硫化矿活化剂FY01的制备及应用研究.pdf

8 2 。 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s m l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 2 ．0 2 1 硫化矿活化剂F Y O I 的制备及应用研究 林榜立1 ，郭业东2 ，阙绍娟1 1 ．广西冶金研究院，南宁5 3 0 0 2 3 ；2 ．广西高峰矿业有限责任公司，广西南丹5 4 7 2 0 5 摘要通过小型试验合成得到高效硫化矿活化剂F Y 0 1 ，F Y 0 1 弱酸性、腐蚀性小，在多金属硫化矿浮选中，取代腐 蚀性大的硫酸活化目的矿物，试验指标与使用硫酸时相近。 关键词硫化矿活化剂；F Y 0 1 ；合成；取代硫酸；浮选试验 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 4 0 2 - 0 0 8 2 0 5 P r e p a r a t i o na n dA p p l i c a t i o no fA c t i v a t o rF Y 0 1f o rS u l p h i d eO r e L I NB a n g l i l ，G U OY e d o n 9 8 ，Q 叨S h a o j u a n l 1 ．G u a n g x iM e t a l l u r g i c a lR e s e a r c hI n s t i t u t e ，N a n n i n g5 3 0 0 2 3 ，C h i n a ； 2 ．G u a n g x iG a o f e n gM i n i n gC o ．，L t d ．，N a n d a nG u a n g x i5 4 7 2 0 5 ，C h i n a A b s t r a c t Ah i g he f f i c i e n ta g e n to fa c t i v a t o rF Y 0 1f o rs u l p h i d eo r ew a ss y n t h e s i z e db ys m a l l - - s c a l e e x p e r i m e n t ，a n di t i sc h a r a c t e r i z e db yw e a ka c i da n dl i t t l e c a u s t i c i t y ．S u K u r i ca c i dw h i c hh a sas t r o n g c a u s t i c i t yc o u l db er e p l a c e db yF Y 0 1t oa c t i v a t et a r g e tm i n e r a l si nt h ef l o t a t i o no fs u l p h i d eo r e s ，a n dg o o d t e s tr e s u l t sc o u l db eo b t m n e da sw e l la ss u l f u r i ca c i dd o e s ． K e yw o r d s a c t i v a t o rf o rs u l p h i d eo r e ；F Y 0 1 ；s y n t h e s i z e ；r e p l a c es u l f u r i ca c i d ；f l o t a t i o nt e s t 我国广西大厂矿区属锡石多金属硫化矿。含 锡、锌、铅、锑等金属，主要矿物有锡石、铁闪锌 矿、脆硫铅锑矿、黄铁矿、磁黄铁矿和毒砂等，脉 石矿物主要有石英，方解石，灰质岩等[ 1 ] 。因为 硫酸能洗去矿物表面的氧化物薄膜[ 2 3 ，所以选矿 厂在回收这些有用矿物的过程中，通常使用硫酸来 活化铅锑和锌、硫等目的硫化矿物，以便增强其浮 游性，从而提高选别效果和选矿指标。由于硫酸是 强酸，腐蚀性大，容易腐蚀设备；其次，硫酸会与 矿石中的氧化钙矿物发生反应，造成无谓消耗，使 其用量较大；另外，由于黄药在酸的作用下分解生 成相应的醇和二硫化碳[ 川，因此硫酸会促使黄药 分解，从而减弱黄药的捕收能力，使黄药用量增 大，并产生难闻的二硫化碳臭味污染厂区环境；还 有，硫酸稀释使用时腐蚀性变得更大且产生大量热 量，使用起来相当不方便，还存在运输、贮存和使 用都十分不安全等缺点。