不同成因类型黄铁矿的浮游特性.pdf

第6 1 卷第3 期 2O 09 年8 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 1 ．N o ．3 A u g ． 20 09 不同成因类型黄铁矿的浮游特性 于宏东1 ⋯，孙传尧2 1 ．北京科技大学，北京10 0 0 8 3 ；2 ．北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术 国家重点实验室，北京10 0 0 4 4 摘要采用乙黄药作为捕收剂，N a 2 s ，c a 0 ，c u s O 。，z n s O 。，N a s O ，和腐植酸钠作为调整剂研究5 种不同成因类型黄铁矿的 浮游性。结果表明，不同成因类型黄铁矿无捕收剂浮选时的天然可浮性存在明显差异。用乙黄药做捕收剂时，不同成因黄铁矿之 间存在浮游差，但基本浮游规律相近。热液叠加改造型的浮选速度最快，其次是中高温热液型、块状硫化物型和硅卡岩型，而煤系 黄铁矿的浮游速度最慢。矿浆p H 对不同成因黄铁矿有明显影响，天然可浮性越好的黄铁矿受矿浆p H 的影响大。调整剂c u S 0 。， c a 0 ，N a 2 s 0 ，，N a 2 s 和腐植酸钠对不同成因的黄铁矿多为抑制作用，z n s 0 。对不同成因黄铁矿浮游性的影响不大。 关键词选矿工程；黄铁矿；浮游特性；成因类型；浮选速度 中图分类号T D 9 1 3 ；T D 9 2 3 ；T D 9 S 2文献标识码A文章编号l 0 0 1 一0 2 l l 2 0 0 9 0 3 一0 1 1 l 0 5 浮选实践表明，不同矿床或同一矿床不同矿体 中同名矿物间的浮游性不同。国外，在2 0 世纪5 0 年代曾开展了硫化物成因对其可浮性影响的研究， 认为不同成因或不同产地的同一种硫化物的浮游性 有差异，且这种现象普遍存在’1 。。国内，孙传尧等 在科研和浮选工业实践中发现，同一矿体中不同颜 色锂辉石和霓石的浮游性不同，并就同种矿物间的 浮游差进行了研究∽1 。以黄铁矿为例，不同成矿条 件下形成的黄铁矿之间存在浮游差已经引起许多学 者的关注“。。 黄铁矿是重要的硫化矿物，它不仅是铜铅锌选 矿时重点分离的对象，同时也是金、钴、镍的重要载 体矿物，当其含量较高时，往往需要单独选别、综合 回收。此外，煤中常含有一定量的黄铁矿，在细粒煤 精选过程中多数黄铁矿都要采用浮选的方法进行矿 物分选，以便有效脱出煤中的无机硫。7 。，这都与黄 铁矿的浮选行为有关，系统研究黄铁矿的浮游特性 意义深远。 多年来，国内外学者对黄铁矿的浮选进行了大 量基础研究和实际应用研究，获得了不少有意义的 结论，但却极少系统地研究黄铁矿浮游特性，对5 种 不同成因类型黄铁矿的浮游性进行了研究，取得了 一些新的认识。 收稿日期2 0 0 9 一0 2 1 8 作者简介于宏东 1 9 7 7 一 ，男，黑龙江兰西县人，工程师，博士生， 主要从事应用矿物学等方面的研究。 孙传尧 1 9 4 4 一 ，男，黑龙江佳木斯市人，教授，中国工 程院院士，主要从事矿物加工科学与技术等方面研究。 1试样的制备及方法 浮选试验用黄铁矿取自云南会泽铅锌矿、大厂 铜坑多金属矿、青海锡铁山铅锌矿、铜陵冬瓜山铜矿 和山东陶庄煤矿。黄铁矿试样的制备过程分为4 个 步骤。 1 采用物理方法提纯黄铁矿单矿物，首先 选出高纯度的块矿，逐步破碎至一2 m m 粒级，逐级 提取黄铁矿。 2 在双目镜下对初次提纯的黄铁矿 进行除杂处理，初步富集黄铁矿单矿物。 3 把初 步富集的黄铁矿单矿物全部碎至一2 m m ，再次利用 双目镜进行除杂处理，然后经磁选除铁和磁黄铁矿。 4 经矿物学检验后，纯度达到9 5 ％以上的矿样，采 用瓷球介质陶瓷磨矿机进行磨矿后分级，其中 一0 ．0 7 4 0 ．0 3 8 m m 粒级作为黄铁矿浮选试样。 依据各试样矿物学检查及化学分析结果来确定 其纯度。不同产地黄铁矿试样的纯度见表l 。 