二硫醚对黄铜矿和黄铁矿浮选行为的研究.pdf

2 0 1 3 年第4 期有色金属 选矿部分 7 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s I I ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．0 4 ．0 2 2 二硫醚对黄铜矿和黄铁矿浮选行为的研究 吴卫国，罗思岗～． 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 鲫 摘要分别对黄铜矿一二硫醚、黄铁矿一二硫醚体系进行了分子力学模拟计算、纯矿物浮选试验研究和人工混合矿 试验研究。研究结果表明，二硫醚对黄铜矿有较好的选择性，在中性和弱碱性p H 条件下可以浮选分离黄铜矿和黄铁矿。 关键词黄铜矿；黄铁矿；二硫醚；浮选；分子力学 中图分类号1 D 9 2 3 ．1文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 0 4 一0 0 r 7 9 - 0 3 S 伽y 佃t h eE 侬娥o fD i s l l l 】晤d 鹤蚰n o t 觚佃B e h a v i o 璐o fC h a l ∞p y r 妣粕dP y r i t e W UW 蜘，L U o8 删 S 纽t e 脚坳o m t o 俘。厂尬，l e 】试n D o B 姆z 叼，B 形叼＆船r n zR 船觚r c hj 以蹴I l t e0 厂施n ￡叼 n n dM a 缸f z I 正巧鲥，B e 扰叼1 0 2 ∞D ，C h 讥n A b s t r 躯t n o t a t i o nt e s t sa n dm o l e c u l a rm e c h a I l i c ss i m u l a t i o ni n c h a l c o p y r i t ed i s 凼d e ss y s t e m a n d p y I i t ed i s u l f i d e ss y s t e mw e r es m d i e dr e s p e c t i v e l yi n t h i sp a p e r ．7 I h er e s u l t ss h o wt h a td i s u l f i d e sc a nb eu s e da s as e l e c t i v ec o U e c t o rf o rs e p 盯a t i n gc h a l c o p y I i t ef 如mp y d t er a n 舀n gf 南mn e u t r a lp Ht ow e a ka l k a l i c o n d i t i o n s ． K e yw o r d _ s c h a l c o p 莉t e ；p y I i t e ；d i s u m d e s ；n o t a t i o n ；m o l e c u l a u rm e c h a n i c s 黄铜矿是重要的铜矿物。由于黄铜矿常与黄铁 矿伴生，因此提高铜硫分离的效果是硫化铜浮选中 重要的技术课题[ 川。长期以来，国内外普遍采用高 碱浮选工艺进行铜硫分离，而在高碱条件下，常常 不利于伴生金、银的综合回收[ 2 ] 。为提高资源综合 利用效率，近年来研发了许多铜高选择性捕收剂， 像A P 、P A C 、E C T C 等[ ] ，以寻求在弱碱性条件 下实现铜硫分离。 本文将采用分子力学模拟计算和浮选试验研究 分析二硫醚对黄铜矿和黄铁矿的浮选行为，探讨其 作为铜硫分离高选择性捕收剂的可能性。 1 分子力学模拟和计算 利用M a t e r i a L l sS t u d i o 软件，在u F F u n i v e r s a l F o r c eF i e l d 力场条件下，分别优化黄铜矿、黄铁 矿、二硫醚、H O 、O H 一的模型，建立矿物与药剂 分子作用模型，并模拟和计算矿物与药剂分子的相 互作用能。黄铜矿一二硫醚、黄铁矿一二硫醚相互 作用模型见图1 2 ，相互作用能计算结果见表1 。 图1 黄铜矿一二硫醚相互作用模型 F i g ．1 I n t e r a l c t i o nm o d e lo fc h a l c o p y T i t ea n d d i s u l f i d e s 相互作用能的值越负，对矿物表面和药剂之间 的相互作用越有利，因此所得到的相互作用能被视 作相互作用强度的定量度量 5 ] 。