为了克服使用硫酸作为硫 化矿活化剂存在的这些缺点，有必要寻找其替代 品，因此广西冶金研究院研制出了高效硫化矿活化 剂F Y 0 1 。经硫化矿浮选试验表明，F Y 0 1 可取代硫 酸作为硫化矿的活化剂，在浮选试验指标与使用硫 酸相近的情况下，F Y 0 1 用量仅为硫酸的5 0 ％。 1F Y 0 1 合成及性能测试 1 ．1 合成 1 ．1 ．1 主要原料 丙酸为分析纯，上海化学试剂有限公司试剂一 厂；含磷化合物 R P 为小型试验合成品，自制。 1 ．1 ．2 反应 丙酸与R P 在一定的反应条件下反应生成 F Y 0 1 ，反应式如下 C H 3 C H 2 C O O H R P - - * F Y 0 1 同时伴随有一些副反应的发生，F Y 0 1 中会含 有少量副产物。 影响上述反应的主要因素有原料纯度、配料 比、反应温度和反应时间。首先通过预试，然后优 收稿日期2 0 1 3 - - 0 8 - 0 6修回日期2 0 1 4 _ 0 l 一1 7 攉署筒奔林榜立 1 9 6 0 - ，男，广西桂平人，高级工程师，主要从事选矿药剂方面的研究工作。 万方数据 2 0 1 4 年第2 期林榜立等硫化矿活化剂F Y 0 1 的制备及应用研究 。犯 化组合，最终得到在相同的原料和相同的设备条件 下，最佳反应工艺条件为 1 配料比 摩尔比 丙酸／R P I ／1 ．2 一1 ．3 。 2 反应温度加料4 0 5 0 ℃、恒温8 0 2 ℃。 3 反应时间加料0 ．5h 、恒温4h 。 1 ．1 ．3 制备 首先把配料量的丙酸加入到带有搅拌装置、使 用恒温水浴锅加热的三口烧瓶中，开动搅拌，用水 浴加热至4 0 ℃；然后用分液漏斗滴加配料量的自 制含磷化合物R P ，滴加时间O ．5h ，并控制反应温 度在4 0 ～5 0 ℃。滴加完毕，把温度升至8 0 ℃，恒 温8 0 2 ℃继续反应4h 。最后降温至3 0 ℃，出料， 得到一种白色黏稠液体。这种白色黏稠液体即为 F Y 0 1 产品。 1 ．2 性能测试 在试验室对F Y 0 1 做了如下性能检测 1 F Y 0 1 外观为无色透明液体，有效成分4 5 ％ ～5 0 ％ 按重量计 ，p H5 ．6 ，弱酸陛；用手触摸 几乎无感觉，不会烧伤皮肤。 2 在2 0 ℃下，用自来水把F Y 0 1 分别稀释成 2 0 ％、4 0 ％、5 0 ％、6 0 ％、8 0 ％5 种浓度，均能混 合均匀，而且每一种浓度的稀释过程溶液温度保持 在2 0 。C ，恒定不变。说明F Y 0 1 可与水以任意浓度 进行稀释，并且稀释过程不放热。 3 把重量分别为3 ．2 5 、3 ．8 9g 生锈铁钉分别 放入F Y 0 1 原液和5 ％F Y 0 1 溶液中，3m i n 后铁钉 表面锈蚀完全脱落，之后称重铁钉重量分别为 3 ．2 0 、3 ．8 5 只，再分别放回试液中，静置2 4h 、称 重，铁钉重量分别为3 ．1 9 、3 ．8 5g ，铁钉重量基本 保持不变。说明F Y 0 1 能溶解金属表面的氧化物， 对金属表面具有清洗作用，但腐蚀性相当小。 4 以F Y 0 1 有效成分计算，按F Y 0 1 与C a O 的摩尔比1 1 把F Y 0 1 加入到5 ％C a O 水溶液中， 然后慢慢加热至8 0 ℃，整个过程无沉淀物生成。 冷却至室温后再检测溶液中F Y 0 1 的有效成分，按 F Y 0 1 重量计算，其值为4 8 ．3 8 ％，与加入C a O 水溶 液前的4 8 ．3 9 ％可以认为是相同的。说明F Y 0 1 与 C a O 不起反应。 5 以F Y 0 1 有效成分计算，按F Y 0 1 与丁基黄 药的摩尔比1 1 把F Y 0 1 加入到5 ％丁基黄药水溶 液中，1h 后溶液颜色不变，与把硫酸加入丁基黄 药溶液中有臭味放出现象不同。检测溶液中F Y 0 1 的有效成分和丁基黄药的含量，按各自重量计算， F Y 0 1 的有效成分为4 8 ．3 9 ％，与加入丁基黄药溶液 前的4 8 ．3 9 ％相同；丁基黄药含量为8 6 ．