试验采用x F G 型挂槽式浮选机，主轴转速为 1 7 5 0 r ／m i n 。采用的捕收剂为乙基黄原酸钾，调整剂 有N a 2 S ，c a O ，c u s 0 4 ，z n s 0 4 ，N a 2 s o ，和腐植酸钠。 起泡剂为松油醇，用量为1 6 0 m g ／L 。用N a O H 或 H c l 调节p H 值。 浮选试样粒度为一0 ．0 7 4 0 ．0 3 8 m m 。试验时， 称取2 9 矿样放入浮选槽中，加人3 0 m L 去离子水， 按图1 所示的流程进行浮游性对比试验，泡沫产品 和槽内产品烘干、称重，计算浮选回收率。 万方数据 1 1 2有色金属第6 l 卷 测p H 精矿尾矿 图1单矿物的浮选流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fp u r em i n e r a lp r o c e s s i n g 2 试验结果及分析 所用黄铁矿分为5 种典型的成因类型，其中会 泽、大厂、锡铁山、冬瓜山及陶庄煤矿黄铁矿分别代 表热液叠加改造型、中高温热液型、喷流沉积块状硫 化物型、硅卡岩型和煤系沉积型黄铁矿。 2 ．1 不同成因黄铁矿的天然浮游性 不加捕收剂时，不同成因类型黄铁矿在不同p H 值时的浮游性如图2 所示。结果表明，不加捕收剂 时，黄铁矿在强酸性介质中的浮游性较好，而在弱酸 及碱性介质中浮游性较差。比较而言，热液叠加改 造型黄铁矿在强酸性介质中可浮性最好，煤系沉积 眯 、 静 娶 国 蚓 处 图2 不同成因黄铁矿无捕收剂浮选时 回收率与p H 值的关系 F i g ．2 R e l a t i o nb e t w e e nn o t a t i o nr e c o v e r yo fd i f f e r e n t g e o g e n e t i ct y p ep y r i t ea n dp Hw i t h o u tc o l l e c t o r 型的可浮性最差，而中高温热液型、喷流沉积块状硫 化物型和硅卡岩型黄铁矿的浮游性介于二者之间， 中高温热液型和喷流沉积块状硫化物型的天然可浮 性相似，总体上这两种成因黄铁矿的天然可浮性都 好与硅卡岩型黄铁矿。当矿浆p H 值大于6 时，不 同成因类型黄铁矿的天然可浮性都较差，此时它们 间的浮游差不明显。 2 ．2 乙黄药浓度对不同成因黄铁矿浮游性的影响 自然p H 值，即黄铁矿试样在去离子水中搅拌 后实测的矿浆p H 下同 。自然p H 值条件下，乙黄 药用量对黄铁矿浮游性的影响如图3 所示。结果表 明，不同成因类型黄铁矿在乙黄药作用下，可浮性存 在明显差别。总的来看，热液叠加改造型黄铁矿的 可浮性最好，其次是中高温热液型、喷流沉积块状硫 化物型，硅卡岩型黄铁矿的可浮性略差，煤系沉积型 黄铁矿的可浮性最差。当黄药浓度大于2 ．0 1 0 。4 m o l ／L 时，煤系沉积型黄铁矿的回收率随着黄药浓 度的增大，其浮选回收率呈上升趋势，但总体上煤系 黄铁矿的浮游性差。低黄药浓度下，热液叠加改造 型黄铁矿的浮选回收率最高，随着黄药浓度的增加 其浮选回收率增加不大。 冰 赢6 0 掣 蟊4 0 蹬 0】2345 乙基钾黄药浓度／1 0 “ m 0 1 ．L 一， 图3乙黄药浓度对不同成因 黄铁矿浮游性的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo fe t h y lx a n t h a t ec o n c e n t r a t i o no n 1 1 0 a t a b i l i t yo fd i f f e r e n tg e o g e n e t i ct y p ep y r i t e 2 ．3p H 值对不同成因黄铁矿浮游性的影响 用浓度为2 1 0 ～m o L ／L 的乙黄药作捕收剂时， 万方数据 第3 期于宏东等不同成因类型黄铁矿的浮游特性 不同成因黄铁矿在不同p H 值时的浮游性见图4 。 