磁黄铁矿自诱导浮选电化学的研究.pdf

4 有色金属 选矿部分2 0 0 4 年第2 期 磁黄铁矿自诱导浮选电化学的研究 张芹，胡岳华，顾帼华，聂珍媛 中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要考察了磁黄铁矿自诱导浮选基本行为，得出了不同p H 条件下，回收事矿浆电位关系和浮选电位上下 限一p H 关系。结果表明，磁黄铁矿在p H 1 3 ，在一定电位范围内，均可实现白诱导浮选。通过循环伏安曲线测量，阐 明了磁黄铁矿表面氧化的机理。中性硫是主要疏水体，Ep H 图计算，证明了可浮区间内的重要组分。 关键词磁黄铁矿；自诱导；浮选；电化学 中盈分类号T D 9 5 1文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 4 0 2 0 0 0 4 0 3 具有良好电子传导能力的某些硫化矿，如黄铜 矿、方铅矿、黄铁矿等，在适当矿浆电化学条件下，不 加捕收剂也能实现浮选，这种可浮性文献上称之为 无捕收浮选。它的一个明显特征是矿浆氧化还原 电位调节和控制着硫化矿表面的疏水和浮选过程， 浮选需要一个适宜的电位范围。依据矿浆电化学条 件不同，无捕收剂浮选包括自诱导浮选 或称无硫化 钠的无捕收剂浮选 和硫诱导浮选 或称有硫化钠的 无捕收剂浮选 【P ⋯。磁黄铁矿 F e l _ S ，0 z 0 ．2 2 3 是一种分布很广，可与多种矿物共生的铁的 硫化矿物。由于铁原子的亏损数量 即结构中出现 的空位 z 不尽相同，使其在成分上不但发生变化， 而且在结构上亦有所偏离，这就造成了不同的磁黄 铁矿在溶液中表现的浮选行为也各有差异，有关磁 黄铁矿浮选行为与机理的研究工作不相一致，甚至 出现相反的结果。磁黄铁矿的浮选行为在很大程度 上受矿物的氧化程度、矿浆p H 值及矿浆电位的影 响。H e y e s 和n a h a r _ 3 J 的研究结果表明，在酸性条 件下，在适当氧化时，磁黄铁矿可进行无捕收剂浮 选。C h e n g [ 4 J 等对磁黄铁矿在自然p H 值无氧溶液 中的阴极反应行为进行了电化学研究，其结果表明， 磁黄铁矿不能无捕收剂浮选。本研究针对广西大厂 1 0 0 号矿床的磁黄铁矿F e S l1 3 【5J ，考察了其自诱导 浮选行为，并通过药剂调控矿浆电位，得出了不同 p H 条件下自诱导浮选回收率与矿浆电位的关系以 及自诱导浮选的可浮电位区间，并通过循环伏安监 线的测量，探讨磁黄铁矿表面氧化的机理，推论出中 性硫是主要疏水体，并通过E p H 图表明了可浮 区间的意义。 1 试验方法 1 ．1 样品与试剂 矿样取自广西大厂的1 0 0 号矿，经手选除杂后， 经瓷球磨矿、干式筛分，一0 ．1 m m 粒级为浮选用样。 经化学分析，矿样纯度为9 3 ．8 6 ％。浮选用水为一 次蒸馏水事先配制好的各相应p H 值缓冲溶液，缓 冲溶液配制的原则是尽可能选择最低的缓冲试剂的 浓度而又不失缓冲能力MJ 。p H 2 ．2 为H C l 调制，p H 4 ．7 为H A C N a A C 、p H 7 ．0 为N a 2 H P 0 4 K H 2 P 0 4 、 p H 8 ．8 为N H 3 ‘H 2 0 N F h C I 、p H l l 为N a 2 C 氇十 N a H 0 3 3 、p H1 2 ．1 为N a O H 调制。实验所用药剂除 起泡剂丁基醚醇为工业级之外，全部为分析纯试剂。 1 ．2 浮选试验 每次矿样重2 ．2 9 ，加水5 0 m l ，用J C X 一5 0 W 型超 声波清洗机清洗表面5 m i n 澄清，倒去上面悬浮液，用 相应p H 值的缓冲溶液冲入2 5 I I 】l 挂槽式浮选机中，根 据试验要求加入相应药剂调节矿浆，加起泡剂前，测 量矿浆电位。丁基醚醇用量为1 0 r l 】g ／L ，调节矿浆电 位用氧化还原剂过硫酸铵和硫代硫酸钠调节。测量 电位仪器为P H S 一3 C 精密p r t 计，用铂电极和甘汞电 极组成电极对，测量的电位数值均换算为标准氢标电 位。浮选时间为4 m i n ，单矿物浮选判据如下回收率 R m 二 L ，、 分别为泡沫产品和槽l m 9 1 0 0 ％m lm 2 内产品质量。浮选试验流程见图1 。 1 ．