新型无氰抑制剂在锌硫分离过程中的应用.pdf

9 2 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第5 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i 姆1 1 ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 6 ．0 5 ．0 2 0 新型无氰抑制剂在锌硫分离过程中的应用 陆智，程秦豫，莫长翼 广西冶金研究院有限公司，南宁5 3 0 0 2 3 摘要简要介绍了巴里选矿厂的生产工艺，并对新型无氰抑制剂F Y 0 2 在锌硫分离中的应用进行选矿试验研究。结果 表明，采用F Y 0 2 作抑制剂，锌精矿锌品位4 6 ．7 2 ％、锌回收率9 4 ．6 4 ％，指标较好，可以取代氰化钠。 关键字巴里选矿厂；锌硫分离；无氰抑制剂；氰化钠 中图分类号T D 9 2 3 ．1 4 ；T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 ．9 4 t J 二u ⋯I l s 舢2 - 0 5 A p p U c a t i o no fn e wN o n - c y a n i d eI n h i b i t o ri nZ i n c - s u l p h u rS e p a r a t i o n L UZ k ，C H E N GQ 吣u ，M oC h Q n g y i G M Ⅱ，舻iR e s e o r c 危，凇￡i t u t eQ 厂胁f 口Z Z u ，苫yC o ．，儿d ．， 7 a n n i ，曙5 3 D 0 2 3 ，C i n 口 A b s t r a c t T h eb e n e f i c i a t i o no fB a l iP l a n tw a sb r i e n yr e v i e w e di nt h i s p a p e r ．‘r h e m i n e r a l p r o c e s s i n g e x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u tt os t u d yt h eu s i n go fF Y 0 2i nz i n c - s u l p h u rs e p a r a t i o n ，t h ez i n cg r a d ea n dr e c o v e r yo ft h e c o n c e n t r a t ew a sr e s p e c t i v e l y4 6 ．7 2 ％a n d9 4 ．6 4 ％．T h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ei n d e xw a sg o o d ，a n da san e wn o n c y a n i d es u l p h i d e o r ei n h i b i t o r ，F Y 0 2c o u l dc o m p l e t e l yr e p l a c es o d i u mc y a n i d ei nt h ez i n c - s u l p h u rs e p a r a t i o n p r o c e s s ．K e yw o r d s B a l iP l a n t ；z i n c s u l p h u rs e p a r a t i o n ；n o n ．c y a n i d ei n h i b i t o r ；s o d i u mc y a n i d e 大厂锡多金属矿区位于中国广西河池地区，是 世界上最大的锡多金属矿床之一。矿区面积约1 6 8 平方公里，由铜坑、长坡、巴里等矿床组成，规模巨 大。矿床主要资源以锡为主，共生、伴生有大量铅、 锑、锌、铟、银等有色金属矿产。