结果表明，用乙黄药作捕收剂时，矿浆p H 值对不同 成因黄铁矿的浮选有一定的影响。相比之下，矿浆 p H 值对热液叠加改造型黄铁矿的浮选影响最大，其 次是中高温热液型、喷流沉积块状硫化物型、硅卡岩 型，而对煤系沉积型的影响最小。当p H 1 2 时，这 几种黄铁矿都不易上浮。热液叠加改造型黄铁矿在 试验p H 值范围内回收率呈两个峰值，与其他类型 黄铁矿不同。在整个试验范围内，煤系沉积型黄铁 矿随p H 值的增大，其浮选回收率呈下降趋势。 图4p H 值对不同成因黄铁矿浮游性的影响 F i g ．4 I n n u e n c eo fp Ho nn o a t a b i l i t yo fd i f f e r e n t g e o g e n e t i ct y p ep y r i t e 2 ．4 不同成因黄铁矿的浮游速度 自然p H 值条件下，用浓度为2 1 0 一m o l ／L 的 乙黄药作捕收剂时，不同成因黄铁矿的浮选回收率 与浮选时间的关系见图5 。结果表明，在浮选前 2 m i n 内，5 种不同成因的黄铁矿上浮率都较大。其 中浮选前0 ．5 m i n 内，上热液叠加改造型的浮游速度 最快，而中高温热液型和块状硫化物型的浮游速度 接近，它们的浮游速度都快于硅卡岩型黄铁矿的浮 游速度，煤系沉积型黄铁矿的浮游速度最慢。 8 0 冰 蒋6 0 掣 回 划4 f ；b 2 O l23 4 浮选时间，m i n 图5 不同成因黄铁矿浮选回收率 与浮选时间的关系 F 培．5 R e l a t i o nb e t w e e nn o t a t i o nr e c o v e r yo f d i f f 色r e n t g e o g e n e t i ct y p ep y r i t ea n dn o t a t i o n t i m e 2 ．5 调整剂用量对不同成因黄铁矿浮游性的影响 用浓度为2 1 0 ～m o L ／L 的乙黄药作捕收剂时， c u s 0 4 ，c a o ，z n s 0 4 ，N a 2 s 0 3 ，N a 2 s 和腐植酸钠等调整 剂的用量对黄铁矿浮游性的影响见图6 ～图1 1 。 冰 8 0 、 褂 警 回“ 蚓 灶 4 ‘ l2345 硫酸铜浓度／1 0 一3 m o l L 一1 图6C u S o 。浓度对不同成因黄铁矿 浮游性的影响 F i g ．6 I n n u e n c eo fC u S 0 4c o n c e n t r a t i o no nf l o a t a b i l i t y o fd i f f e r e n tg e o - g e n e t i ct y p ep y r i t e 求 、 碍 掣 叵 蚓 毁 图7C a o 浓度对不同成因黄铁矿 浮游性的影响 F i g ．7 I n n u e n c eo fC a 0c o n c e n t r a t i o no nn o a t a b i l i t y o fd i f 扎r e n tg e o g e n e t i ct y p ep y r i t e 求 哥 蔷6 0 蚓 烛 4 0 ＼＼。。。 。 卜专eee● 。 荤鎏羞燎铲 藏嘉施 ■■_ _ 、＼． 2468l O 硫酸锌浓度儿o _ 3 m 0 1 ．L 一1 图8Z n S o 。浓度对不同成因黄铁矿 浮游性的影响 F i g ．8 I n n u e n c eo fZ n S 0 4c o n c e n t r a t i o no n n o a t a b i l i t yo fd i f f e r e n tg e o g e n e t i ct y p ep y r i t e 结果表明，c u s O 。对热液叠加改造型、煤系沉积 型黄铁矿有轻微的活化作用，对块状硫化物型黄铁矿 万方数据 1 1 4 有 色金 属第6 l 卷 则表现为轻微的抑制作用，而对中高温热液型、硅卡 岩型黄铁矿即有活化作用也存在一定的抑制作用。 