硫化矿浮选的矿浆化学.pdf

硫 化矿 浮选 的矿浆 化学 Gun Be r g l und [ 摘要] 研 究 矿浆 氯 化状 态 壹 亿 对 簋 杂 黄 铁 矿． 内 幛 矿 一方 话 矿 和 董 恫 矿等 8 种自 熬 类 量 t 化 矿 尊 遗过程 的髟 响 ． 用 从纯氯判纯氧的 不圊气体 穗音曲调整矿浆 氯化 状煮 ． 发理在～定鲁件下用 童氯气体荐造量 改变氯化状卷和提 高淳造效果 的有毁 方法 ．淳遗结果与描述矿浆化学状态的参教坪矿 浆音氧量和氯化连曩电 位有关 ． 1 前言 硫 化矿的浮选是一个受多因素影响的 十分复杂的过程 。如 果能加深对浮选过程 的 了解 ，找出一个或数个适用予检查控制 浮选过程的参数是非常重要的 ． 研 究 表 明 ，浮选 结 果受 矿 浆氧化 还原 电位和氧 含量影 响很大 ．5 0 年 代 ，普拉 克 森 P ] a k s i n 和贝西沃 B e s s o n v 报道了氧 含量 和可 浮性 的联 系 ，他 们证 明黄药 与硫 化矿 的相 互 作用 随 矿浆 中氧含量 的增 加 而 增加 。近来 ， 有许多科学家都研究了氧浓 凄 对 可 浮 性 的 影 响 。用 来 自 布 莱 克 f B l a c k ,h矿石中的黄铜矿和方铅矿进行的 浮选试验证明 ，矿浆 中含氧量 的提高能大 大促进铜回收 ．莱洛克斯 L e r o u x 等人的 研究也表明 ，使用不同的气体混合物进行 试验时 ， 气体中氧含量达到5 0 晰左右能够 促进不加捕收剂的浮选 ， 但氧含量过高赋 回收率下降 。 伍德科克 Wo o d c o c k 和琼斯 J o n e s 公布了在许多l选矿厂测试得到的详 细的矿浆化学数据 。许多矿浆化学的研究 都是用纯矿物在试验室严格控制的条件下 完成的 ．但是 ，目前在实际生产 中来检查 这 些试验的 结论是困难 的 ． 可 以用 各 种 方 法 改 变 矿 浆 的 氧 化 驾 境 ． 用常规钢磨机可 以使矿浆获得程强的 还原状态 与之相比 ，自磨或瓷磨使矿浆获 得非还原状态 ．其它不同的磨矿介质或化 学氧化剂 也都 影响矿浆 的化学状态 ． 过氧化氢能产生较强的氧化环境 ，它 能氧 化矿 物表面 的硫 ，从 而增加 矿浆 中硫 阴离子的总含 量而 氧化还 原电位并不丹 高 ．因此 ，判断浮选结果与氧含量 、氧化 还原电位或其它参数 ， 如硫胡离子的古量 是否相关是困难的 。故加入过氧化氧时用 氧化还 原电位法监控 浮选条件是不恰 当 的 ．在 布 莱 克 山 矿 物加 工 公 司 的布 鲁 肯 B r o k e n 山选厂进行了过氧化氢试验 ． 当铜粗选作业中加入过氧化氢时 ，粗精矿 铜品位显著提高 ， 但总回收率仍保持较低 水 平 ． 克利莫斯凯 Kl y mo ws k y 和西尔曼 s a h n a n 成功地 应用预 充气来 增加矿浆 氧 含 量 ，他 们 在 哈 里 门 德 管 Ha l l i mo nd t u l e 中用纯方船矿 t 黄铁矿和黄铜矿分别 在脱氧 ，饱和空气和饱和氧溶液中进行试 验 ， 结果表明矿物表面对捕收剂的吸附量 随氧浓度 的增加 而增加 ，尽 管吸附量增 加 ， 但由于氧对黄铁矿 的不利影响 ，黄铁 矿的可浮性并不提高 。 现在 已着手用 自然矿物研究 ，以确定 维普资讯 影 响 浮选 的 是氧 化 环 境本身 还是 氧化 荆 的 类型 。用从纯氮到纯氧的不同 比例气体混 台 物进 行 浮选 试 验 ，有可 能发现 氧 化条 件 的改 变对 浮选结 果 的影 响机 理 ，其 目的也 是 为 了弄 清氧 化还 原 电位 和 氧含 量两 参 数 之一是否可作为过程控制的信号 ． 此 外 还检 测 了描述 浮选 矿 浆化学 变 化 的其它大量参数 。