金属离子对铜蓝和黄铁矿浮选行为的影响.pdf

9 2 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第3 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 1 8 ．0 3 ．0 1 9 金属离子对铜蓝和黄铁矿浮选行为的影响 张德文 紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭3 6 4 2 0 0 摘要通过单矿物浮选试验和浮选溶液化学计算的方法，考察了丁基铵黑药浮选体系中C u “、F e “、F e “和 c a 2 对铜蓝和黄铁矿可浮性的影响。结果表明，四种离子对铜蓝、黄铁矿的可浮性的影响很大，均表现出不同程度的 抑制作用，尤其相同浓度下F e “的抑制作用最为显著。此外，金属离子氢氧化物沉淀是其抑制矿物的有效组分。 关键词金属离子；铜蓝；黄铁矿；浮选 中图分类号T D 9 2 3 ．1 4文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 3 - 0 0 9 2 - 0 5 I n f l u e n c eo fM e t a lI o n so nF l o a t a b i l i t yo fC o v e l l i t ea n dP y r i t e Z H A N GD e w e n Z o i nM i n i n gG r o u pC o ．，厶正，S h a n g h a n gF u j i a n3 6 4 2 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t I nt h ef l o t a t i o ns y s t e mo fa m m o n i u md i b u t y ld i t h i o p h o s p h a t e ，t h ee f f e c t so fC u “，F e “，F e 3 a n d C a 2 o nt h ef l o a t a b i l i t yo fc o v e l l i t ea n dp y r i t ew e r ei n v e s t i g a t e d b ys i n g l em i n e r a lf l o t a t i o nt e s t sa n ds o l u t i o n c h e m i s t r yc a l c u l a t i o n ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ea b o v ef o u rm e t a li o n sh a v eag r e a te f f e c to nt h ef l o a t a b i l i t yo f c o v e l l i t ea n dp y r i t e ，a n da l lo ft h e mh a v ed i f f e r e n ti n h i b i t o r ye f f e c t s ，e s p e c i a l l yt h ei n h i b i t i o no fF e “i st h em o s t s i g n i f i c a n t a tt h es a m ec o n c e n t r a t i o n ．I na d d i t i o n ，t h eh y d r o x i d ep r e c i p i t a t i o no fm e t a li o n si sa ne f f e c t i v e c o m p o n e n to fi t si n h i b i t i o no fm i n e r a l s ． K e yw o r d s m e t a li o n s ；c o v e l l i t e ；p y r i t e ；f l o t a t i o n 在铜蓝和黄铁矿的浮选过程中，C u 2 、F e 、 F e 3 和C a 2 等离子是矿浆中存在的主要难免金属 离子，这些离子一方面来源于浮选剂 抑制剂或活 化剂 的解离，另一方面来源于矿物的溶解或磨矿 介质的磨损或水中本身就存在这些离子j 。大量 研究’2 ‘5 。表明，这些金属离子尽管含量很少，但其在 溶液中的存在形式及其物理化学行为有时就会严重 影响矿物的浮选行为。因此，研究金属离子在不同 p H 值和不同浓度下对铜蓝和黄铁矿浮选的影响规 律，对优化铜蓝矿物的浮选具有重要的意义。 1 试验 1 ．1 试样和试剂 试验用铜蓝矿样采自福建省上杭县紫金山金铜 矿矿区，黄铁矿单矿物试样是购买的结晶度好和纯 度高的晶体。