浮选中高温热液型、硅卡岩型黄铁矿时，C u s 0 。浓度 低时起活化作用，而浓度高时起抑制作用。 图7 表明，随着C a O 浓度的增加，不同成因类 型黄铁矿的浮选回收率都呈下降趋势，当C a O 用量 浓度为4 ．0 1 0 一m o l ／L 时，除煤系黄铁矿外，其他 类型的黄铁矿可被充分抑制。相比之下，低浓度的 C a O 可明显抑制硅卡岩型、块状硫化物型黄铁矿，而 对热液叠加型和中高温热液型黄铁矿的抑制效果较 差，只有c a O 浓度高时才可得到充分抑制。煤系沉 积型黄铁矿较难抑制。 母 、 婚 婆 凰 蝴 灶 图9N a S o ，浓度对不同成因黄铁矿 浮游性的影响 F i g ．9 I n n u e n c eo fN a 2 S 0 3c o n c e n t r a t i o no nn o a t a b i l i t y o fd i f k r e n tg e o g e n e t i ct y p ep y r i t e 图8 表明，在整个试验用量范围内，z n S O 。对热 液叠加改造型、中高温热液型、硅卡岩型和煤系沉积 型黄铁矿浮游性的影响不大，而对块状硫化物型黄 铁矿则有轻微的抑制作用。 图9 表明，亚硫酸钠对煤系沉积型黄铁矿的浮 游性影响不明显，而对其他类型黄铁矿则有一定的 抑制作用。亚硫酸钠用量时对热液叠加改造型黄铁 矿的浮游性没有影响，但当其用量达到2 ．0 1 0 。3 m o l ／L 可以充分抑制热液叠加改造型黄铁矿。随着 亚硫酸钠浓度的增加，中高温热液型、块状硫化物型 和硅卡岩型黄铁矿的浮选回收率呈下降趋势，相比 之下，亚硫酸钠易于抑制中高温热液型和硅卡岩型 黄铁矿。 图1 0 表明，N a s 浓度对煤系沉积型黄铁矿的 浮游性影响不大，对硅卡岩型黄铁矿表现为轻微的 活化作用，高浓度时表现为明显的抑制作用，对热液 叠加改造型、中高温热液型和喷流沉积块状硫化物 型黄铁矿表现为抑制作用。三种黄铁矿相比，喷流 沉积块状硫化物型更易于受到抑制。 球 、 J 5 { } 掣 回 魁 处 8 0 6 0 4 0 2 0 U5l U1 5即 癣} 化钠浓度，l 俨 m 0 1 ．L “ 图1 0N a S 浓度对不同成因黄铁矿 浮游性的影响 F i g ．1 0I n n u e n c eo fN a 2 Sc o n c e n t r a t i o no nn o a t a b i l i t y o fd i f f 毛r e n tg e o g e n e t i ct y p ep y r i t e 冰 彝6 0 罄 曼4 0 灶 2 0 O UZ 删4 U Ut 删删l u u U 腐植酸钠浓度“m g L - ， 图1 l腐植酸钠用量对不同成因 黄铁矿浮游性的影响 F i g ．11 I n f l u e n c eo fs o d i u mh u m a t ec o n c e n t r a t i o no n n o a t a b i l i t yo fd i f f e r e n tg e o g e n e t i ct y p ep y r i t e 图1 1 表明，腐植酸钠用量低时可以充分抑制煤 系沉积型黄铁矿，同时对中高温热液型、硅卡岩型和 块状硫化物型黄铁矿也有明显的抑制作用，但随着 腐植酸钠用量的增加，对块状硫化物型黄铁矿抑制 效果反而较差。腐植酸钠对热液叠加改造型黄铁矿 的抑制效果较差，仅在其用量大时方有明显的抑制 作用。 3结论 不同成因类型黄铁矿无捕收剂浮选时的天然可 浮性存在明显差异，比较而言，热液叠加改造型黄铁 矿的天然可浮性最好，煤系沉积型的可浮性最差，而 中高温热液型、喷流沉积块状硫化物型和硅卡岩型 黄铁矿的天然可浮性性介于二者之间，中高温热液 型和喷流沉积块状硫化物型的天然可浮性相似。 在p H 6 时，不同成因类型黄铁矿的天 然可浮性都较差，此时的浮游差不明显。 