根据累计探明矿产 储量数据可知，大厂矿区锡金属量12 0 5k t 、锌金属 量41 8 6k t 、铅金属量11 2 0k t 、锑金属量10 3 5k t 、铜 金属量2 8 ．2 4k t 、银金属量4 ．8 7k t 、铟金属量6 ．7 8 k t 、镓0 ．1 6k t 、镉2 6 ．5 3k t 。其中，锡占中国总量的 2 2 ．7 ％，世界总量的6 ．2 ％，经济价值巨大⋯。 现阶段1 0 5 号矿体为大厂矿区金属品位最高的 矿体，其矿石锡品位1 ．2 3 ％、铅品位3 ．5 5 ％、锌品位 1 3 ．0 8 ％、锑品位3 ．3 9 ％、银品位1 3 1g ／t ，在巴里选 矿厂进行选矿生产，工艺流程为“磁选一浮选一重 选”。其中，各研究院所专家对锌、硫浮选部分进行 了大量的研究，主要焦点集中在“优先浮锌一浮硫” 和“锌硫混合浮选一锌硫分离”两种方案上。第一种 方案，铅锑浮选使用硫酸作调整剂，而浮锌需要大量 石灰抑硫，浮锌尾矿又需要添加大量硫酸浮硫，导致 p H 值变化过大，药剂消耗增加，且过量石灰随浮选 尾矿进入摇床，使得摇床表面覆盖大量钙化物质，导 致摇床收锡指标较差；第二种方案，锌硫混合浮选添 加过量硫酸，硫化物全部进入锌硫混合浮选精矿，浮 选尾矿直接进入摇床工段，锡回收指标较好，但锌硫 分离需要使用氰化钠，加大了安全管理和操作难度。 但为保证锡的回收，经综合考虑，巴里选矿厂采用了 第二种方案。 本文对巴里选矿厂生产工艺进行介绍，并着重 研究了新型无氰抑制剂F Y 0 2 在锌硫分离过程中的 应用及其替代氰化钠的可能性。 1 矿石性质 1 0 5 号矿体主要金属矿物有锡石、脆硫锑铅矿、 磁黄铁矿、铁闪锌矿、黄铁矿、白铁矿、胶黄铁矿、毒 砂，次有黄铜矿、黝铜矿、黝锡矿、硫锑铅矿、异辉锑 铅矿等，脉石矿物有石英、萤石、方解石、石膏、碳质 沥青等。其主要回收矿物为脆硫锑铅矿、铁闪锌矿 及锡石。 收稿日期2 0 1 6 m 3 - l O修回日期2 叭6 _ 0 7 - 2 0 作者简介陆智 1 9 7 4 ． ，男，广西都安人，高级工程师，主要从事选矿工艺及设计等方面的研究。 万方数据 2 0 1 6 年第5 期陆智等新型无氰抑制剂在锌硫分离过程中的应用 9 3 脆硫锑铅矿为大厂矿区特有矿石种类，其品位 理论值为铅3 7 ．7 0 ％、铁2 ．3 8 ％、锑3 5 ．1 7 ％、硫 2 2 ．1 6 ％，矿物晶体主要呈柱状、板柱状、针状，与毒 砂、黄铁矿、铁闪锌矿关系密切。 锌矿物为铁闪锌矿，颜色为棕黑色到红黑色，化 学成分为锌5 0 ．0 0 ％、硫3 5 ．9 2 ％、铁1 4 ．0 8 ％，锌品 位较普通闪锌矿理论值6 7 ．1 0 ％偏低，这和铁品位较 高有关。晶体主要呈它形晶粒状，一般呈致密块状 产出，与黄铁矿及磁黄铁矿关系十分密切。 锡石颜色为棕黑色到浅黄色，具环带、斑点构 造，化学成分为锡7 7 ．9 9 ％，氧2 2 ．0 1 ％，与理论值较 吻合，多数呈它形晶粒状产出，嵌布于方解石、磁黄 铁矿、脆硫锑铅矿、铁闪锌矿中，容易解离。 磁黄铁矿及黄铁矿主要与脆硫锑铅矿、铁闪锌 矿关系紧密，影响浮选指标，而且密度较大，影响重 选锡精矿品位。 矿物照片见图1 到图3 。 图1脆硫铅锑矿及铁闪锌矿 F i g ．1 J a m e s o n i t ea n dm a m a t i t e 图2 脉石、锡石及脆硫铅锑矿 F i g ．2G a n g u e ，t i n s t o n ea n dj a m e s o n i t e 图3 磁黄铁矿及锡石 F i g ．3P y r r h o t i t ea n dt i n s t o n e 2 选矿工艺简介 巴里选矿厂生产工艺一直处于改进当中，现采 用“磁选一浮选一重选”生产原则流程，见图4 。 原矿 图4巴里选矿厂生产原则流程 F i g ．4P r i n c i p l en o w s h e e to fB a l iP l a n t 现阶段其生产指标为铅锑精矿铅品位2 2 ％、锑 品位2 0 ％、铅回收率8 5 ％、锑回收率8 6 ％，锌精矿锌 品位4 5 ％、锌回收率8 6 ％，锡精矿锡品位5 0 ％，锡回 收率7 0 ％。 