选回收率 ,褐铁矿含量越高 ,白铅矿浮选回收率越低。 关 键 词 :白铅矿 ;褐铁矿 ;硫化浮选 ;黄药 中图分类号 : TD951. 1; TD952. 2; TD923　文献标识码 : B　文章编号 : 1001 - 0076 (2007) 01 - 0027 - 04 Sulf id iz ing Flota tion Tests of Cerusite and L im on ite L IU Feng - x ia, CHEN J ian - hua, WU B o - zeng, et a l. (Co llege o f R e so u rce s and Enviro nm en t, GuangxiU n ive rs ity, N ann ing 530004 , C h ina ) Abstract: The influences of the dosage of Na2 S, pH values, sulfidization time and the types of pH modifiers on the flotation of cerusite and limonite have been studied in this paper, and the perform2 ance of ethyl xanthate, butyl xanthate, isobutyl xanthate, amyl xanthate and isoamyl xanthate are studied in detail respectively. The results of the tests show that cerusite can be floated well in the certain condition by means of sulfidization method, and limonite is difficult to be sulfidized, which has low flotation recovery. Isobutyl xanthate is the best collector to float cerusite in the the xan2 thates. The contents of limonite have influence on the flotation recovery of cerusite, and the more content of limonite, the higher flotation recovery of cerusite. Key words: cerusite; limonite; sulfidizing flotation; xanthates 　　铅矿中氧化铅矿占相当比例 ,氧化铅矿的常规 浮选方法是硫化 - 黄药法 ,此法的实质是 Na2 S或 NaHS与矿物表面反应 ,生成铅的硫化薄膜 ,然后再 与加入的黄药作用 ,经浮选将矿物分离。 氧化铅矿物种类繁多 ,主要是白铅矿和铅矾。 常有褐铁矿相互掺杂。褐铁矿磁性相对较弱 ,粒度 粗细不均匀 ,磨矿时易发生过粉碎 ,而产生大量难以 回收的高品位矿泥 ,干扰选矿过程 ,尤其是其吸附于 矿粒表面 ,缩小不同矿物的天然可浮性差异 ,使浮选 效果变坏 [ 1 ] ,矿过程复杂化。本文采用硫化黄药法 进行了褐铁矿、白铅矿浮选试验 ,讨论了硫化钠用 量、硫化时间、溶液 pH值以及不同分子结构的黄药 对白铅矿、褐铁矿浮选行为的影响。 1　试验方法 1. 1　试验制备 白铅矿纯矿物是从广东汕头市西陇化工厂购买 的分析纯 ,经研磨、筛分得 - 100 + 200目的物料 ,缩 分成 2 g每份的试样待用。褐铁矿纯矿物取自广西3 收稿日期 : 2006 - 2006 - 11 - 12 基金项目 :广西大学青年科技基金资助项目 (编号 X061049) 作者简介 :刘凤霞 (1982 - ) ,女 ,硕士研究生 ,研究方向为浮选理论及工艺。 柳州钢铁厂 ,铁含量 57. 6% ,矿石经破碎、挑选、磨 细、筛分得 - 100 + 200目的矿粒 ,用去离子水反复 冲洗 ,干燥后缩分成 2 g每份的试样待用。人工混 合矿是将 - 100 + 200目的白铅矿和 - 100 + 200目 的褐铁矿按不同比例混合成 2 g每份的试样。 1. 2　浮选 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 浮选试验用 XFGC - 80型充气挂槽浮选机。取 试样放入浮选槽中 ,浮选矿浆体积 50 m l,加 pH调 整剂搅拌 3 m in,然后加硫化剂搅拌 5 m in,接着加捕 收剂搅拌 3 m in,再加起泡剂搅拌 1 m in,最后浮选 5 m in。根据试验考察因素不同有部分变化。 