硫铜钴矿浮选行为研究.pdf

1 8 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 2 0 ．0 1 ．0 0 4 硫铜钴矿浮选行为研究 于志超，吴熙群， 北京矿冶科技集团有限公司 王立刚，胡志强，田棉兰，李俊旺 矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 2 8 摘 要对硫铜钴矿纯矿物在采用不同药剂条件下的浮选行为进行了研究。试验表明，丁基黄药对硫铜钴矿捕收作用 较好，适当增加起泡剂松醇油用量可提高硫铜钴矿浮选回收率。矿浆p H 值对硫铜钴矿可浮性存在影响，当p H 值为8 ．1 9 时 回收率最低，p H 值为1 0 ．8 8 时回收效果最佳。调整剂N a z S 、N a r i S 在硫铜钴矿浮选中均表现出低用量活化、高用量抑制效 果，总体而言N a r i S 活化效果要优于N a 2 S ，电位测试表明相同质量浓度的N a r i S 比N a 2 S 对矿浆电位的影响更大。 关键词硫铜钴矿；硫化钠；硫氢化钠；可浮性；电位 中图分类号T D 9 2 3 ；T D 9 5 文献标识码A 文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 2 0 0 1 0 0 1 8 0 6 S t u d yo nT h eF l o t a t i o nB e h a v i o ro fC a r r o l l i t e ⅢZ h i c h a o ，W UX i q u n ，W A N GL i g a n g ，H UZ h i q i a n g ，T I A NY i l a n ，L IJ u n w a n g S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a lP r o c e s s i n gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， B G R M M T e c h n o l o g yG r o u p ，B e i j i n g10 2 6 2 8 ，C h i n a A b s t r a c t I nt h i sp a p e r ，t h ef l o t a t i o nb e h a v i o ro fp u r em i n e r a lo fc a r r o l l i t ew i t hd i f f e r e n tc h e m i c a l s w a ss t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tb u t y lx a n t h a t eh a sab e t t e re f f e c to nt h er e c o v e r yo fc a r r o l l i t e ． A p p r o p r i a t ei n c r e a s ei nt h ed o s a g eo fp i n eo i lc a ni m p r o v et h ef l o t a t i o nr e c o v e r yo fc a r r o l l i t e ．T h ep u l pp H h a sa ne f f e c to nt h ef l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t e ．W h e nt h ep Hv a l u ei S8 ．19 ，t h ec a r r o l l i t er e c o v e r yi St h e l o w e s t ．W h e nt h ep Hv a l u ei s1 0 ．8 8 ，t h er e c o v e r ye f f e c ti st h eb e s t ．