5 0 ％，与加 入F Y 0 1 前的8 6 ．5 3 ％可以认为是相同的。说明F Y 0 1 不会与黄药起反应，也不会促进黄药分解。 F Y 0 1 所具有的以上这些性能，正好克服硫酸 作为硫化矿活化剂所存在的缺点，为选矿厂实现清 洁生产创造了有利条件。 2 浮选试验 为了检验F Y 0 1 作为硫化矿活化剂的活化效果， 采用广西某锡铅锑锌多金属硫化矿作为浮选试验矿 样。该矿主要有用矿物有锡石、铁闪锌矿、脆硫铅 锑矿 化学式为P b 4 F e S b o S m 铅锑共生，浮选产品 的铅锑金属品位及回收率可采用“P b S b ”合计 、 黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂及少量的闪锌矿、方铅 矿、黄铜矿和黝锡矿，脉石矿物主要为方解石和石 英，试验矿样多元素分析结果见表l 。 表1试验矿样多元素分析结果 T a b l e1M u l t i e l e m e n ta n M y s i sr e s u l t so fo r es a m p l e ／％ 墨茎鱼整塾些塑垒坠坐 生丝受垒坐兰 生 含量 1 ．6 21 ．4 4 1 ．1 911 ．0 92 3 ．2 22 7 ．5 4O ．4 91 9 ．4 20 ．5 10 ．3 41 ．9 6 研究表明，该硫化矿在酸性条件下，脆硫锑铅 矿、铁闪锌矿、磁黄铁矿和黄铁矿4 种矿物均有较 好的可浮性，在强碱性介质中，矿物的可浮性都变 差㈣。目前选矿厂主要采用的选别工艺为“磁选一 浮选一重选”流程，即磁选选出磁黄铁矿，然后优 先浮选铅锑获得铅锑精矿，铅锑浮选尾矿进入锌硫 全硫 混合浮选，锌硫混合浮选精矿再进行锌硫 分离得到锌精矿，锌硫混浮尾矿用摇床选别得到锡 精矿，选厂溢流进入矿泥系统经脱硫后用细泥摇床 选别得到低品位锡精矿。为了尽可能回收价值较高 的锡石，磨矿粒度较粗 入选粒度为磁选一0 ．2 5 m m 、浮选一7 4 斗m 占5 0 ％ ，这样一来粗粒脆硫铅 锑矿及铁闪锌矿和黄铁矿的可浮性就较差，经浮选 试验研究表明，在优先浮选铅锑和锌硫混合浮选中 必须加入酸性活化剂才能最有效的对这些粗粒矿物 进行活化。 为了考察硫酸和F Y 0 1 的用量与铅锑回收率及 锌和硫回收率的变化关系，参照该矿生产现场药剂 制度，除了硫酸和F Y 0 1 外，其它药剂制度和流程 均相同的情况下在实验室进行了铅锑浮选和锌硫混 合浮选的硫酸及F Y 0 1 用量条件开路试验，铅锑浮 选开路试验流程采用“一次粗选、两次扫选”流 程，扫选中矿并入铅锑粗精矿，锌硫混合浮选开路 万方数据 8 4 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第2 期 试验流程采用“一次粗选、一次扫选”流程，扫选 中矿并入锌硫粗精矿。药剂对比试验结果见图1 。3 。 零 、 翅 疃 F Y O I 用量， g r 1 05 0 0l0 0 015 0 020 0 0 堡 蕾l 卜 擎 回 O5 0 01 0 0 01 5 0 02 0 0 025 0 03 0 0 0 硫酸用量／ s t 。1 图l 硫酸、F Y 0 l 用■对铅锑混合浮选指标的影响 F i g ．1 I n f l u e n c eo fs u l f u r i ca c i d ．F Y 0 1d o s a g eo n f l o a t a t i o ni n d e x e so fP b S bb u l kf l o t a t i o n o 硫酸作活化剂时铅锑的品位；- 0 - 硫酸作活化剂时铅锑的回收率； 加F Y O l 作活化剂时铅锑的品位；- - k - F Y 0 1 作活化剂时铅锑的回收率 由图1 可知，铅锑回收率随着硫酸或F Y 0 1 的 用量增大而提高，当硫酸用量为2 ．5k g ／t 时铅锑回 收率达到最高，此时铅锑回收率为8 9 ．1 0 ％；而当 F Y 0 1 用量为1 ．0k g ／t 时铅锑回收率达9 2 ．4 6 ％，此 后基本趋于稳定，再加大F Y 0 1 用量，铅锑回收率 也不再提高。铅锑品位则随着硫酸或F Y 0 1 的用量 增大而提高，当提高至一定值后又开始下降，这是 由于活化剂用量过高后，锌硫上浮量增加的缘故。 