3 新型无氰抑制剂在锌硫分离中的应用 3 ．1 氰化钠抑制闪锌矿和黄铁矿的机理 锌硫分离工段中，曾尝试过使用石灰、腐殖酸钠 及部分常用硫化矿抑制剂来抑制黄铁矿，但结果均 较差，最后选择了氰化钠作为抑制剂。 万方数据 9 4 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第5 期 硫化矿浮选中，氰化钠是典型的硫化矿抑制剂， 用量少时，能抑制黄铁矿，用量稍多便抑制闪锌矿， 氰化钠抑制闪锌矿机理如下 z n s ] z n x 2 ≠z n s ] z n 2 2 x ‘ 1 J r 4 c N - z n s ] z n c N j 2 注z n s 表示闪锌矿，“] ”表示闪锌矿的表面，则 z n S ] z n x 表示闪锌矿表面黄原酸锌，z n s ] z n 2 表示 闪锌矿表面z n 2 ，z n s ] z n c N 表示闪锌矿表面 锌氰络离子。 在矿浆中，矿物表面上的黄原酸锌有少量按 1 式电离，当加入C N 。后，氰离子便与闪锌矿表面暴露 出来的锌离子作用，在矿物表面生成锌氰络离子，使 得闪锌矿表面亲水而被抑制。氰化钠抑制黄铁矿的 机理相同口1 。 因此，闪锌矿是否被抑制，取决于z n x 的溶度 积大小及z n c N ；一络离子稳定常数的大小。表1 为铁、锌的乙基黄原酸盐溶度积常数及铁氰络离子、 锌氰络离子的稳定常数。 表1 络离子的稳定常数及乙基黄原酸盐的溶度积常 数 T a b l e1 S t a b i l i t y c o n s t a n to fc o m p l e xi o na n dt h e s o l u b i l i t yp r o d u c to fe t h y l x a n t h a t e 由表l 可知，铁氰络离子稳定常数远远大于锌 氰络离子稳定常数，因此黄铁矿较闪锌矿易被氰化 钠抑制锌硫分离正是应用这个原理，在锌硫混合浮 选精矿中加入适量氰化钠进行锌硫分离，但由于氰 化钠用量较为敏感，过多或过少均会引起生产指标 的波动，实际操作难度大，经常出现“压槽”的现象； 且氰化钠为剧毒物，加大了安全管理难度。 3 ．2 新型无氰抑制剂在锌硫分离中的应用 随着相关环保政策的日益严格，氰化钠抑硫已 迈入淘汰阶段。选矿工作者亦开发了多种无氰抑制 剂[ 3 。10 【，但多数都处于与理论纯矿物进行初步抑制 试验的阶段，并未进行具体的选矿试验，无法进一步 应用在生产中。因此，在实验室合成大分子有机聚 合物F Y 0 2 ，作为氰化钠替代品抑制硫化矿。 为考察F Y 0 2 对硫化矿的抑制作用，将其应用于 1 0 5 号矿体选矿试验锌硫分离过程中，并与氰化钠对 比，试验流程见图5 ，结果见图6 和图7 。 锌 锌硫精矿药剂用量单位卧； m i n ；下同 硫精矿 图5 抑制剂对比试验流程 F i g ．5 C o n t r a s tt e s tn o w s h e e to fi n h i b i t o r s 冰 遐 暗 站 k 蜒 姑 氰化钠用量， g t 。1 图6 氰化钠用量对锌硫分离的影响 F i g ．6 E f f b c t so fs o d i u mc y a n i d ed o s a g e o nz i n c s u l p h u rs e p a r a t i o ni n d e x 冰 褂 擎 回 姑 捂 桨 姑 零 褂 掣 回 嚣 奄 婆 滋 F Y 0 2 用量／ g 。t 。1 图7F Y 0 2 用量对锌硫分离的影响 F i g ．7 E f k c t so fF Y 0 2d o s a g eo nz i n c s u l p h u r s e p a r a t i o ni n d e x 由图6 和图7 结果可知，不加氰化钠，单一石灰 对黄铁矿选择性抑制效果较差，锌精矿锌品位较低、 难获得合格锌精矿；添加少量氰化钠能达到较好的 分离效果，随着氰化钠用量的增加，锌精矿锌品位不 断提高，但锌回收率呈下降趋势。当氰化钠用量达 到1 6 0 ∥t 时，锌回收率下降到8 8 ．