B o t ho ft h et w or e g u l a t o r sN a 2Sa n d N a r i Si nt h ec a r r o l l i t ef l o t a t i o nt e s ts h o w e da c t i v a t i o nw i t hal o wd o s a g ea n dd e p r e s s i o nw i t hah i g hd o s a g e ． I ng e n e r a l ，t h ea c t i v a t i o no fN a r i sw a sb e t t e rt h a nN a 2S ，a n di th a dag r e a t e re f f e c to np u l pp o t e n t i a lt h a n N a 2Sw i t ht h es a m em a s sf r a c t i o n ． K e yw o r d s c a r r o l l i t e ；N a 2S ；N a r i S ；f l o a t a b i l i t y ；p o t e n t i a l 钴是世界重要的战略性矿产资源，由于其优良 的物理、化学和机械性能，广泛应用于航空、航天、电 器、机械、化学和陶瓷等工业领域，近几年随着新能 源、智能终端等产业的飞速发展，钴的需求大幅增 加。铜与国民经济和社会发展密切相关，在中国有 色金属材料的消费中仅次于铝。我国铜钴资源储量 不足，钴资源储量仅占世界钴资源储量的1 ．1 4 ％，资 源储量保证程度低，人均占有量少，对外依存度高。 非洲铜钴资源丰富，且集中分布在刚果 金 、赞比亚 等国，近年来我国矿业公司依靠自身在资金、技术和 管理方面的优势，在非洲地区特别是在刚果 金 和 赞比亚等地陆续建立了一批铜钴矿开发项目[ 1 。2 ] 。 硫铜钴矿是独立钴矿物的一种，含有高铜和少 量铁镍，属于硫化铜钴矿资源，在非洲铜钴矿资源中 占有重要比例，是非洲地区铜钴矿浮选厂的主要回 收矿物之一，提高硫铜钴矿回收率可以显著提高铜 钴精矿产量[ 3 ] 。 N a 。S 、N a H S 是重要的浮选调整剂，在铜钴矿浮 选生产实践中有添加N a S 或N a r i S 的案例[ 4 ] ，但是 需合理控制其添加量，不同用量对钴矿物的作用不 同，一般认为用量小时起活化作用，用量大时起抑制 作用。在处理硫化矿时，N a S 可以通过调节矿浆 p H 值和矿浆电位E h 来实现矿物的无捕收剂浮 选[ 5 ] ，控制N a S 的用量和作用时间是合理使用 N a 2S 的关键j 。 为此，本文以硫铜钻矿纯矿物为研究对象，主要 收稿日期2 0 19 一0 42 9 作者简介于志超 19 9 3 一 ，男，山西孝义人，硕士研究生，主要从事选矿工艺研究工作。 万方数据 2 0 2 0 年第1 期于志超等硫铜钴矿浮选行为研究 1 9 考察不同p H 值下N a 。S 、N a r i S 对硫铜钴矿浮选行 为的影响，从而为实际生产中提高硫化铜钴矿的回 收率提供一定的指导。 1研究方法 1 ．1 矿样与药剂 纯矿物试验所用的硫铜钻矿来自非洲某矿区天 然富矿。单矿物试样制备方法如下将硫铜钴矿富 矿敲碎，拣选明显的脉石矿物丢弃后进行分析化验， 矿物纯度达到要求后经瓷球磨罐干磨，最后筛取 一7 4 3 8k t m 粒级作为单矿物浮选试验矿样。经化 验分析所得矿样纯度为9 3 ．4 9 ％，达到单矿物浮选试 验要求，矿样主要元素分析结果如表1 所示，其X R D 谱图如图1 所示。 表1硫铜钴矿主要元素分析结果 T a b l elM a i ne l e m e n ta n a l y s i s r e s u l t so fc a r r o l l i t e／％ 丁基黄原酸钾 以下简称丁基黄药 是硫化矿浮 选中常用的捕收剂之一，现有研究表明，丁基黄药对 硫化铜钴矿有着良好的捕收性能，在非洲硫化铜钴 矿浮选中有着广泛的应用，因此试验选用丁基黄药 作为浮选捕收剂。试验所用盐酸、氢氧化钠、丁基黄 原酸钾、N a 。S 、N a r i S 等均为分析纯，试验用水均为 去离子水，浮选试验采用松醇油作为起泡剂。 2 鳅o 图1硫铜钴矿纯矿物X R D 衍射图谱 F i g ．1 X R Da n a l y s e ss p e c t r ao fc a r r o l l i t e 1 ．2 试验方法 单矿物浮选试验在浮选槽容积为4 0m I 。的 X F G C Ⅱ型挂槽式浮选机中进行，浮选机转速为 14 9 9r ／r a i n 。试验时，每次称取纯矿物2 ．0 0 0g ，倒 人1 0 0m L 的烧杯中，然后加入蒸馏水至6 0m I 。后 放入J p 一0 2 0 型超声波清洗仪中进行表面清洗5m i n ， 待溶液变澄清后，倒去上层液体，下层矿物倒入浮选 槽中，加去离子水搅拌2m i n ，加入调整剂，调浆 2r a i n ，之后加入捕收剂，搅拌2r a i n ，加入起泡剂，用 p H 计测定达到合适的p H 值后开始浮选，浮选用时 3m i n 。