方解石对白铅矿硫化浮选性能影响研究-sup-①-_sup-_冯胜雷.pdf

方解石对白铅矿硫化浮选性能影响研究 ① 冯胜雷1，2 1.江西科技学院 土木工程学院,江西 南昌 330098； 2.江西科技学院 绿色建筑研究所,江西 南昌 330098 摘 要 通过浮选实验、吸附量测试、Zeta 电位测试等方法研究了方解石对白铅矿硫化浮选的影响。 结果表明,丁基黄药作用下白 铅矿的可浮性较好,而方解石基本不可浮；方解石粒度对白铅矿硫化浮选影响较大,粒度越小白铅矿硫化浮选性能越差；pH＝9.5 左 右时,白铅矿表面荷负电,方解石表面荷正电,两种矿物由于静电吸引作用而发生异相凝聚,使微细粒方解石罩盖在白铅矿表面,从 而降低硫化钠在白铅矿表面的吸附,抑制白铅矿的浮选。 关键词 白铅矿； 硫化浮选； 吸附量； 方解石； 异相凝聚 中图分类号 TD923文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2019.05.011 文章编号 0253-6099201905-0041-03 Influence of Calcite on Sulphidizing Flotation Perance of Cerussite FENG Sheng-lei1,2 1.School of Civil Engineering, Jiangxi University of Technology, Nanchang 330098, Jiangxi, China； 2.Institute of Green Architecture, Jiangxi University of Technology, Nanchang 330098, Jiangxi, China Abstract The effect of calcite on the sulphidizing flotation perance of cerussite was studied by micro-flotation test, adsorption measurement and zeta potential analysis. The results show that, cerussite can be well floated while calcite can hardly be collected in the sulphidizing-xanthate flotation system. The granule size of calcite affects the sulphidizing flotation of cerussite, that is, the finer the calcite particle is, the lower the cerussite recovery will be. In the pulp with pH value around 9.5, cerussite is negatively charged while calcite is positively charged. Hence, a heterocoagulation occurs between them owing to the electrostatic attraction, and the adsorption of sodium sulfide on cerussite is depressed because of the microfine calcite coat thereon, resulting in a weakened floatability of cerussite. Key words cerussite； sulphidizing flotation； adsorption； calcite； hetero-coagulation 铅是一种重要的有色金属,其产出主要来自铅硫 化矿如方铅矿 ［1-2］。 近年来,随着硫化矿资源日益 枯竭,氧化铅矿的开发利用日益受到重视［3-4］。 白铅 矿是具有工业价值的主要氧化铅矿物之一,表面具有 很强的亲水性,实际矿石浮选体系采用硫化矿捕收剂 直接浮选效果较差。 目前,白铅矿选矿方法主要为硫 化-黄药浮选法。 大量研究成果表明,硫化浮选法是氧 化铅矿石浮选的有效方法,而浮选过程脉石种类多元 化,如何使硫离子有效吸附在白铅矿矿物表面是浮选 的关键［5-8］。 方解石是白铅矿中一种常见的脉石矿物,其硬度 较低导致在磨矿过程中易泥化,而关于有色金属氧化 矿硫化-黄药法对矿泥比较敏感已被证实［9-10］,只是针 对方解石泥化对白铅矿硫化浮选影响的研究鲜见报 道。 