3 3 ％，氰化钠过量 对锌抑制作用也较强。锌硫分离开路试验确定氰化 卯勰拍甜舵∞弘拍弘勉∞勰拍M勉加 万方数据 兰Q 鱼堡箜 塑陆智等新型无氰抑制剂在锌硫分离过程中的应用 ．9 5 ． 钠用量为1 4 0g ／t 左右。试验结果亦表明，锌硫分离 时，氰化钠用量比较敏感，操作难度较大。 无氰抑制剂F Y 0 2 对黄铁矿的抑制作用亦较为 明显，F Y 0 2 用量2 0 0 ～3 5 0g ／t 范围内，随着F Y 0 2 用 量的增加，锌精矿锌品位不断提高，但锌回收率下 锌硫混合浮冼精矿 锌精矿 降。F Y 0 2 用量为2 5 0g ／t 时，试验指标与氰化钠用 量1 4 0 ∥t 时接近。随后进行了氰化钠和F Y 0 2 两种 方案的闭路试验，试验流程见图8 和图9 ，结果见 表2 。 3 I | | l | K 石灰2 0 0 0 精| 选Ⅲ 亨宥 l 米氰化钠5 l k 硫酸铜l o 扫I 选I 刊尸气 1 l k 硫酸铜5 扫l 选Ⅱ 卓号 1 I k 硫酸铜5 扫l 选Ⅲ 刊手气 硫精矿 图8氰化钠为抑制剂的闭路试验流程 F i g ．8 F l o w s h e e to fc l o s e d - c i r c u i tt e s tu s e ds o d i u mc y a n i d ea si n h i b i t o r 锌硫混合浮选精矿 3 I I 硫酸铜1 2 ．5 锌硫i 分离 2 ※石灰10 0 0 1 l l 硫酸铜5 精I 选Ⅱ 专尹气 2 I l 硫酸铜5 精I 选m 号号 j 攀5 1 I 硫酸铜5 1 I 松醇油4 扫l 选Ⅱ 2 硫精矿 锌精矿 图9F Y 0 2 为抑制剂的闭路试验流程 F i g ．9 F l o w s h e e to fc l o s e d c i r c u i tt e s tu s e dF Y 0 2a si n h i b i t o r 万方数据 9 6 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第5 期 表2闭路试验结果 T a b l e2R e s u l to ft h ec l o s e d ．c i r c u i tt e s t／％ 从表2 看，氰化钠及F Y 0 2 作抑制剂时，工艺简 单，所得试验指标几乎相同，说明F Y 0 2 可取代氰化 钠，实现无氰锌硫分离工艺。除此之外，在实际的生 产应用中，F Y 0 2 敏感度低，更易于操作和控制。 4结论 1 巴里选矿厂采用“磁选～浮选一重选”工艺处 理大厂矿区锡多金属矿，其工艺具有较强的代表性 和指导性。但锌硫分离工段由于氰化钠的加入，使 得操作及安全管理难度均大幅加大。 2 氰化钠作为传统的硫化矿抑制剂，在选矿生产 中的应用一直很广泛，但由于其对环境和动植物都有 较大的危害。随着环保法规的不断推行和完善，氰化 钠作为剧毒物，被其它无氰药剂取代只是时间问题。 3 F Y 0 2 作为无氰硫化物抑制剂，对黄铁矿具有 较好的选择抑制性，可完全替代氰化钠在锌硫分离 中的作用。 参考文献 [ 1 ] 黎全．大厂1 0 0 1 0 5 号锡石多金属矿选矿关键技术研 究及应用[ D ] ．长沙中南大学，2 0 0 7 1 3 ．1 4 ． [ 2 ] 朱玉霜，朱建光．浮选药剂的化学原理[ M ] ．2 版．长沙 中南工业大学出版社，1 9 9 6 3 0 9 ．3 1 1 ． [ 3 ] 熊道陵，王兴卫，钟洪鸣，等．丙三醇黄原酸钠抑制磁黄 铁矿作用机理研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 l l ，3 1 1 3 0 3 2 ． [ 4 ] 熊道陵．黄原酸基有机抑制剂的设计合成及其与锌铁硫 化矿相互作用机理研究[ D ] ．长沙中南大学，2 0 0 6 6 7 - 7 7 ． [ 5 ] 刘润清．新型有机抑制剂对铅锑锌铁硫化矿浮选分离影 响的研究[ D ] ．长沙中南大学，2 0 0 6 2 6 - 3 8 ． [ 6 ] 陈建华，冯其明，卢毅屏．