浮选过程采用手工刮泡，浮选试验结束后， 将泡沫产品和槽内矿物进行过滤、烘干和称重，计算 出相应的回收率。 矿浆p H 值及氧化还原电位测量采用P H S 一3 E 型精密p H 计，以铂片电极和饱和甘汞电极组成电 极对，测量电位均换算为标准氢标电位。 2试验结果与讨论 2 ．1 硫铜钴矿可浮性研究 2 ．1 ．1 捕收剂用量对硫铜钴矿可浮性的影响 在矿浆p H 值为6 ，起泡剂用量为6m g ／I 。时，进 行捕收剂丁基黄药用量试验，结果如图2 所示。 由图2 可知，在该p H 值及起泡剂用量条件下， 随着丁基黄药用量的增加，硫铜钻矿的回收率随之 增长，当用量大于2m g ／L 时，随黄药用量的增加硫 铜钴矿回收率增长缓慢，当丁基黄药用量大于 4m g ／L 时，硫铜钴矿回收率稳定在4 5 ％左右。因此 采用丁基黄药4m g ／L 用量作为试验用量。 丁基黄药用量／ r a g L - I 图2丁基黄药用量对硫铜钴矿可浮性的影响 F i g ．2 T h ee f f e c to fd o s a g eo fK B Xo n t h ef l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t e 万方数据 2 0 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第1 期 2 ．1 ．2 起泡剂松醇油用量对硫铜钴矿可浮性的 影响 在矿浆p H 值为6 ，丁基黄药用量为4m g ／L 时， 进行起泡剂松醇油用量试验，试验结果如图3 所示。 由图3 可知，在起泡剂试验用量范围 2 ～1 4m g ／L 内，松醇油用量对硫铜钴矿回收率的影响显著，当松 醇油用量从2m g ／L 增加到1 0m g ／L ，硫铜钴矿回收 率增速较快，当松醇油用量从1 0m g ／L 增加到 1 4m g ／L 时，硫铜钴矿回收率略有增长，但保持在 5 5 ％“ - 6 0 ％，松醇油用量为1 0m g ／L 时，浮选泡沫大 小适宜且稳定性合适，因此试验选用1 0m g ／L 作为 起泡剂松醇油用量。 松醇油用t ／ m g L - ’1 图3 起泡剂松醇油用量对硫铜钴矿可浮性的影响 F i g ．3 T h ee f f e c to fd o s a g eo ff r o t h e rp i n eo i l o nt h ef l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t e 2 ．1 ．3 p H 值对硫铜钴矿可浮性的影响 在捕收剂丁基黄药用量为4m g ／L 、起泡剂用量 为6m g ／L 时，矿浆p H 值试验结果如图4 所示。当 p H 值为酸性时，硫铜钴矿回收率随p H 值降低而增 加，即强酸性条件下其回收率优于弱酸性条件，当 p H 值为2 ．1 0 时，其回收率为5 4 ．0 6 ％，处于试验较 高水平；当矿浆p H 值为中性及弱碱性时，硫铜钴矿 浮选受到一定的抑制作用，当p H 值为8 ．1 9 时，回 收率下降到3 8 ．0 4 ％；当p H 值为8 ～1 2 时，随着p H 值增加其回收率迅速回升，当p H 值为1 0 ．8 8 时，回 收率达到峰值6 1 ．7 6o A ，p H 值大于1 2 时，回收率呈 下降趋势。综上，硫铜钴矿回收率受矿浆p H 值影 响较为明显，且在碱性较高时，回收率较高。 2 ．2 不同p H 值条件下N a S 及N a r i S 对硫铜钴矿 可浮性的影响 铜钴硫化矿浮选生产中往往采用石灰作为调整 剂，同时石灰对矿石中的黄铁矿等起到一定的抑制 图4p H 值对硫铜钴矿可浮性的影响 F i g ．4 T h ee f f e c to fp u l pp Ho nt h e f l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t e 作用，因此浮选作业一般在碱性条件下完成。基于 上述条件试验结果，结合硫化铜钴矿浮选生产实践， 在捕收剂丁基黄药用量为4m g ／L ，起泡剂松醇油用 量为1 0m g ／L 时，分别调节矿浆p H 值为8 、9 、1 0 、 1 1 ，考察不同p H 值条件下N a 。S 及N a r i S 对硫铜钴 矿可浮性的影响，结果如图5 ～图8 所示。 由图5 可知，在矿浆p H 值为8 的条件下，硫铜 钴矿的浮选回收率均随着N a 。S 、N a r i S 用量的增加 而呈现出先升高后降低的趋势。