从表1 中的数据可 以得到以下结论 基金项目国家国际科技合作专项项目 2 0 1 2 G F G 7 1 0 6 0 收稿日期2 0 1 3 0 6 _ 0 8 作者简介吴卫国 1 9 7 0 - ，男，湖北武穴人，博士，高级工程师，主要从事矿物加工技术和选矿药剂等方面的研究。 万方数据 8 0 有色金属 选矿部分 2 0 1 3 年第4 期 i 图2 黄铁矿二硫醚相互作用模型 F i g ．2 I n t e r a c t i o n 瑚I o d e lo fp y r i t ea n dd i s u U i d e s 表l矿物与药剂分子相互作用能计算结果 ’r a b l elC a l c u l a t i o nr e s u h so fi n t e m c t i o ne n e r g y b e 附e e nI I l i n e r a l s 锄dr e a g e n t s 药剂分子 相互作用能， k J m o l 。1 黄铜矿黄铁矿 1 相互作用能都为负，说明二硫醚、H 2 0 、 O H 郝可以吸附在黄铜矿和黄铁矿表面上。 2 黄铜矿与二硫醚的相互作用能为- 4 7 8 ．6 Ⅻ啪l ，比黄铜矿与H 2 0 、O H 一的相互作用能都负， 说明二硫醚可以克服黄铜矿表面上的H 2 0 和O H - 而 吸附在黄铜矿表面上。 3 黄铁矿与二硫醚的相互作用能为一7 5 ．7 k J ，m o l ，比黄铁矿与H 2 0 的相互作用能更负，没有 黄铁矿与O H 一的相互作用能负，说明二硫醚可以克 服黄铁矿表面的水分子而吸附在黄铁矿表面上，但 O H _ 将阻止二硫醚在黄铁矿表面形成吸附。 4 二硫醚对黄铜矿表面有较好的吸附作用， 在碱性条件下，也能在黄铜矿表面形成吸附层，可 能是黄铜矿优良的捕收剂；而二硫醚在黄铁矿表面 的吸附能力较弱，又易受O H 一的影响而不易在黄铁 矿表面上吸附，因此认为二硫醚可以选择性吸附黄 铜矿和黄铁矿。 2 浮选试验研究 为了进一步研究二硫醚在黄铜矿和黄铁矿表面 的吸附行为，验证分子力学模拟结果的合理性，选 择黄铜矿和黄铁矿纯矿物进行单矿物浮选试验和人 工混合矿浮选试验研究。 本试验所用浮选机为3 0m L 的X F G 一7 6 型挂 槽式浮选机。为消除矿物表面的氧化膜对浮选的影 响，浮选试验前进行矿物预处理，去除矿物表面的 氧化膜[ 6 | 。试验采用德国R e t s c hU S G 4 9 ，5 4 超声波 清洗仪对纯矿物表面进行清洗。 试验流程将清洗后的矿物2g 置入3 0I l l L 浮选槽中，加捕收剂搅拌2I I l i n ，起泡剂 M I B C 搅拌1I I l i n ，最后刮泡3I n i n 。取精矿、尾矿烘干 称量计算回收率。 2 ．1 二硫醚用量试验结果 在自然p H 时，二硫醚用量试验结果见图3 4 。 从二硫醚用量试验结果可以看出，用二硫醚作 捕收剂浮选黄铜矿和黄铁矿时，二硫醚用量差别 很大，浮选黄铜矿时，二硫醚较佳的药剂用量为 1 1 0 巧啪l ／L ，而浮选黄铁矿时二硫醚较佳的药剂 用量为8 1 0 ‘3m o 儿。 堡 哥 善 回 药剂用量， 1 0 r 6 瑚卜L _ 1 ‘ 图3 黄铜矿的二硫醚用量浮选试验结果 F i g - 3 n o t a t i o n0 fc h a l c o p y l i t e 鹊am n c t i o n0 f d i s u m d e se o n c e n t r a t i o n 邃 褂 警 回 药剂用量， l 舻m o l L - 1 图4 黄铁矿的二硫醚用量浮选试验结果 F i g ．4 n o t a t i o no fp y l i t e 鹊af u n c t i o no fd i s u l f i d e s c o n c e n 删i o n 2 ．2 p H 试验结果 在二硫醚用量为l 1 0 巧、8 1 0 。3m o 此时分别 对黄铜矿和黄铁矿进行p H 试验，试验结果见图5 。 从p H 试验结果可以看出，在p H2 一1 0 时，黄 铜矿的回收率 8 5 ％，p H 大于l O 后，回收率开始 万方数据 2 0 1 3 年第4 期吴卫国等二硫醚对黄铜矿和黄铁矿浮选行为的研究 8 1 下降，p H1 2 时，黄铜矿全部被抑制；而黄铁矿 对p H 比较敏感，随着p H 的升高，黄铁矿的回收 率快速降低，在中性和弱碱性条件下，回收率已大 幅度降低，当p Hl O 时，黄铁矿的回收率小于 2 0 ％。