2　浮选试验结果及讨论 2. 1　硫化钠用量的影响 硫化钠是浮选氧化铅矿最常用的硫化剂 ,根据 白铅矿和硫化钠的化学性质 ,水溶液中白铅矿表面 发生的硫化反应如下 [ 2 ] : PbCO3 | PbCO3 +Na2 S = PbCO3 | PbS +Na2 CO3 经硫化后 ,矿物表面生成了一层硫化铅薄膜 ,使白色 的白铅矿表面颜色变暗 ,甚至变黑。 Na2 S对氧化矿的活化作用主要是由于 Na2 S溶 于水生成的 HS- 作用的结果。有研究表明 , HS- 有 一个临界浓度 ,低于这个浓度 , HS- 起活化作用 ,黄 药捕收剂则吸附于矿物表面上浮 ;高于这个浓度 ,则 起抑制作用 ,黄药不吸附 ,矿物受到抑制。 试验用丁基黄药作捕收剂 ,考察 Na2 S用量对白 铅矿和褐铁矿浮选回收率的影响。由图 1可以看 出 ,在 Na2 S浓度较低时 ,随着其用量增加 ,白铅矿回 收率增长很缓慢 ,在 10 - 4mol/L时的浮选效果最好 ; 后随着其用量的增加 ,白铅矿的回收率逐渐降低 ,在 0. 32 ×10 - 2 ～0. 32 ×10 - 1 mol/L时回收率急速下 降 ,主要是因为当 Na2 S的浓度低时 ,没有完全硫化 矿物表面 ,使黄药不能较好地与其作用 ;当 Na2 S的 浓度较高时 , Na2 S与黄药发生了竞争吸附 ,使矿物 表面不能与黄药作用 ,也就是 Na2 S的抑制作用。 此外 ,对比褐铁矿的浮选 ,随着 Na2 S浓度的升 高 ,褐铁矿的回收率也在缓慢升高。可见 Na2 S在高 浓度时 ,对褐铁矿的硫化浮选还是有一定的效果 ,但 不明显。因此 , Na2 S在低浓度时 ,有利于白铅矿和 褐铁矿的浮选分离 , Na2 S浓度过高 ,则对白铅矿和 褐铁矿的浮选分离不利。 图 1　N a2 S对白铅矿、褐铁矿浮选的影响 丁基黄药 10 - 3mol/L。 2. 2　pH值对硫化效果的影响 硫化作用与矿浆 pH值紧密相关 ,由于 Na2 S是 强碱弱酸盐 ,在水中很容易水解 ,解离平衡为 : Na2 S + 2H2O H2 S + 2NaOH 　　 　　　　H2 S HS- + H + 　　K1 = - 7. 02 　　 　　　　HS- S2 - + H + 　　K2 = - 13. 9 由于 H2 S和 HS- 的解离常数很小 ,因此 Na2 S溶解 后使溶液呈强碱性。经计算可以得出含 S的各成分 的组分与 pH的关系 (见图 2) [ 3 ]。 图 2　硫化钠溶液中含 S各组分的分布系数与 pH的关系 由图 2可以看出不同 pH 下的优势组分。在 pH < 7. 0时 , H2 S在溶液组分中占优势 ;当 pH在 7 ～13. 9时 , HS- 是溶液中的优势组分 ; pH > 13. 9 时 , S2 - 才是优势组分。因此浮选白铅矿的 pH值在 7～13. 9的范围内较好。 试验分别选用碳酸钠、石灰和氢氧化钠三种 pH 调整剂 ,对比其在不同 pH值下对白铅矿和褐铁矿 浮选的影响。由图 3可知 ,用氢氧化钠调 pH值时 , ·82· 矿产保护与利用 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年 白铅矿的回收率明显高于另外两种调整剂 ,随着 pH 值的增加 ,白铅矿的回收率缓慢增加 ,在 pH为 9～ 10左右浮选效果最好 ,后呈下降趋势 ;用碳酸钠和 石灰调 pH值时 ,白铅矿的回收率也是缓慢增加 ,也 是在 pH为 9～10效果最好 ,但浮选效果不如氢氧 化钠。 图 3　不同 pH调整剂对白铅矿浮选的影响 Na2 S 0. 32 ×10 - 4mol/L;丁基黄药 10 - 3mol/L。 图 4　不同 pH调整剂对褐铁矿浮选的影响 Na2 S 0. 32 ×10 - 4mol/L;丁基黄药 10 - 3mol/L。 对比图 4褐铁矿的浮选 ,用碳酸钠调整 pH时 , 褐铁矿的回收率高于另外两种调整剂 ,随 pH值的 增加 ,褐铁矿的回收率缓慢增加 ,在 pH为 10～11 时 ,对褐铁矿的浮选效果最好 ;用氢氧化钠调整 pH 时 ,褐铁矿的回收率随 pH的增加而增加 ;用石灰调 整 pH时 ,褐铁矿的回收率较低。 从图 3、4可知 ,虽然用石灰调整 pH时褐铁矿 的回收率较低 ,但其对白铅矿的回收率不理想 ,对白 铅矿和褐铁矿的浮选分离不利。当采用碳酸钠调整 pH时 ,有利于褐铁矿的浮选 ,但却不利于白铅矿的 浮选。采用氢氧化钠调整 pH时 ,最有利于白铅矿 和褐铁矿的浮选分离。 2. 3　硫化时间的影响 Na2 S与氧化铅作用形成硫化铅薄膜的过程需 要一定的时间 ,硫化钠与氧化铅作用时间不够长 ,矿 物表面硫化不完全 ,影响捕收剂的吸附 ,使浮选指标 不理想。