当N a 。S 用量从0 增加到l Om g ／L 时，随着N a 。S 用量的增加回收率 迅速上升，当N a z S 用量大于1 0m g ／L 时，对应的回 收率又逐渐回落，但N a 。S 用量小于3 0m g ／L 时硫 铜钴矿浮选回收率均高于未添加N a z S 时对应的回 收率，因此1 0m g ／I 。为试验条件下N a 。S 最佳活化 用量，相对应的硫铜钴矿回收率为6 3 ．5 7 ％，对硫铜 钴矿浮选回收起改善效果的用量区间 以下简称“活 化用量区间” 为0 ～3 0m g ／L 。同理，当N a r i S 用量 从0 增加到1 5m g ／L 时，随着N a r i S 用量的增加回 收率先迅速上升后又回落，且改善效果与N a z S 相比 更为明显，对应的回收率可由未添加N a H S 时的 4 9 ．7 1 ％提高至峰值7 2 ．0 8 ％，当N a r i S 用量从 1 0m g ／L 增加到2 0m g ／L 时，对应的回收率大幅降 低直至表现出抑制效果，因此5m g ／L 为试验条件下 N a r i S 最佳活化用量，相对应的硫铜钴矿回收率为 7 2 ．0 8 ％，其活化用量区间为0 ～1 5m g ／L 。 由图6 可知，在矿浆p H 值为9 的条件下，硫铜 钴矿的浮选回收率同样随着N a 。S 、N a r i S 用量的增 加而呈现出先升高后降低的趋势。当N a z S 用量从 0 增加到3 0m g ／L 时，随着N a 。S 用量的增加回收率 万方数据 2 0 2 0 年第1 期于志超等硫铜钴矿浮选行为研究 2 1 N ％S 、N a H S J 艟／ m g 。L - 1 图5p H 值为8 时N a 。S 、N a r i S 用量 对硫铜钴矿可浮性的影响 F i g ．5 T h ee f f e c to fd o s a g eo fN a 2Sa n dN a r i S o nt h ef l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t ea tp H8 N a 2 S 、N 8 H S 用量， m g 。L - I 图6p H 值为9 时N a 。S 、N a r i S 用量 对硫铜钴矿可浮性的影响 F i g ．6 T h ee f f e c to fd o s a g eo fN a 2Sa n dN a r i S o nt h ef l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t ea tp H9 逐步上升，当N a S 用量大于3 0m g ／L 时，对应的回 收率迅速回落，当N a 。S 用量从2 0m g ／L 增加到 3 0m g ／L ，硫铜钴矿的回收率保持在峰值7 7 ％左右， 因此认为2 0 ～3 0m g ／L 为试验条件下N a 。S 最佳活化 用量，且在试验用量范围内，N a 。S 几乎未表现出抑制作 用。当N a r i S 用量从0 增加到5n a g ／L 时，回收率迅速 上升后达到峰值7 6 ．4 8 ％，当N a H S 用量大于5m g ／L 时，随着用量的增加对应的回收率逐渐降低至表现出抑 制效果，当N a r i S 用量为3 0m g ／L 时回收率降至 4 1 ．0 1 ％，体现出抑制效果。因此5m g ／l 。为试验条件下 N a r i S 最佳活化用量，相对应的硫铜钴矿回收率为 N ％S 、N a H S J 羽J t ／ m g 。L - 1 图7p H 值为1 0 时N a 2 S 、N a r i S 用量 对硫铜钴矿可浮性的影响 F i g ．7T h ee f f e c to fd o s a g eo fN a 2Sa n dN a r i S o nt h ef l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t ea tp H1 0 N a 2 S 、N a H S m 量／ m g ’L - I 图8p H 值为1 1 时N a 。S 、N a r i S 用■ 对硫铜钴矿可浮性的影响 F i g ．8 T h ee f f e c to fd o s a g eo fN a 2Sa n dN a r i S o nt h ef l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t ea tpH11 7 6 ．4 8 ％，而其活化用量区间为0 ～2 5m g ／L 。 