因此在弱碱性条件下用二硫醚作捕收剂，黄 铜矿和黄铁矿的浮游性存在较大差异，单矿物浮选 试验的规律性与分子模拟计算结果相符。 堡 褂 擎 回 p H 图5 p H 试验结果 F i g ．5 F l o t a t i o no fc h a d c o p y r i t ea n dp y r i t eb y d i s u l f i d e s 鹊af u n c t i o no fp H 2 ．3 人工混合矿试验结果 由单矿物试验结果可知，在广泛的p H 范围 内，二硫醚对黄铜矿都有非常好的浮选效果，而黄 铁矿只有在酸性条件下才有较好的浮选效果，在中 性和碱性时，黄铁矿回收率很低。在二硫醚用量为 2 1 0 巧m o v L 时，黄铜矿与黄铁矿各1g 进行人工 混合矿p H 试验结果见图6 。 堡 过 咯 p H 图6 人工混合矿p H 试验结果 堡 胬 善 回 F i g ．6 n o t a t i o nr e s u l t so fp Ht e s tw i t } lm i x t u r e s 锄p l e o fc h a l c o p r r i t ea n dp y r i t e 从试验结果可以看出，在p H6 ～1 0 时，精矿 中铜的品位都在3 0 ％以上，在p H7 ～9 时达到了 3 2 ％，精矿中铜的回收率在9 0 ％左右；在p H6 ～9 时，精矿中硫的品位为3 6 ％左右，硫回收率只有 3 5 ％左右，由此可以看出，用二硫醚作捕收剂，在 中性和弱碱性条件下可以获得了较好的黄铜矿和黄 铁矿的分离效果，最佳分离结果和分离条件见表2 。 表2二硫醚捕收剂浮选分离黄铜矿和黄铁矿 最佳分离结果 r I 铀l e2n eb e s tr e s u l t so fn o t a t i o n s e p a r a t i o no f c h a l c o p y r i t ea n dp y r i t e ／％ 产品名称产率等1 i 上等 试验条件 精矿 4 4 ．8 83 2 ．3 5 3 6 ．1 09 3 ．”3 5 ．9 25 ．2 2 p H8 ．6 尾矿 5 5 ．1 21 ．9 05 2 ．4 36 ．7 36 4 ．吣9 4 ．7 8 二硫醚用量 给矿 1 0 0 ．01 5 ．5 74 5 ．1 0 1 0 0 ．01 0 0 ．0 1 0 0 ．O2 l 旷Ⅻ帆 3 结论 1 分子力学模拟和计算结果表明，二硫醚对 黄铜矿表面有较好的吸附作用，可能是黄铜矿优良 的捕收剂；而二硫醚在黄铁矿表面的吸附能力较 弱，又易受O H 一的影响不易在黄铁矿表面上吸附， 因此二硫醚可以选择性吸附黄铜矿和黄铁矿。 2 单矿物浮选试验结果表明，二硫醚在p H 小于1 0 时，对黄铜矿有较好的浮选效果，而只有 在酸性条件下对黄铁矿才有较好的浮选效果，且二 硫醚用量偏大，因此在中性和弱碱性条件下对黄铜 矿和黄铁矿的捕收能力有较大的差异；人工混合矿 试验结果验证了二硫醚在中性和弱碱性条件下可以 实现黄铜矿与黄铁矿的浮选分离。 3 纯矿物浮选试验验证了分子模拟和计算结 果，二硫醚可以作为铜硫高选择性捕收剂浮选分离 黄铜矿和黄铁矿。 参考文献 [ 1 ] 李崇德，孙传尧．铜硫浮选分离的研究进展[ J ] ．国外金 属矿选矿，2 0 0 0 8 2 7 ． [ 2 ] 朱建光．2 0 0 7 年浮选药剂的进展[ J ] ．国外金属矿选矿， 2 0 0 8 4 3 5 ． [ 3 ] 吴熙群，李成必，何国勇，等．提高铜硫矿石铜选矿指标 的有效途径[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 5 1 l 一6 ． [ 4 ] 孙业友．P A c 捕收剂提高凤凰山铜矿选别指标的试验研 究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 3 3 3 0 一3 2 ． [ 5 ] 普拉蒂普．浮选药剂的分子模拟及合理设计[ J ] ．国外金 属矿选矿，2 0 0 4 1 0 2 8 3 4 ． [ 6 ] 陈经华，孙传尧．超声波清洗对方铅矿、闪锌矿和黄铁矿 可浮性的影响[ J ] ．矿冶，2 0 0 5 ，1 4 4 1 3 1 6 ． 砌∞∞加∞∞∞如加m 万方数据