3 循环伏安测试 在美国普林斯顿E G G P A R C 电化学测量系 统中进行。包括M o d e l 2 7 3 恒电位／电位仪，M 2 7 0 茬砉瞢嚣是蠹 笛型差基金垂畜皙晶盏5 翌i 曹妻等学校博士点基金。0 0 2 1 7 k 作者简介张芹 1 9 6 6 一 ，女，高级工程师，博士研究生。 万方数据 2 0 0 4 年第2 期张芹等磁黄铁矿自诱导浮选电化学的研究 - 5 测试软件，P C 计算机。测试用电极为单晶磁黄铁矿 切磨而成。 清洗后矿样 精矿【Ⅲ尾矿 m 2 图1 试验流程 F i g1 F l o t a t i o nt e s t sf l o w s h e e t 2 结果与讨论 2 ．1 试验结果 图2 为p H 值对磁黄铁矿自诱导浮选回收率的 影响。可以看出，在p H 1 3 时，磁黄铁矿均可自诱 导浮选，回收率在8 0 ％左右。 逞 { 蚌 掣 凰 图2p H 对磁黄铁矿自诱导浮选回收率的影响 F i g2 T h es e l f i n d u c e df l o t a t i o nr e c o v e r y o fp y r r h o t i t ea saf u n c t i o no fp H 图3 给出了磁黄铁矿在p H 为2 ．2 、4 ．7 、8 ．8 、 1 2 ．1 时，矿浆电位与浮选回收率关系曲线。可以看 出，在一定p H 值下磁黄铁矿只在一定的电位区域内 才可实现自诱导浮选。以回收率5 0 ％所对应的矿浆 电位定为浮选电位上限E h “ 和电位下限E h z ，其 二者与o H 值的关系见图4 ，可见，在某一p H 值下，只 有当矿浆电位E h f 鼢 1 1 以后，阳极峰消 失，表明反应 1 减弱，守的生成减少，故磁黄铁矿 的可浮性下降，这与图2 试验结果相吻合。 进一步由热力学计算绘出磁黄铁矿一水系的 E p H 图 图6 实线 【7 1 可以看出，试验所得可浮 电位区间 虚线 基本在铲存在的区间内，只是碱性 条件下，实验所得电位区间比计算值略高。由此可 推断，守是致使磁黄铁矿自诱导浮选的主要疏水 肿∞舳珊∞∞如∞加m 0 万方数据 6 有色金属 选矿邯分 2 0 0 4 年第2 期 体，只有当浮选矿浆在合适的电位区间，即E h z E h E h “ 时，磁黄铁矿便可上浮。 图5 磁黄铁矿电极在不同p H 值缓冲溶液中 的循环伏安曲线的阳极扫描段 电位扫描速率为1 0 m V ／s ；[ K N 0 3 ] 01 M F i g5T h ea n o d i cs c a ns e c t i o no fc y c l i c v o h a m m e t r yf o rp y r r h o t i t ed e c t r o d ei nd i f f e r e n t p Hb u f f e rs o l u t i o na tp o t e n t i a l s c a no f1 0m V ／s e c B a c k , g r o u n ds o l u f i o a b u f f 盯s o l u t i o np l u s0 ．1MK N 0 3 3 结论 1 ．磁黄铁矿在p H 1 3 时，均可白诱导浮选。 2 ．在特定p H 值条件下，只有合适的矿浆电位，即 扬 z 凸 ＆ “ 时，磁黄铁矿才可自诱导浮选。 3 ．s O 是磁黄铁矿自诱导浮选的主要疏水体。 图6 磁黄铁矿一水系的E p H 图 F i g6E p Hd i a g r a mf o rp y r r h o t i t e H 2 0s y s t e m 参考文献 [ 1 ] H a y e sRA ．硫化矿无捕收剂浮选[ J ] ．国外金属矿选 矿，1 9 8 9 ， 9 2 9 4 4 ． [ 2 ] W o o d sR ．硫化矿浮选的电化学[ J ] ．国外金属矿选矿， 1 9 9 3 ， 4 1 5 6 [ 3 ] H a y e sGW ，m 妇WJ ．