由图7 可知，在矿浆p H 值为1 0 的条件下， N a S 与N a r i S 对硫铜钴矿可浮性的影响有着相似 的作用规律，随着二者用量的增加，回收率均表现出 先升高后回落的趋势，且回收率峰值均在8 5 ％左右； 二者的区别在于达到硫铜钴矿回收率峰值所对应 的N a H S 用量为5m g ／L ，少于对应的N a S 用量 1 0m g ／L ，且在试验范围内药剂高用量条件下N a r i S 表现出对硫铜钴矿浮选的抑制效果，而N a S 仍未体 现。因此，认为1 0 、5m g ／L 分别为试验条件下 N a S 、N a r i s 最佳用量，与之对应的活化用量区间分 万方数据 2 2 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第1 期 别为0 “ - - 4 0 、0 “ - - 2 0m g ／L 。 由图8 可知，在矿浆p H 值为1 1 的条件下，随着 N a 。S 或N a r i S 用量的增加，硫铜钴矿回收率先迅速 升高后又回落，且回收率峰值均在8 3 ％左右，回收率 峰值所对应的N a r i S 用量为5m g ／L ，对应的N a S 用量为1 0m g ／L ，此后随着N a r i S 用量的增加，硫铜 钴矿的回收率大幅下降，当用量大于1 0m g ／L 时已 经表现出一定的抑制效果，而当N a 。S 用量大于 1 0m g ／L 时其对应的回收率略有下降，当N a 。S 用量 为4 0m g ／L 时回收率仍高于未添加N a 。S 时的初始 回收率。因此，认为1 0 、5m g ／L 分别为试验条件下 N a 。S 、N a H S 最佳用量，与之对应的活化用量区间分 别为0 , - 一4 0 、0 ～1 0m g ／L 。 2 ．3 不同p H 值条件下N a S 及N a r i S 对硫铜钴矿 浮选电位及回收率的影响 N a z S 及N a H S 水溶液呈碱性且不稳定，容易水 解或被氧化，导致N a 。S 、N a H S 的添加对硫铜钴矿浮 选过程中矿浆氧化还原电位的影响较大，因此试验 在考察不同p H 值条件下N a 。S 及N a r i s 对硫铜钴 矿可浮性的影响的同时，测量了不同N a S 及N a H S 用量条件的矿浆电位，以此得出不同N a S 及N a r i S 用量下矿浆电位与回收率的关系，结果如图9 ～1 2 所示。 八～- ＼ N 慧 。 ＼＼ 矿浆电位民，m V 图9p H 值为8 时不同N a S 、N a H S 用量 下矿浆电位对可浮性的影响 F i g ．9 T h ee f f e c to fp u l pp o t e n t i a lo nt h e f l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t ea tp H8u n d e rd i f f e r e n t d o s a g e so fN a 2Sa n dN a r i S N a 。S 、N a r i S 可作为还原电位调整剂，因此随着 N a 。S 及N a r i S 用量的增加矿浆电位逐渐降低，同 时，对比图9 ～图1 2 可发现，随着矿浆p H 值升高， 矿浆的电位值逐渐降低。结合图5 ～8 ，N a r i S 用量 的变化对矿浆电位值的影响要强于相同质量浓度的 N a S 。若认为硫铜钴矿回收率高于未添加N a z S 、 N a r i S 时的初始回收率时，所对应的电位区间为“活 化电位区间”，则可从图中得出矿浆p H 值为8 、9 、 l o 、l l 时N a 2 S 的活化电位区间分别为2 8 9 ～3 4 9 、 2 5 6 ～3 2 1 、2 1 7 ～2 5 7 、1 7 7 ～2 1 6m V ，N a H S 的活化电 位区间分别为3 0 4 ～3 4 9 、2 4 5 ～3 2 1 、1 9 0 ～2 5 7 、 1 9 2 , 一2 1 6m V ，结合2 ．2 所得活化用量区间结果整 理得不同p H 值条件下N a 。S 、N a r i s 对硫铜钴矿浮 选影响规律见表2 。 ；◆棚s 矿浆电位E J m V 图1 0p H 值为9 时不同N a 2 S 、N a r i S 用量 下矿浆电位对可浮性的影响 F i g ．