以便确定它{ 订 是否受气 体混合物变化的影响 ． 2万法 研究采用瑞典的3 种矿物学结构不同豹 硫化 物矿石 ，它们 是采 自L丑 I l g s e l e 以下称 L 的高 黄铁 矿 复 杂 矿 石 、采 自Z i nkg r u． v a r t 以下称Z 的锌一铅 矿石和 采 自Ai t i k 以下称 A 的铜 矿石 。 L矿 石 主要 由黄 铁 矿 组 成 并 含 一 些 黄 铜矿 和 闪锌 矿 分 析 结果 0 ． 2 5％C u 、 0 ． 1 ％Pb、4 ． 4 ％Zn、3 5％Fe 和 3 8％S ．黄 铁矿颗粒较粗 ．嵌布粒度约为2 0 0 g m ， 而 黄铜 矿和 闪锌 矿颗 粒的 平均粒 度分 别为 5 0 ～ 1 0 0 g in和 l o～ 4 0 g m 。 Z矿 石 约 含 8． 5％ Zr k、1． 59 6Pb 和3 5 g ／ t Ag。有用 矿物 为 闪 锌矿 、方 铅 矿 和 磁黄铁 矿 。脉石 矿 物主 要 为石英 、钾 长 石 、斜 长石和 黑云母 。闪锌矿颗 粒 晶 面一 般 较平 滑 ，方铅 矿多 呈 破碎 状 或浸 染 状 ， 而 闪锌 矿为颗粒状 ． A矿 样 的矿 物 组 成 主要 为 在前 寒 武 纪 片麻岩 中呈 授染状 的 黄铜 矿 、黄铁 矿 、磁 黄铁矿 和磁 铁 矿以及 片麻 岩 和 石英岩 。矿 石 中铜的平均 品位 为0 ． 3 8 ％。 矿石用里奇 Re t s c h 试验室型颚式破 碎机破 碎 至小 于2 ． 3 ram ，缩 分成 有代 表性 的样 品 。浮选前 将 矿石 用 直 径 2 1 e ra 、长 3 0 e ra 、内装 1 7 ． 5 kg 锈钢棒 的试 验室型 不 锈钢磨机磨矿 ．复杂 矿石 L 磨至3 0 ％小于 4 5 脚＆，锌 一铅 矿 Z 】 磨至5 0 ％小 于5 3 Ⅳ m ， 铜矿石 A 磨至2 6 蛳小于4 耻n 1 ． 浮选试验用 客积为2 ． 7 Z 的阿基泰尔 A g i t a i r 试验型浮 选槽 进行 ． 试验 流程及 取样 点见图1． 维普资讯 浮选 过 程加入 下列 药 剂 捕收捕 起癌耐 活化莉 L矿 样 KAX 黄 铜矿 i ,-m m 锋r ． ， I 甓 矿】 Y盯皿。 i 出 Na， C0I Z 矿样 K蕊 A矿惮 KAX p H值 、氧化还 原电位 、温 度和氧浓度 的读数直接在矿浆 中获得 ． 测定氧化还原 电位用铂和玻璃碳两种不同的电极 ．其它 的矿浆化学参数 ， 如硫阴离子 、导电率 ， 总碳酸根 、 硝酸根 、亚硝酸根 、氯离子 和 钙 离子在 矿浆 过滤后 取样 测 定 ，阴离 子铡 定象测黄药和双黄药那样用离子 色谱分析 法 ． 这种 方法早 已有 过介 绍 ． 改变气体混台物的组分 ，使矿浆处于 不 同的氧 化状 态下 进行 浮选 试验 ，使 用 的 混合气 体 体积百 分 比分别 为1 0 0 N、 5 0≈、空 气 约 含 2 0 0t 、5 0 0 至 1 0O 0 ． 3 结果 用不同的气 体混合物浮遗产生了不同 的氧化还原电位 和氧含量 ， 矿浆 中的氧化 环境甩 氧 含量表示 图2 ．对 于冈锌矿一 方 铅矿 Z 和黄铜 矿 A．铂 与玻璃 碳 电极测 出了不同的电位值 ，而对于复杂矿石 L ． 电位值却总是相同 ，为此 ， 需要进一步研 究测定氧化还原电位的方法 ． 我们 注 意到 氧含量有 时超 过 了饱 和 值 ，这 是 因为 测定 是 在 充 气 过 程 中进 行 的 ， 并且使用了纯氧的缘故 ． 3 ． 1 复 杂黄铁矿 在复 杂 黄铁 矿 中浮选 回收黄 铜 矿 ，铜 粗 精矿 中铜 的回收率 提高 图3 ，这 与矿 浆 含 氧 量 的 增 加 有 关 ．