由于 Na2 S在矿浆中易于氧化 ,如果与氧化 矿作用时间过长 , Na2 S就会失效 ,而且在长时间的 强力搅拌下 ,生成的硫化物薄膜也易脱落 ,都会影响 氧化矿的浮选。 图 5　硫化时间对白铅矿、褐铁矿浮选的影响 pH调整剂为 NaOH, pH = 9; Na2 S 0. 32 ×10 - 4 mol/L;丁基黄 药 10 - 3mol/L。 硫化时间对白铅矿、褐铁矿浮选的影响见图 5, 由图 5可知 ,随着硫化时间的增加 ,白铅矿的回收率 增加 ,在 5 m in时硫化效果最好 ,再延长硫化时间 , 回收率下降。与此对比 ,随着硫化时间的增加 ,褐铁 矿的回收率增加 ,在 15 m in时 ,硫化效果最好 ,可见 褐铁矿需要的硫化时间较长 ,再延长硫化时间 ,褐铁 矿浮选回收率变化不大。因此硫化时间为 5 m in 时 ,最有利于白铅矿和褐铁矿的浮选分离。 2. 4　黄药分子结构的影响 黄药的捕收能力主要取决于烃基的长度和结 构 ,一般说来 ,烃基越长 ,其捕收能力越强 ,但不宜过 长 ,因为烃基过长往往捕收能力过强而降低选择性 , 且溶解度也相应降低 ,从而降低捕收效果。对黄药 来说 ,常用的烃基为 C2 ～C5。 不同黄药类捕收剂对白铅矿浮选的影响见图 6。由图可知 ,随着捕收剂用量的增加 ,白铅矿的回 收率都有提高 ,但在 10 - 3 ～10 - 2 mol/L 时 ,戊基黄 药和异戊基黄药对白铅矿的回收率有下降的趋势 , 主要是因为戊基黄药和异戊基黄药的临界胶束浓度 CMC较小 ,当捕收剂用量很大 ,达到其 CMC时 ,便 ·92·第 1期 　　　　　　　　　　　　　　刘凤霞 等 :白铅矿、褐铁矿的硫化浮选试验研究 在溶液中形成很多胶团 ,使吸附在矿物表面的捕收 剂金属盐沉淀物溶解在胶团中 ,从而矿物表面恢复 亲水 ,失去可浮性。此外 ,随着烃链的增长 ,捕收剂 的浮选活性越好 ,乙基黄药的浮选效果明显低于其 它捕收剂 ,异丁基黄药的浮选效果最好 ,在 10 - 2 mol/L时 ,白铅矿的回收率达 100% ;异丁基黄药的 浮选活性优于丁基黄药 ,但异戊基黄药的浮选活性 却不及戊基黄药 ,这一反常现象需要进一步研究。 图 6　不同黄药类捕收剂对白铅矿浮选的影响 pH调整剂为 NaOH, pH = 9; Na2 S 0. 32 ×10 - 4mol/L。 图 7　不同黄药类捕收剂对褐铁矿浮选的影响 pH调整剂为 NaOH, pH = 9; Na2 S 0. 32 ×10 - 4mol/L。 对比图 7褐铁矿的浮选 ,异丁基黄药和丁基黄 药在低浓度时 ,褐铁矿的回收率较高 ,随着捕收剂浓 度的增大 ,回收率降低 ;戊基黄药和异戊基黄药随着 捕收剂浓度的增大 ,回收率增加 ,分别在 10 - 3 mol/L 和 10 - 4 mol/L时 ,褐铁矿的浮选效果最好 ;乙基黄 药对褐铁矿的浮选回收率最差 ,且随着捕收剂用量 的增加 ,回收率变化不大。 2. 5　褐铁矿对白铅矿浮选的影响 在前面试验确定的条件下 ,进行了白铅矿和褐 铁矿的人工混合矿浮选分离试验 ,见图 8。从图 8 看出 ,褐铁矿对白铅矿浮选的影响是很大的 ,在无褐 铁矿影响时 ,白铅矿的回收率可达 100%。在有褐 铁矿的影响下 ,白铅矿的回收率急速下降 ,当褐铁矿 含量达到 10%时 ,白铅矿回收率下降到 50% ,再增 加褐铁矿含量 ,白铅矿的回收率变化很小 ,只有当褐 铁矿用量超过 40%后 ,白铅矿的回收率再次降低。 以上结果说明褐铁矿的含量对白铅矿的浮选影响在 10%的时候最显著。 图 8　褐铁矿对白铅矿浮选的影响 NaOH调 pH = 9; Na2 S 0. 32 ×10 - 4 mol/L;异丁基黄药 10 - 2 mol/L。 3　结 语 硫化法能够很好地浮选白铅矿 ,而褐铁矿很难 被硫化 ,可浮性较差。黄药碳链越长 ,对白铅矿的捕 收效果越好 ,其中戊基黄药优于丁基黄药 ,丁基黄药 优于乙基黄药 ;异构体黄药比正构体好 ,但异戊基黄 药没有戊基黄药效果好。褐铁矿的含量对白铅矿的 浮选具有显著影响 ,含量越高影响越大。 参考文献 : [ 1 ] 石道明 ,杨敖. 氧化铅锌矿的浮选 [M ]. 昆明. 云南科技 出版社 , 1996. [ 2 ] 现代矿物加工理论与实践 [M ]. 高等学校教材. [ 3 ] 王淀佐 ,胡岳华. 浮选溶液化学 [M ]. 长沙 :湖南科学技 术出版社 , 1988. [ 4 ] Kakovsky, A. . Proceedings of the Second International Congress of Surface Activatity[ J ]VolⅢ. 225. [ 5 ] 王淀佐. 矿物浮选和浮选剂 [M ]. 长沙 :中南工业大学出 版社 , 1986. ·03· 矿产保护与利用 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年