本文通过浮选实验研究了方解石对白铅矿硫化浮 选的影响,并结合吸附量测试、Zeta 电位测试,系统讨论 了方解石对白铅矿硫化浮选的影响,可为有效消除白铅 矿硫化-黄药浮选体系脉石的干扰提供理论依据。 1 实验原料及实验方法 1.1 实验原料 实验所用方解石取自湖南某矿山,白铅矿取自云 南某宝石市场。 化学分析结果表明,两种矿物纯度均 可达到 99％以上。 两种矿物分别经手选后、破碎手 锤、用瓷球磨细并筛分,其中白铅矿选取 38～74 μm 粒级物料,方解石筛分成-15074 μm、-7437 μm 和 ①收稿日期 2019-04-14 基金项目 国家自然科学基金51668021；江西省自然科学基金20171BAB206052；江西省教育厅科学技术研究项目GJJ171020、 GJJ180969；江西科技学院校级自然课题ZR1803 作者简介 冯胜雷1980-,男,河北邢台人,博士,主要研究方向为矿物资源综合利用。 第 39 卷第 5 期 2019 年 10 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.39 №5 October 2019 ChaoXing -10 μm 共 3 个粒级物料,分别收集置于广口瓶中待用。 实验所用丁基黄药为工业品,纯度 80％左右；硫 化剂硫化钠、起泡剂甲基异丁基甲醇 MIBC、pH 调整剂 盐酸和氢氧化钠均为分析纯；实验用水为蒸馏水。 1.2 浮选实验 浮选实验在 XFGC-1600 型挂槽式浮选机中进 行。 每次称取 2 g 矿样,加入 40 mL 蒸馏水至浮选槽 中调浆,实验原则流程如图 1 所示。 单矿物浮选实验 将泡沫产品与槽内产品分别过滤、烘干、称量,泡沫产 品产率即为矿物浮选回收率；混合矿浮选实验,精矿与 尾矿分别过滤、烘干、称量,化验铅含量,计算矿物浮选 回收率。 给矿浓度50 g/L 硫化钠 pH调整剂 丁基黄药 MIBC 浮 选 精矿尾矿 5 min 1 min 3 min 1 min 5 min 图 1 浮选实验原则流程 1.3 吸附量实验 采用残余浓度法测定白铅矿对硫化钠吸附量,具 体步骤如下称取 2 g 白铅矿样品或白铅矿与方解石 的混合样品置于 40 mL 蒸馏水中,添加一定量浓度 现配置的硫化钠溶液,调节矿浆 pH 值,磁力搅拌, 待吸附平衡后高速离心进行固液分离,将上层清液收 集采用 ICP 测定硫离子含量,硫离子初始浓度与残余 硫离子浓度差值即白铅矿吸附硫离子的含量。 1.4 Zeta 电位测试 采用马尔文 Nano-ZS90 电位分析仪测试 Zeta 电 位。 首先将白铅矿和方解石单矿物分别细磨至-5 μm, 采用万分位天平称取 40 mg 矿物样品置于 100 mL 烧 杯中,添加80 mL 蒸馏水,添加一定浓度硫化钠后调浆 5 min,并采用氢氧化钠或盐酸调节矿浆 pH 值,磁力搅 拌后静置 10 min,取上层悬浮液进行 Zeta 电位测定, 每个实验条件测量 3 次并将平均值作为最后的 Zeta 电位结果。 2 结果与讨论 2.1 矿物浮选实验 硫化钠用量 410 -4 mol/ L、丁基黄药用量 310 -4 mol/ L 条件下,pH 值对白铅矿与方解石浮选行为的影 响如图 2 所示。 由图 2 可知,不添加硫化钠时,白铅矿 可浮性较低,最大回收率在 pH＝9 左右,约为 30％,表明 直接采用丁基黄药浮选白铅矿效果不好,与相关文献结 果吻合［11］。 采用硫化钠预先对白铅矿硫化处理后,白 铅矿回收率在 pH＝9.5 左右达到最大,为 85％左右,当 pH＜9.5 或 pH＞9.5 时,白铅矿回收率均呈下降趋势。 与 白铅矿不同,在丁基黄药体系下,无论是否添加硫化钠, 方解石回收率均在 3％以下,说明方解石基本无可浮性。 pH值 100 80 60 40 20 0 a 789101112 回收率/ ● ▲ 白铅矿丁基黄药 白铅矿硫化钠丁基黄药 pH值 10 8 6 4 2 0 b 789101112 回收率/ ● ▲ ▲ ▲ ▲ 方解石-15074 μm丁基黄药 方解石-7437 μm丁基黄药 方解石-10 μm丁基黄药 方解石-15074 μm硫化钠丁基黄药 方解石-7437 μm硫化钠丁基黄药 方解石-10 μm硫化钠丁基黄药 ■ 图 2 pH 值对矿物可浮性的影响 a 白铅矿； b方解石 实际矿石浮选中白铅矿通常与方解石共存,因此 考察了硫化浮选体系中方解石对白铅矿硫化浮选的影 响。 