用F Y 0 1 作为活化剂的铅锑回收率曲线总是位于用 硫酸作为活化剂的铅锑回收率曲线之上，说明 F Y 0 1 对铅锑的活化能力强于硫酸。 由图2 。3 可知，锌硫混合浮选中，活化剂硫酸 和F Y 0 1 对锌的可浮性影响不大，对硫的可浮性影 响则较大，随着硫酸或F Y 0 1 用量的增加，锌回收 率有所提高，硫回收率则提高得较快，当硫酸用量 为2 ．5k g ／t 时锌和硫的回收率达到最大值，此时锌、 硫的回收率分别为9 9 ．4 7 ％和9 6 ．1 7 ％；而当F Y 0 1 用 量为1 ．0k g ／t 时锌和硫的回收率达到最大值，此时 锌、硫的回收率分别为9 9 ．2 2 ％和9 7 ．5 2 ％。锌和硫 的品位，特别是硫品位，随着硫酸或F Y 0 1 用量的 增加，变化不大，说明活化剂只对锌硫有活化作 用，对脉石无活化作用。 根据活化剂硫酸和F Y 0 1 用量开路试验进行适 当调整，并参照该矿生产现场药剂制度，分别使用 硫酸和F Y 0 1 作为活化剂进行铅锑浮选和锌硫混合 浮选闭路试验，铅锑浮选闭路试验流程和锌硫混合 浮选闭路试验流程均采用“一次粗选、两次精选、 堡 趔 Ⅱ暑 硫酸用量， g r 1 图2 硫酸用量对锌硫混浮指标的影响 F i g ．2 I n f l u e n c eo fs u l f u r i ca c i dd o s a g eo n f l o a t a f i o ni n d i c e so fZ n ．．Sb u l kf l o t m i o n 连 通 昭 堡 铸 擎 回 02 0 0 4 0 06 0 08 0 0l0 0 0l2 0 0 F Y O I 用量， g t ．1 图3F Y 0 1 用量对锌硫混浮指标的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo fF Y 0 1d o s a g eo nf l o a t a t i o n i n d i c e so fZ n ．Sb u l kf l o t m i o n 两次扫选”流程，中矿顺序返回，除了硫酸和 F Y 0 1 用量不一样外，其它药剂制度及流程均相同。 闭路试验流程见图4 ，试验结果见表2 。 表2活化剂硫酸与F Y 0 1 用于铅锑浮选和锌硫 混浮闭路试验结果 T a b l e2C l o s e d ．．c i r c u i tt e s tr e s u l t sw i t ha c t i v a t o ro f s u l f u r i ca c i da n dF Y 0 1／％ 活化剂产品名称产率元再i 煞瓦磊F 耋挈‰ 铅锑精矿5 ．5 64 2 ．3 79 ．0 82 5 ．4 10 ．2 98 5 ．4 0 4 ．2 26 ．2 60 ．9 5 硫酸管≯黧5 ．5 辫5 52 0 ．。3 。73 躺；l ￡篓翟嚣 给矿1 0 0 ．0 2 ．7 61 1 ．9 62 2 ．5 71 ．7 01 0 0 ．0 1 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．0 铅锑精矿 5 ．6 04 3 ．0 08 ．7 62 1 ．2 20 ．2 48 6 ．9 94 ．2 25 ．6 10 ．7 9 嗍管≯黧粼9 加．8 53 4 ⋯．5 10 ．1 矬0 ．1 9 9 4 ．4 4 。9 。0 ．∞1 6 螂4 ．8 1 给矿 1 0 0 ．02 ．7 71 1 ．6 32 1 ．1 71 ．7 11 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．0 由表2 可见，F Y 0 1 用量为硫酸的5 0 ％情况下， 选别指标相近。因此，对于广西某锡铅锑锌多金属 硫化矿的铅锑浮选和锌硫混浮使用F Y 0 1 来代替硫 酸作为活化剂是完全可以的。但F Y 0 1 对于这些硫 化矿物的活化作用机理还有待进一步研究。 万方数据 2 0 1 4 年第2 期 林榜皇箜 堕垡笙适些型竖 竺型鱼垦窒旦堕窒 墅一 _ ●_ ●- _ _ ●_ _ - I - - - - - - ●- _ - _ - I _ _ _ _ _ _ - _ _ - ●- 一 磁选尾矿 F i g ．