10T h ee f f e c to fp u l pp o t e n t i a lo nt h e f l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t ea tp H9u n d e rd i f f e r e n t d o s a g e so fN a 2Sa n dN a H S 矿浆电位F - ．h ／m V 图1 1p H 值为1 0 时不同N a 2 S 、N a r i S 用量 下矿浆电位对可浮性的影响 F i g ．11 T h ee f f e c to fp u l pp o t e n t i a lo nt h e f l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t ea tpH 10u n d e rd i f f e r e n t d o s a g e so fN a 2Sa n dN a H S 万方数据 2 0 2 0 年第1 期于志超等硫铜钴矿浮选行为研究 2 3 表2 T a b l e2 不同p H 值条件下N a zS 、N a r i S 对硫铜钴矿浮选影响规律 E f f e c to fN a 2Sa n dN a r i So nf l o t a t i o no fc a r r o l l i t eu n d e rd i f f e r e n tp Hc o n d i t i o n s 矿浆电位F _ V m V 图1 2p H 值为l l 时不同N a 2 S 、N a r i S 用量 下矿浆电位对可浮性的影响 F i g ．1 2 T h ee f f e c to fp u l pp o t e n t i a lo nt h e f l o a t a b i l i t yo fc a r r o l l i t ea tp H1 1u n d e rd i f f e r e n t d o s a g e so fN a 2Sa n dN a r i S 3结论 通过硫铜钴矿纯矿物浮选试验，研究了丁基黄 药、起泡剂松醇油、矿浆p H 值对硫铜钴矿可浮性的 影响，重点考察了不同p H 值条件下N a 。S 、N a r i S 对 硫铜钴矿浮选的影响并进行对比，得出以下结论 1 实验条件下丁基黄药对硫铜钴矿捕收性能较 好，在较低用量水平下即可使其回收指标保持稳定； 起泡剂松醇油对硫铜钴矿可浮性影响较大，适当增 加起泡剂用量可提高硫铜钴矿浮选回收率。 2 矿浆p H 值对硫铜钴矿可浮性存在一定的影 响，在强酸及碱性较高的条件下硫铜钴矿可浮性较 好，在弱酸、弱碱性条件下可浮性相对较差，p H 值为 8 ．1 9 时试验回收率最低，p H 值为1 0 ．8 8 时试验回 收效果最佳。 3 调整剂N a 。S 、N a r i S 在硫铜钴矿浮选试验中均 表现出低用量活化、高用量抑制效果，且总体而言，N a S 对硫铜钴矿浮选表现出活化效果所对应的用量范围较 宽，后者与之相对应的用量范围较窄，相同质量浓度的 N a r i s 比N a z S 对矿浆电位的影响更大。 参考文献 [ 1 ] 吴熙群，李成必，陈金中，等．钴矿资源开发利用选矿技术 现状和进展[ C 1 ／／2 0 0 9 年全国复杂难处理矿石选矿技术 学术会议论文集．北京冶金工业出版社，2 0 0 9 ． W UX i q u n ，L IC h e n g b i ，C H E NJ i n z h o n g ，e ta 1 ．C u r r e n t s i t u a t i o na n dp r o g r e s so fc o b a l tr e s o u r c ed e v e l o p m e n ta n d u t i l i z a t i o nb e n e f i c i a t i o nt e c h n o l o g y [ C ] ／／P r o c e e d i n g so f 2 0 0 9n a t i o n a lc o n f e r e n c eo nc o m p l e xa n dr e f r a c t o r yo r e b e n e f i c i a t i o nt e c h n o l o g y ．B e i j i n g M e t a l l u r g i c a lI n d u s t r y P r e s s ，2 0 0 9 ． i , z l 李成伟，王家义．全球钴资源供应现状简析i - 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