巯基乙酸抑制硫化矿物的电 化学机理研究[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 0 0 6 3 4 - 3 8 ． [ 7 ] 徐竞，孙伟，张芹，等．新型有机抑制剂R c 对黄 铁矿和磁黄铁矿的抑制作用研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 3 ， 2 3 6 2 7 - 3 7 ． [ 8 ] 何名飞，熊道陵，陈玉平，等．硫化矿抑制作用机理研究 [ J ] ．矿冶工程，2 0 0 7 ，2 7 3 3 0 - 3 6 ． [ 9 ] 彭建城，熊道陵，马智敏，等．有机抑制剂在浮选中抑制 黄铁矿的研究进展[ J ] ．有色金属科学与工程，2 0 1 2 ，3 2 6 1 _ 6 5 ． [ 1 0 ] AL 瓦尔帝维叶索．在黄药作捕收剂浮选时用糊精作为 黄铁矿的无毒抑制剂的研究[ J ] ．国外金属矿选矿， 2 0 0 4 ， 1 1 2 9 3 2 ． 上接第7 8 页 4结论 浮选柱高气泡表面积通量充气器是浮选柱研究 的重点和难点之一。本文利用电导探针法等现代实 验流体力学方法研究了充气器生成气泡的直径、速 度及其分布等特征。进一步研究了充气器关键参数 对气泡直径、速度以及气泡表面积通量的影响。研 究表明，在相同条件下，随着充气压力的增加，气泡 速度增大而气泡直径呈减小趋势，气泡表面积通量 增加。而随着喷嘴直径的增大，气泡直径和速度略 微增加。充气器射流过程的揭示有助于优化浮选柱 充气器的配置方式。清水动力学研究表明，K Y z 浮 选柱的充气器能够产生高气泡表面积通量的充气。 而工业实践进一步证明了高气泡表面积通量的K Y z 浮选柱具有优异的分选性能。 参考文献 [ 1 ] 杨丽君．气泡表面积通量S 。用于浮选机放大的可行性评 述[ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 5 1 0 5 3 7 ．5 4 4 ． [ 2 ] G O R A I NBK ，F R A N z I D I sJP ，M A N I A P I N GEV ．s t u d i e s o n i m p e l l e rt y p e ，i m p e l l e rs p e e d a n da i rn o wr a t e i n I n d u s t r i a l s c a l en o t a t i o n c e l l ，p a r t l e Ⅱb c t o fb u b b l es i z e d i s t r i b u t i o n [ J ] ．M i n e m l sE n 百n e e r i n g ，1 9 9 5 8 6 1 5 _ 6 3 5 ． [ 3 ] D E G L O NDA ，s w Y E R RF ，o ℃o N N o RcT ．A m o d e lt o r e l a t e | h en o t a t j o n r a l ec o n s t a n ta n dt h eb u b b l es u r f a c ea r e a n u xi nm e c h a n i c a ln o t a t i o nc e l l s [ J ] ．M i n e r a l sE n 舀n e e r i n g ， 1 9 9 9 1 2 5 9 9 6 0 8 ． [ 4 ] 陈泉源．实验室规模高气泡表面积通量浮选柱的原理研 制及应用[ D ] ．长沙中南大学，2 0 0 2 ． [ 5 ] 沈政昌，刘惠林，刘承帅．国内外大型浮选柱的应用与进 展[ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 ，8 增刊 5 3 7 ．5 4 4 ． [ 6 ] 沈政昌，卢世杰，史帅星，等，基于c F D 的K Y F 浮选机 气一液两相流分析与探讨[ J ] ．有色金属 选矿部分 ， 2 0 1 3 4 5 9 ．6 3 ． 万方数据