制备矿样时，选取纯度较高的矿块，先 用外面包裹干净白布的铁锤敲成一2n l n l 的块状颗粒， 手选除杂，经瓷球磨磨矿、筛分，选取一1 5 0 4 5 岬 粒级矿样为单矿物浮选试验样。 试验用捕收剂为丁基铵黑药，起泡剂为M I B C ， p H 值调整剂为H C l 和N a O H ，C u 2 、F e 2 F e 3 和 c a 2 分别通过C u S 0 4 、F e S 0 4 7 H 2 0 、F e C l 3 6 H 2 0 以 及C a C l ，溶解产生，试验用水为一次蒸馏水。 1 ．2 单矿物浮选试验 每次称取2 ．0 0g 单矿物矿样于4 0m L 浮选槽 中，加入3 0m L 稀盐酸并用超声波清洗器振荡 1m i n ，倒去上清液，加入蒸馏水超声波清洗两次，之 后进行后续浮选试验。试验流程如图1 所示。浮选 结束后，将泡沫产品和槽中产品分别烘干称重，计算 回收率。 2 试验结果与讨论 2 ．1 金属离子对单矿物可浮性的影响 2 ．1 ．1 C u 2 对单矿物可浮性的影响 在丁基铵黑药浮选体系中，c u 2 对矿物可浮性 的影响分别如图2 和图3 所示。 收稿日期2 0 1 7 - 0 2 - 1 8修回日期2 0 1 8 - - 0 4 1 1 作者简介张德文 1 9 8 8 ． ，男，福建宁化人，工程师，主要从事有色金属选矿工作。 万方数据 2 0 1 8 年第3 期张德文金属离子对铜蓝和黄铁矿浮选行为的影响 9 3 、浮选时间单位m i n ； 用董单位m g ／L 图1单矿物浮选试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fs i n g l em i n e r a lf l o t a t i o nt e s t 图2C u 2 对铜蓝可浮性的影响 F i g ．2 E f f e c to fC u 2 O i lt h ef l o a t a b i l i t yo fc o v e l l i t e 图3C u 2 对黄铁矿可浮性的影响 F i g ．3 E f f e c to fC u 2 o nt h ef l o a t a b i l i t yo fp y r i t e 从图2 和图3 可以看出，在丁基铵黑药浮选体 系中，不添加金属离子时，铜蓝的可浮性较好，在整 个试验p H 值范围内，浮选回收率均比较高，尤其在 p H 值为8 1 0 时，浮选回收率达到9 0 ％以上；黄铁 矿在p H 值为6 7 时可浮性较好，当p H 值6 ．3 5 时 有最高浮选回收率为9 1 ．3 5 ％。而c u 2 的加入，对 铜蓝和黄铁矿的可浮性均有一定的影响。当C u “ 浓度较低时 1 1 0 。4m o ／L ，在p H 值为8 ～1 1 时， 对铜蓝有一定的抑制作用，而在p H 值为7 ～1 1 时， 对黄铁矿则有显著的活化作用。随着c u 2 浓度的 不断增加，铜蓝和黄铁矿的浮选回收率均不断降低， C u 2 的抑制作用不断增强，尤其在C u 2 浓度为1 1 0 。m o l ／L 且矿浆p H 值大于9 时，铜蓝的回收率急 剧下降，而此时黄铁矿的回收率也处于较低水平 5 0 ％ 。总的来看，在该浮选体系中，黄铁矿的 可浮性受C u 2 浓度变化的影响较铜蓝要大得多。 2 ．1 ．2F e 2 对单矿物可浮性的影响 在丁基铵黑药浮选体系中，F e 2 对矿物可浮性 的影响如图4 和图5 所示。 图4F e 2 对铜蓝可浮性的影响 F i g ．4 E f f e c to fF e nt h ef l o a t a b i l i t yo fc o v e l l i t e 图5F e 2 对黄铁矿可浮性的影响 F i g ．5 E f f e c to fF e 2 o nt h ef l o a t a b i l i t yo fp y r i t e 从图4 和图5 可以看出，在丁基铵黑药浮选体 系中，F e 2 在一定的p H 值范围内对铜蓝和黄铁矿 的浮选均有不同程度的抑制作用。当F e 2 浓度为 5 1 0 ‘4m o l ／L 时，在p H 值大于6 的条件下，对铜蓝 有一定的抑制作用，而对黄铁矿的抑制作用非常显 著，黄铁矿回收率随着p H 值的增大而急剧下降；当 F e 2 浓度增加到1 1 0 ‘3m o l ／L 时，F e 2 对铜蓝的抑 制作用进一步增强，特别是p H 值大于9 时，回收率 急剧下降，而此时F e 2 的浓度对黄铁矿的影响不 万方数据 9 4 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第3 期 大；继续增加F e 2 浓度至5 1 0 。3m o l ／L 时，铜蓝和 黄铁矿均被强烈抑制，两者回收率均急剧降低。 2 ．1 ．3 F e 3 对单矿物可浮性的影响 在丁基铵黑药浮选体系中，F e 3 对矿物可浮性 的影响如图6 和图7 所示。 从图6 和图7 可以看出，F e 3 对丁基铵黑药浮 选铜蓝和黄铁矿均有很强的抑制作用，且随着F e 3 浓度的增大而增强，当其用量大于5x1 0 。