pH＝9.5,硫化钠用量 410 -4 mol/ L、丁基黄药用 量 310 -4 mol/ L 条件下,不同粒径方解石对白铅矿硫 化浮选性能的影响见图 3。 由图 3 可知,白铅矿硫化 浮选性能受方解石粒度影响较大。 当方解石粒级为 -15074 μm 时,增加方解石用量,白铅矿可浮性基本 方解石用量/g L-1 100 80 60 40 20 0 051015202530 回收率/ ● ▲ 白铅矿方解石-15074 μm 白铅矿方解石-7437 μm 白铅矿方解石-10 μm ■ 图 3 方解石用量对白铅矿可浮性的影响 24矿 冶 工 程第 39 卷 ChaoXing 不受影响；但当-10 μm 方解石加入到浮选体系中时, 白铅矿回收率随方解石用量增加显著下降,并且在方 解石用量为 30 g/ L 时,白铅矿回收率降至 10％左右, 表明细粒-10 μm方解石显著影响白铅矿的硫化浮 选,因此后续针对-10 μm 粒级方解石对白铅矿浮选 的影响机理进行研究。 2.2 硫化钠在白铅矿表面吸附量 图 4 为 pH＝9.5、硫化钠用量 410 -4 mol/ L 时,硫 化钠在白铅矿单矿物或白铅矿与 30 g/ L 方解石的混 合矿中表面吸附量随时间的变化情况。 由图 4 可知, 采用硫化钠作用单一白铅矿时,矿物表面硫离子吸附 量随 硫 化 时 间 增 加 而 显 著 上 升, 硫 化 时 间 大 于 8 min 后,硫离子吸附区域稳定；而当白铅矿矿浆中加入 方解石矿泥时,硫离子在白铅矿表面吸附量显著降低, 这可能是方解石矿泥罩盖在白铅矿表面影响硫化钠在 白铅矿表面吸附,从而影响了白铅矿的硫化浮选行为。 硫化时间/min 10 8 6 4 2 00 246810 硫离子吸附量/mg L-1 ● 白铅矿 白铅矿方解石 ■ ● ■ 图 4 硫化钠在白铅矿表面的吸附量 2.3 矿物表面电性及相互作用 图 5 为硫化钠用量 410 -4 mol/ L 时白铅矿与方解 石表面 Zeta 电位随 pH 值的变化情况。 由图 5 可知, 白铅矿与方解石表面 Zeta 电位均随 pH 值升高而降 低。 添加硫化钠能显著降低白铅矿表面 Zeta 电位,说 明硫化钠能吸附于白铅矿表面。 这是因为硫化钠在溶 液中发生水解生成的硫离子与白铅矿表面的铅离子作 用,在矿物表面生成了硫化铅,使矿物表面荷负电［8］。 pH值 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 7.08.510.011.5 Zeta电位/ mV ● 方解石 白铅矿 方解石硫化钠 白铅矿硫化钠 ■ ▲ ▲ 图 5 矿物 Zeta 电位随 pH 值变化情况 而方解石经硫化钠处理后表面 Zeta 电位基本不变,表 明硫化钠未吸附于方解石表面。 由图 5 结果还可知, 在 pH＝9.5 时,白铅矿和方解石表面均荷负电,二者电 性相反,根据 DLVO 理论可知［12］,二者易通过静电力 发生异相凝聚,在浮选过程中白铅矿表面易被泥化的 方解石颗粒罩盖,降低硫化钠在白铅矿表面的吸附,从 而影响白铅矿的可浮性。 3 结 论 1 直接采用丁基黄药浮选白铅矿可浮性较差,采 用硫化-黄药浮选法浮选白铅矿,在 pH＝9.5 左右可浮 性较好；而方解石无论在黄药体系还是硫化-黄药体系 都不具有可浮性。 2 方解石/ 白铅矿浮选体系中,方解石粒度大小 对白铅矿的硫化浮选效果影响较大,当方解石粒度小 于 10 μm 时,显著影响白铅矿的硫化浮选性能。 3 在 pH＝9.5 左右,白铅矿与方解石二者电性相 反,存在较强的静电作用,易发生异相凝聚,使微细粒 方解石罩盖在白铅矿表面,降低硫化钠在白铅矿矿物 表面的吸附,从而影响白铅矿的硫化浮选性能。 参考文献 ［1］ 张添富,韩俊伟,刘 维,等. 某低品位含银铅锌硫化矿优先浮选 研究［J］. 有色金属选矿部分, 2018231-37. ［2］ 胡熙庚. 有色金属硫化矿选矿［M］. 北京冶金工业出版社, 1992. ［3］ 张俊辉. 浅谈氧化铅锌矿的浮选现状［J］. 四川有色金属, 2004 413-17. ［4］ 赵文迪,章晓林,王其宏,等. 新疆某复杂低品位氧化铅锌矿选矿 工艺［J］. 矿冶工程, 2018,38445-49. ［5］ 韩 朗,庹必阳,姚艳丽,等. 低品位氧化铅锌矿浮铅研究［J］. 矿 冶工程, 2016,36430-32. ［6］ 白 旭. 白铅矿硫化浮选及机理研究［D］. 昆明昆明理工大学国 土资源工程学院, 2016. ［7］ Feng Q C, Wen S M, Zhao W J, et al. 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