万方数据 第3 期 于宏东等不同成因类型黄铁矿的浮游特性 11 5 用乙黄药做捕收剂时，不同成因黄铁矿之间存 在浮游差，但基本浮游规律相近。对比而言，热液叠 加改造型黄铁矿的可浮性最好，其次是中高温热液 型、喷流沉积块状硫化物型和硅卡岩型，而煤系黄铁 矿的浮游性最差。 从浮选速度来看，0 ～2 m i n 内热液叠加改造型 的最快，其次是中高温热液型、块状硫化物型和硅卡 岩型，而煤系黄铁矿的浮游速度最慢，在整个浮选试 验时间内，煤系黄铁矿的浮选回收率呈下降趋势。 参考文献 矿浆p H 对不同成因黄铁矿有明显影响，天然 可浮性越好的黄铁矿受矿浆p H 的影响大。调整剂 c u s O 。，c a O ，N a 2 s 0 3 ，N a 2 S 和腐植酸钠对不同成因 的黄铁矿有一定的作用，多为抑制作用，作用效果上 略有差异，z n s 0 。对不同成因黄铁矿浮游性的影响 不大。 不同成因类型黄铁矿浮游性差异的原因将另文 讨论。 [ 1 ]r _ 7 I e M 6 0 H K H 盘BA ，且M H T p H e B arM ． B 几H ⅡH H er e H e 3 H c aM H H e p a _ I o BH aH x 巾n o T a I I H o H H b I ec B o 盘c T B a[ M ] ． M o c K B a H 3 皿a T e 几t c T B oH a y K a ，1 9 6 5 3 8 ． 2 3 4 5 6 7 孙传尧，印万忠．不同颜色锂辉石浮游性的差异及晶体化学分析[ J ] ．有色金属，2 0 0 0 ，5 2 4 1 0 7 1 1 0 ，1 1 3 陈经华．会泽铅锌矿硫化矿等可浮异步浮选及氧化矿浮选基础研究[ D ] ．沈阳东北大学，2 0 0 6 8 3 9 3 ． 凌竞宏，胡熙庚．黄铁矿的可浮性与半导性的关系[ J ] ．化工矿山技术，1 9 8 8 ，1 7 5 1 3 1 9 ． 陈述文，胡熙庚．黄铁矿的温差电动势率与可浮性的关系[ J ] ．矿冶工程，1 9 9 0 ，1 8 8 1 7 2 1 ． 谢珉，邓文辉．黄铁矿的可浮性研究及生产实践[ J ] ．北京矿冶研究总院学报，1 9 9 2 ， 1 2 3 2 3 7 ，4 7 ． 李成峰，任建勋，杜美利．煤脱硫技术研究进展[ J ] ．煤炭技术，2 0 0 4 ，2 3 3 8 3 8 5 ． F l o t a t i o nC h a r a c t e r i s t i c so fD i f f e r e n tG e o - g e n e t i cT y p eP y r i t e l ，U r o ，l g d o ，1 9 1 一，J s U ⅣC u 口n ．y 口0 2 1 ．u n 西e ，苫i ￡，，旷S c i e n c e 口n d 丁k c n o f o g yB e 玎i ，l g ，B e 巧西l g1 0 0 0 8 3 ，c _ j l i n n ； 2 ．J s ￡n ￡eK e yh 6 0 m 幻v 矿M i n e m fP r o c e s s i n go ，c 柚z o ，曰e 彬凡g ＆n e r 口zR e s e 口r c h s m u ￡e 旷M i n i 昭口n d 肘e ￡8 Z Z M ，髫 ，，曰e 分i ，增’1 0 0 0 4 4 ，C i n 口 A b s t r a c t T h en o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f5d i f f b r e n tg e o g e n e t i ct y p e so fp y r i t ea r ei n V e s t i g a t e db yu s i n ge t h y lx a n t h a t ea s c o U e c t o ra n dN