当 环 境 进 一 步 氧 化 时 ，黄铜矿 与 脉石 及 黄铁矿 之间 的选择性 得到改善 图4 ． 并且 ．当浮选矿 浆 中氧 含量增加 时 ， 闪锌矿的回收率也得到提高 图5 】 ，这主要 是 浮选 速率的影 响 ．用 含5 0％氧的混台气 体和1 0 0 的氧进行试验 ，回收率也都得到 了提高 。 五 r 石 矿 石 秉直 图2 氧浓度 在 黄铜 矿浮选 时 ，提高矿 浆舍氧 量增 加 了矿浆 中离子 括性 ，导 电辜以及 硫 阴离 毫他矿萍盏的矿浆他学一G 岫 B a r s l u 4 9 ． 维普资讯 子 钙离子和总碳 酸根的浓度也都 随氧含 量的增加而增加 图6 * 善 匝 占 图3 L 矿石黄铜矿浮选的C u 回收率 掌 V 鲁 善 匝 蕾 c 日收章‘ ％ ， a| 目收事I ％ 圈4 黄铜矿与脉石和黄铁矿的选择性 | | 善 墨 E j 鲁 掣 a - 圈5 L 矿 石闪锌矿 浮选 的Zn 回收 率 o t g ，I 圈6 L 矿石的总S、 C a、 Z C O 及导 电率 3 ． 2 闪锌矿一方铅矿 z 矿石 中闪锌矿 的浮选 末加 任何 活化 剂 - L矿 石 中的 闪 锌 矿 浮选 是 以 硫 酸铜 作 为 活化剂 。当矿浆 氧化状 态 改变 时 这一 差 别 产生 了不 同 的效果 ．末 经活 化 的 闪锌 矿 浮选在 氧含量降低 时 ．回收率较 高 图7 圈7 Z 矿石闪锌矿浮选z n 回收率 5 0 有色矿山一1 9 9 3 ． 4 ∞ f I 曼 。 _ r J● j●十i J} _ _ 卜_ _ { l l I I 维普资讯 3 ． 8 黄铜矿 与 L 矿 石 中的黄铜 矿相 比 ， A矿石 中的 黄 铜 矿受 矿浆 中氧含量 的影 响更 大 ，看来 用浓 度大 约5 0 o 的混合 气体 时 ，回收率 最佳 。当使 用1 0 0 O 时回收率下 降 图 8 ，而使用5 0 O 混合气体时选择性达到 了最佳 。 鲁 每 回 8 t ， 删 n 图8 A矿石黄铜矿浮选的C u 回收率 4 讨论和结论 这 项研 究证 明矿 浆 中氧 化 状态 的 改变 对 浮选 结果有 很大 影 响 ，而 且 ，矿浆 中氧 音量改 变对 每种 矿石的影响 也各 不相 同 ． 用氧 气 改变 矿浆 氧 化状 态对复 杂 黄铁 矿 L 中黄铜 矿的浮选 没有 因磨 矿方法不 同 造成的影响大 ， 这表明除了氧化还原 电位 和氧气外 ， 其它因素也影响响浮逸结果 ． 闪锌 矿 可甩 黄药浮 选而 不必预先 活 化 ， 但黄药的烃链要足够长或药荆铱度足 够 高 ．对 z 矿 石 中锌 的浮选 机理 ，通常 的 解释是浮逮过程 自动产生的P b 对闪锌矿的 话化 作用 ，随着氧 化作用 加强 ，这 种活 化 作用就会更大 ．氧化作用提高 了矿物的溶 解度 ， 也就提高了矿浆中P b 和Z n 离子的浓 度 ． 提高氧浓度能够促进阅锌矿的浮选 ， 因为事实说 明髓 着矿浆 中氧含量的升高回 收率下降 原文系下_降 ，疑有误， 其它 的 解释逆需进一步探讨 ． 当z n s 氧 化对 ，不 同的p H值将 产生不 同氧化 物 。在p H7 时 ，产生永 锌 矿 ， 分 子式 为Z n s OH c0， S ．碳 酸盐的 活化 作用 对 矿物体 系有很 大 影响 ．在 闪锌 矿体 系 中不用 碳酸盐 和钙 ，水 锌 矿则被 氢化锌 所取代 。对于完全碳酸盐和游离碳酸盐体 系 的计 算是 在硫化 物 矿石 浮选 中不 常遇 见 的两 种极 端 情况 ．用异丙 基黄药 作捕 收剂 的 计算 模 型 ，得 出锌黄药 Z n { i PX S 和羟 基 锌 黄 药Zn OH i PX S 的优 势 图 见 图 9 。