4m o l ／L 时，在p H 值为4 1 1 时对铜蓝和黄铁矿浮选的抑 制作用均非常显著，其回收率急剧下降，直至为零。 图6F e 3 对铜蓝可浮性的影响 F i g ．6 E f f e c to fF e “O i lt h ef l o a t a b i l i t yo fc o v e l l i t e 图7F e 3 对黄铁矿可浮性的影响 F i g ．7 E f f e c to fF e 3 o nt h ef l o a t a b i l i t yo fp y r i t e 2 ．1 ．4 C a 2 对单矿物可浮性的影响 在丁基铵黑药浮选体系中，c a 2 对矿物可浮性 的影响如图8 和图9 所示。 从图8 和图9 可以看出，在丁基铵黑药浮选体 系中，C a 2 对铜蓝和黄铁矿的可浮性均有一定程度 的影响。c a 2 在整个试验p H 值范围内可降低铜蓝 的浮选回收率，但是c a 2 的浓度变化对其没有明显 影响。C a 2 对黄铁矿的浮选有显著的抑制作用，尤 其在矿浆p H 值大于6 后，黄铁矿的回收率急剧降 低，至p H 值1 1 左右时，黄铁矿回收率降为零。 图8C a 2 对铜蓝可浮性的影响 F i g ．8 E f f e c to fC a h m ／h e ／] o a t a b i l i t yo fc o v e l l i t e 图9C a 2 对黄铁矿可浮性的影响 F i g ．9 E f f e c to fC a 2 0 1 3t h ef l o a t a b i l i t yo fp y r i t e 2 ．2 金属离子的溶液化学 前文试验结果表明，C u 2 、F e “F e 3 和C a 2 在 一定的p H 值范围内对铜蓝和黄铁矿均有不同程度 的抑制作用，且相同浓度下F e 3 的抑制作用最为显 著，这与金属离子在矿浆中的存在形式是密切相关 的。一般来说，金属离子在溶液中的存在形式十分 复杂，主要包括以下几种1 键合在矿物晶格上，从 而吸附在矿物表面，或者是在表面生成氢氧化物沉 淀；2 在矿物表面或液相中，与捕收剂络合或沉淀； 3 与水作用，发生电离、水解或生成体相沉淀M 。7J 。 本文充分考虑了金属离子在溶液中的溶液化学性 质，根据溶液化学计算结果，绘制出金属离子的 l o g C p H 图，如图1 0 ～1 3 所示。 从图1 0 ．1 3 可以看出，当矿浆的p H 值小于形成 沉淀的临界p H 值时，金属离子在溶液中主要以离 子和羟基络合物的形式存在，而当矿浆的p H 值大 于形成沉淀的临界p H 值时，金属离子在溶液中主 要以氢氧化物沉淀的形式存在。从图2 - 9 的试验结 万方数据 2 0 1 8 年第3 期张德文金属离子对铜蓝和黄铁矿浮选行为的影响 9 5 果来看，考虑到试验时带来的误差，铜蓝和黄铁矿的 回收率大体上随C u “、F e 2 和F e 3 浓度的增加、p H 值的升高而不断降低。这是因为在p H 值较低的情 况下，C u “、F e 2 和F e 3 以离子和羟基络合物的形 式存在，易与捕收剂丁基铵黑药发生吸附而降低了 丁基铵黑药在溶液中的有效浓度，从而导致矿物的 回收率不断下降；而在p H 值较高的情况下，则主要 以氢氧化物沉淀的形式存在，吸附在矿物表面，阻碍 了捕收剂与矿物的吸附，从而抑制矿物的浮选。此 外，在试验p H 值范围内，C a 2 则主要以C a 2 和c a ． O H 的形式存在，因消耗掉一部分捕收剂，而对铜 蓝表现出一定的抑制作用；而对黄铁矿而言，C a 2 易在黄铁矿颗粒表面生成难溶化合物C a S O 。，该物 质具有较强的亲水性，因此对黄铁矿有比较强烈的 抑制作用． 图1 0 C u 2 的I o g C ．p H 图 C r 1 1 0 。3 m o l ／L F i g ．10 T h el o g C p Hd i a g r a mo fC u 2 图1 1F e 2 的l o g C ．p H 图 C r 1 1 0 。m o V L F i g ．11 T h el o g C p Hd i a g r a mo fF e 2 p H 值 图1 2F e 3 的l o g C - p H 图 C r 1 1 0 ‘3 m o l ／L F i g ．12 T h el o g C ．p Hd i a g r a mo fF e 3 图1 3 C a 2 的i o g C ．p H 图 C r 1 1 0 ‘3 m o i ／L F i g ．13 T h el o g C - p Hd i a g r a mo fC a 2 3结论 系统地研究了在丁基铵黑药体系中，C u “、 F e 2 、F e 3 和c a “等金属离子对铜蓝和黄铁矿单矿 物可浮性的影响，得出以下结论 1 以丁基铵黑药为捕收剂，不添加金属离子 时．