T h et l o t a f i c no fp y r i t ea n d p y r r h o f i t ei nt h ea b s m c ec f ∞㈣由岫lc o i l e c t 圊s [ J ] ． P t l o | i I ] 庐一T h eE l e c t t w _ t e m i c a lS c i e t y ，1 9 8 4 ， 1 0 2 1 9 2 3 2 ． [ 4 ]C h e n gx ，1 w a s a k i1 ， n i t hKAA ne l e c t r o c h e m i c a l s t u d y0 1 1c a t h o d i c 出Ⅸn 删d ∞b e h a v i o ro fp y r r h o t i t ei n d e o x y g e n a t e ds o l u t i o n s [ J ] ．M i n e r a l ＆M e t a l l u r g i c a l P I D c e s s i I l g ，1 9 9 4 ，8 1 1 6 0 1 6 7 ． [ 5 ] 北京矿冶研究总院．大厂1 0 0 号矿石工艺矿物学研究 [ R ] 1 9 9 1 ． [ 6 ] 杭州大学化学系分析化学教研室分析化学手册 第二 分册 [ M ] ．北京化学工业出版社，1 9 9 7 ，3 3 5 3 4 9 [ 7 ] 覃文庆硫化矿物颗粒的电化学行为与电位调控浮选 技术[ M ] ．北京高等教育出版社，2 0 0 1 ． S r U D Y0 FT H EP Y R R H D 『I T I ES E L F 一Ⅱ忉U C E DF L O T A T l 0 NE I 。E 了【R X 姗M I A L Z H A N GQ i n ，H UY u e h u a ，G U G u o h u a ，N I E 刀诌ny u a n S c h o o lo f R E s o u r c e s P r o a 妲n g a n d B i o e n g i r m r i n g ，C e n t r a l S o u t hU n i v e r s i t y ，o m 础4 1 0 0 8 3 ，G h i n a T h es e l fi n d u c e df l o t a t i o nb e h a v i o ro fp y r r h o t i t ew K si n v e s t i g a t e di nt h i sp a p e r ．T h ep o t e n t i a lp Hr a n g e r f o rp 幽t ef l o t a f i “av c a sd e t e r m i n e d ．I tw ∞b e e ns h o w nt h a tp y r r h o f i t ee x h i b i t 印0 ds e l f i n d u c e df l o a t a b i l i t y ． W i t ht h ev a r i a t i o no fp H ，t h e u p p e ro rl o w e rl i m i to fp y r r h o t i t ef l o t a t i o ni sd i f f e r e n t ．R e a c t i o nm e c h a n i s m o ft h e 下转第1 5 页 万方数据 2 0 0 4 年第2 期 朱从杰等某碳质板岩型金矿石的工艺矿物学及浮选工艺研究 1 5 3 结语 1 ．本研究的矿样属单一低品位难选碳质板岩 型金矿石。黄铁矿是最主要的载金矿物，金在黄铁 矿中的占有率约为9 2 ．0 6 ％。矿石中黄铁矿的含金 量较低，仅9 9 ．1 0 9 ／t ，限制了精矿品位。 2 ．矿石中舶黄铁矿呈微细粒不均匀产出，将矿 石全部磨至一7 4 t a n ，黄铁矿的单体解离度只有 5 4 ．4 9 ％。因而选矿时难以兼顾精矿品位和回收率。 此外，矿石中含有较多易浮的黏土矿物和少量非晶 的碳质，影响了精矿品位的提高。 3 ．针对该矿石的特点，在应用调整剂改善浮选 效果方面进行了较详细的研究。试验结果表明，水 玻璃对矿泥具有较好的分散作用并抑制脉石矿物， 硫化钠能活化黄铁矿的浮选，从而使精矿品位和回 收率得到明显的提高。 4 ．本研究确定了合理的磨矿细度、采用新型起 泡剂7 3 0 A 并添加适量水玻璃和硫化钠取得了较好 的浮选试验结果。连续浮选扩大试验最终指标为， 精矿金品位4 6 ．