如 果粗选 的作 业 点位 于优 势 图的这 一 区域 内 ，就 能够 解释 自磨条 件下 闪锌 矿 的 浮选 机理 ． 图9 在无水锌矿而用异丙基黄药条件下 抑制闪锌矿体 系的Z n 的动力学优 势 围 ⋯ z ni P x类的扩晨 医 作韭点 体系中某一组分 的量可以表示为总浓 度 ， 它是在所有各相中计算的某一组分在 下转第3 6 页 t化矿萍嚣的矿亲化掌 ～ G u n B g l u m d 一 右 l 一 维普资讯 的8 层浓缩机排矿管 中矿浆压力较高 ， 但 由 于排矿矿 浆浓度较高 ， 矿浆不能完全靠 自 压达 到浓 缩 机溢 筑堰 的高 度 ，现场测 试 表 明 ， 浓 缩 机 内矿浆 的 自身压力 可将 矿 浆压 至6 ． 9 m的 标高 ，如 用 空气提 升器 输送 到二 浸 的9 ． 1 m标 高处 ，只需 提升2 ． 2 m的高度 而 用砂 泵输 送 需 要 扬 送 i 0 ． 0 5 m ．表 2 列 出 大 水 清金 矿 氰化 矿浆利 用 砂泵 输和 空 气提 升器输送的高度 比较 。 表2 空气提升与砂泵输送高差比较I n 从 表 中 可 以看 出 ，在 整 个 氰 化 系 统 中 ，矿浆 总输送 高 度采 用 空气 提升 输送 只 有 砂泵 输送 的1 ／ 3 左右 ． 3 ． 2采 用空气 提升 输送矿 浆 ， 可 以通过 调 节 风量实 现 矿浆 输送 量 的控制 ，满 足浓 缩 机 的均匀连续放 矿 ，提高 了浸 出、 洗 涤工艺 条件 的稳 定 性 ，为氰 化 生产 技术 指标 的提 高创造 了有利条 件． 8 ． 8 整 个空 气提 升系统 是在 封闭 的管路 中 实现 的 ，输送 过程 中投 有 类似 砂泵 输 送带 来 的 跑 、冒、 蒲 、 满 现 象 ，减 少 了金 属 流 失 ． 3 ． 4 在 选矿 和氰化 生产 中 ，大多有 富余风 源 ， 采用空气提 升输送矿浆 可 以降低生 产动力消耗 ，而且提升器的磨损部件少 ， 加 工方 便 ，与砂 泵输 送 相 比可 以节 省大 量 的设备和 维修 费用． 3 ． 6 从 设计角 度来 看 ，采用空 气 提升可 以 节省设 备的配置高差 和面积 ．如 图6 中浸出 浓缩机的配置高度可以降低 ，减少厂房和 设备 的基 建投资 ． 责任编辑康 晓 菡 上接第5 l 页 体系中的含量 。通常更好的方法是用 活性 值或对数值取代总浓度值表示 ， 例如p H和 pe 对 于Z矿石 ，帕尔 森 P l s s o n 福斯 伯格 F o r s s b e r g 的计算表明作业点 产生 浮选的点 落在羟基黄药区上 ．如果p e 值是 根据玻璃碳电扳测得的电位计算的 ，作业 点 将 移到 稳定 的锌一 羟基一 黄药 的范 围 肉 结果表明玻璃碳 电扳 比铂 电极更遥舍 铡 定方 铅 矿一 闪锌 矿体系 ． 这项研究并不想论述最佳条件问题 ． 复杂硫化 矿需要非还原的磨矿环境才能达 刭最佳效果 ． 但是 ， 不难想象 ，较长的气 体 调 整时 间也 能达到 相 同的 目的 ．在上 述 浮选试验中 ，当获得稳定的氧化还原 电位 和氧浓度 后 ， 就终止调整 ． 作为 一种 控制手 段 ，将氧 浓度 不 同的 气 体用 于 浮选 ，可能是 改 变对 稃 选有 影 响 的矿浆 氧化 状态 的合适 方法 ．这 一方挂 适 用的工艺条 件是在气体流速和用量较低 的 扫选 回路 ，对 于在 扫选 回路 中正 替代 常 规 浮选檀的浮选柱更有应用价值 ． 参 考 文 献 略 史 晓舜译 自I n t e r n a t i o na l J o u r na l o f Mi n e r a l P r o c e s s ing， 1 9 9 1， 3 3 2 1 3 1 ． 康晓菡校 3 6 一 有色矿山 1 ∞3 』 维普资讯