铜蓝的可浮性较好，在整个试验p H 值范围内， 浮选回收率均比较高，尤其在p H 值为8 1 0 时，浮 选回收率达到9 0 ％以上；黄铁矿在p H 值6 7 时可 浮性较好，当p H 值为6 ．3 5 时浮选最高回收率 为9 1 ．3 5 ％。 2 c u 2 、F e 2 、F e 和c a “等金属离子对铜蓝、 黄铁矿的可浮性的影响很大，均表现出不同程度的 抑制作用 C u 2 浓度较低时 1x 1 0 ‘4m o ／L ，在p H 值为7 ～1 1 时，对黄铁矿有显著的活化作用 ，其中 相同离子浓度下F e 3 的抑制作用最为显著，且氢氧 化物沉淀是其抑制矿物的有效组分。 万方数据 9 6 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第3 期 3 金属离子的存在将降低铜蓝与黄铁矿之间 的分离选择性，增加硫化铜矿选别的难度。因此，找 出有效的浮选调控方法来减轻或消除金属离子的不 利影响，从而实现铜蓝与黄铁矿选择性分离具有非 常重要的意义，值得重视研究。 参考文献 [ 1 ] 欧乐明，黄思捷，朱阳戈．硫化矿浮选体系中金属离子 对石英浮选行为的影响[ J ] ．中南大学学报 自然科学 版 ，2 0 1 2 ，4 3 2 4 0 7 - 4 11 ． [ 2 ] J A M E SRO ，H E A L YTWJ ．A d s o r p t i o no fh y d r o l y z a b l e m e t a li o n sa tt h eo x i d e ．w a t e ri n t e r f a e e ．I C o I I a d s o r p t i o no nS i 0 2a n dT i 0 2a sm o d e ls y s t e m s [ J ] ．J o u r n a l o fC o l l o i da n dI n t e r f a c eS c i e n c e ，1 9 7 2 ，4 0 1 4 2 5 2 ． [ 3 ] 魏明安，孙传尧．矿浆中的难免离子对黄铜矿和方铅矿 浮选的影响[ J ] ．有色金属工程，2 0 0 8 ，6 0 2 9 2 - 9 5 ． [ 4 ] 袁致涛，张其东，刘炯天．金属离子对辉钼矿浮选的影响 及机理研究[ J ] ．东北大学学报 自然科学版 ，2 0 1 6 ， 3 7 7 1 0 1 3 1 0 1 6 ． [ 5 ] F O R N A S I E R OD ，R A L S T O NJ ．c u Ⅱ a n dN i I I a c t i v a t i o ni nt h ef l o t a t i o n o fq u a r t z ，l i z a r d i t ea n dc h l o r i t e 【J1 ．I n t ．J ．M i n e r ．P r o c e s s ，2 0 0 5 7 6 7 5 8 1 ． [ 6 ] 董宏军，陈荩，毛钜凡．金属离子对蓝晶石可浮性的影 响及机理研究[ J ] ．非金属矿，1 9 9 6 1 2 7 2 9 ． [ 7 ] 钟传刚．黑钨矿浮选体系中金属离子的作用机理研究 [ D ] ．长沙中南大学，2 0 1 3 ． 上接第8 l 页 表1加压过滤机技术参数和脱水工艺参数 T a b l e1 T e c h n o l o g yp a r a m e t e r so ff i l t e ra n dd e h y d r a t i o n 4结论 加压过滤机从最初的基础研究到第一台的降 生，再到2 1 世纪的今天，已历经7 0 余年，它改变了 中国煤炭出口倍受歧视的屈辱历史，为难于过滤物 料特别是细粒级物料的脱水问题提供了有效的解决 方案，但受限于有色金属的硬度和密度问题，其在有 色金属领域的应用却始终难以取得长足的发展。鹿 鸣矿业在对脱水工况深入调研分析的基础上，联合 国内加压过滤机生产厂家，对加压过滤机进行了改 进和创新，在国内首次实现了加压过滤机在有色金 属行业的成功应用。改进后的加压过滤机不仅传承 了传统加压过滤机的各项优点，而且有效解决了在 有色金属应用中故障率高、作业率低、维护量大的问 题，提高了加压过滤机的运行可靠性。未来加压过 滤机的应用领域和前景必将更加广阔。 参考文献 [ 1 ] 王敦曾，王正坤．加压过滤机现状及发展建议[ J ] ．煤炭 科学技术，1 9 9 2 6 3 8 - 4 2 ． [ 2 ] 刘志民．加压过滤机的研制与应用[ D ] ．沈阳东北大 学，2 0 0 3 ． [ 3 ] 靳建顺，赵云湘，陈永水，等．加压过滤机的技术发展及 实践应用[ J ] ．煤炭工程，2 0 0 9 7 1 0 6 1 0 8 ． [ 4 ] 张荣瑞．国产加压过滤机的技术发展应用及前景[ J ] ．山 西焦煤科技，2 0 0 5 增刊1 3 5 ． [ 5 ] 孟庆钧，何振永．盘式加压过滤机的研制和应用[ J ] ．金 属矿山，1 9 9 6 2 1 6 1 9 ． 万方数据