5 0 9 ／t ，金回收率8 2 ．8 4 ％，与以往小 型闭路试验结果以及现场生产指标相比，在精矿品 位和回收率上均有较大提高。 5 ．本研究的矿样中非晶碳质的含量并不高，碳 质板岩型矿石的难选性可能与其含有较多易浮黏土 矿物等有关。 5 m T D YO NT E C l 玎啷o G H A L ～口N E R A I D G YA N DnJ O T A 7 Ⅱ0 NP R O C E S S 0 FAG O L D0 R E0 FC R B O N A C E o U SS L A T ET Y P E Z H U G o n g j i e l ，P UC h u a n j i e 2 1 ．T e c h n o l o g y C e n t e ro f 玩n n a nM e t a l l u r g y G r o u p ，K u n m i n g6 5 0 0 3 1 ，C h i n a ； 2 ．Y u n n a nG o l dJ 材“甜删C o m p a n y ，K u n m i n g6 5 0 0 5 1 ，C h i n a A B S I R A C r A c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fc a r b o n a c e o u ss l a t et y p eg o l do r e ，s u i t a b l eg r i n d i n gp a r t i c l es i z ei sd e t e r - m i n e d ，n e ws e l e c t i v ef r o t h e r7 3 0 A ，d i s p e r s i n ga g e n ta n da c t i v a t i n ga g e n ta r eu s e d ；f l o t a t i o np r o c e s so ft h eo r e h a sb e e nc a r r i e do u ta f t e rd e t a i l e ds t u d yo nm i n e r a l o g yo ft h eo r e ．T h ep i l o to rl o n gr u nt e s tr e s u l t sf i d es u p e r i o r t ot h o s eo fl a b o r a t o r yc l o s e dc i r c u i tt e s tb e f o r ea n dt h o s eo fi n d u s t r i a lp l a n to ns i t e ． K E YW O R D S c a r b o n a c e o u ss l a t e ；g o l do r e ；t e c h n o l o g i c a lm i n e r a l o g y ；f l o t a t i o n ；d i s p e r s a n t ；a c t i v a t o r f 上接第6 页 s u r f a c eo x i d a t i o nf o rp y r r h o t i t eW a ss t u d i e db yu s i n gc y c l i cv o l t a m m e t r i em e a s u r e m e n t s ．E p Hd i a g r a mw a s c o n s t r u c t u e df o rp y r r h o t i t eo x i d a t i o n ．T h ee l e m e n t a ls u l p h u rW a si d e n t i f i e dt oh ep r i m a r yh y d r o p h o b i ce n t i t yO n p y r r h o t i t e ． K E Y W O R D S p y r r h o t i t e ；s e l f i n d u c e d ；f l o t a t i o n ；e l e c t r o c h e m i c a l 万方数据