a 2S ， C a 0 ，C u S 0 4 ， Z n S 0 4 ，N a 2 S 0 3a n ds o d i u m h u m a t e a s r e g u l a t o r ． T h er e s u l t ss h o wt h a tt h e n o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i co fd i f f e r e n tg e o g e n e t i ct y p ep y r i t ei sd i f 艳r e n t ．T h e r ea r eo b v i o u s l yd i n ’e r e n c e s0 ；f5t y p e so f p y r i t en o a t e dw i t h o u tc o l l e c t o r ． A n dt h en o a t a b i l i t yo f5t y p e so fp y r i t eu s i n ge t h y lx a n t h a t ea sc o l l e c t o ri sd i f f e r e n t a n dt h en o t a t i o nr e g u l a r i t yi ss i m i l a r ．T h en o t a t i o nr a t eo fh y d r o t h e r m a ls u p e r i m p o s e dd e f o r m a t i o nt y p ei st h em o s t q u i c k l y ． N e x tc o m e sm e d i u m - h i g ht e m p e r a t u r eh y d r o t h e r m a lt y p e ，m a s s i V es u l f i d et y p ea n ds k a mt y p e ，a n dt h e n o t a t i o nr a t eo fc o a l 一p y r i t ei st h em o s ts l o w l y ． T h en o a t a b i l i t yo fd i f f e r e n tt y p ep y r i t ei si n n u e n c e do b v i o u s l yb yt h e c h a n g eo fp H ． T h eb e t t e rn a t i v en o a t a b i l i t yo ft h et y p e ， t h em o r es e r i o u s l yi n n u e n c e db yp H ． C u S 0 4 ， C a O ， N a 2S 0 3 ，N a 2Sa n ds o d i u mh u m a t em a i l yh a sad e p r e s s a n te f f b c tt o d i f f e r e n tg e o g e n e t i et y p ep y r i t e ，w h i l et h e i n n u e n c eo fZ n S 0 4o nd i f 耗r e n tg e o g e n e t i ct y p ep y r i t ei sl i t t l e ． K e y w o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n g ；p y r i t e ；n o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ；g e o g e n e t i ct y p e ；n o t a t i o nd i s c r e p a n c y 万方数据