4 F l o w s h e e to fc l o s e d - c i r c u i tt e s to f f l o t a t i o n 3F Y 0 1 的性能及选矿指标与硫酸比较 F Y 0 1 的性能及其作为活化剂对铅锑、锌和硫 的活化选矿指标与硫酸对比见表3 。 4 结论 1 F Y 0 1 可以取代硫酸作为硫化矿活化剂，能 有效活化铅锑、锌和硫等硫化矿物，其用量为硫酸 的1 ／2 时，选矿指标相近。 2 F Y 0 1 腐蚀性很小、可用水稀释成任意浓 度，运输、贮存及使用都十分方便、安全。 3 F Y 0 1 不与C a O 及黄药发生反应，不会引 起浮选设备和管道结钙而堵塞，也不会生成C s 2 而 产生臭味污染环境。 4 用F Y 0 1 代替硫酸作为硫化矿活化剂，可 以完全克服硫酸作为硫化矿活化剂所存在的缺点， 为选矿厂实现清洁生产创造有利条件。 参考文献 [ 1 ] 米玉辉．浮选新药剂K M 一1 2 6 系列的研制[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，1 9 9 7 6 3 7 4 0 ． 万方数据 ‘8 6 ‘ 有色金属 选矿部分 2 0 1 4 年第2 期 表3 F Y 0 1 与硫酸的性能及选矿指标比较 T a b l e3’Ihe c o m p a r i s o n so ft h ep r o p e r t i e sa n dd r e s s i n gi n d e xo fF Y 0 1a n ds u l f u r i ca c i d 强酸，腐蚀不耐碱，能与能促使黄药分由于稀释后放热，由于腐蚀性大， 性大；触摸C a t 反应生成难解生成c s 2 而而且腐蚀性增强，而且对人体又会 硫醇会烧伤皮肤。溶于水的c a s 0 4 ，产生臭味，从因此不方便进行产生危害，运 ”“” 从而使浮选设备而污染环境并稀释使用。输、贮存及使用 和管道容易结钙、增加黄药的消过程均存在安全 用量为8 0 0 加， 铅锑精矿的铅 锑品位和回收率 分别为4 2 ．3 7 ％、 8 5 ．4 0 ％。 用量为24 0 0 趴，全 硫精矿的锌品位和回 收率分别为2 0 ．3 7 ％、 9 4 ．5 4 ％，硫品位和回 收率分别为3 5 ．9 1 ％、 堵塞。 耗量。隐患。8 8 ．3 1 ％。 [ 2 ] 刘建国，兰秋平，罗良德．铜钼分离新型抑制剂制备与选 矿试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 2 6 8 3 8 8 ． [ 3 ] 朱建光，朱一民．2 0 1 1 年浮选药剂进展[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 2 3 6 5 7 3 ． [ 4 ] 刘龙利，范志鸿，何伟．膦酸类药剂的研究[ J ] ．有色金 属 选矿部分 ，2 0 1 2 2 6 7 7 0 ． [ 5 ] 杜延雷，李成必．新型有机抑制剂用于硫化铜铅矿物浮 选分离的研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 6 8 6 - 8 9 ． 、 ／乱 ／乱 ／孔 ／“ ，，乱 石、 石、 ／佘 ／仝 ／孙 ／孙 ／佘 ／佘 ／佘 ／斗 ／孓 ／玉 ／佘 ／玉 ／孓 ／≯ ／孓 ／；、 ／仝 ／≯ ／孓 ／玉 ／仝 ／≯ ／玉 ／；、 ／斗 ／佘 ／≯ 上接第7 2 页】 由图6 分析可知，0 ．5m a ／h 下的产品巩为 9 7 ．1 5 3I * m ，1 ．0m 弧下的产品粒度为1 4 3 ．6 3 1 i * m 。显然，磨机处理量的减小会显著地提高磨矿 效果，但是实际处理量的大小应该根据磨矿时间及 选矿厂的实际情况而定。 3 结论 通过上述生产应用以及对应用结果的分析，基 本掌握了基本工艺参数对G J 5 x 2 大型双槽高强度搅 拌磨机在云母剥片中技术指标的影响以及变化趋势。 1 G J 5 x 2 大型双槽高强度搅拌磨机可以实现 云母剥片，工艺流程简单，能耗较低且对云母产品 无污染。在磨矿浓度为5 ∞务左右，氧化铝陶瓷微珠作 粉磨介质，粉磨介质充填率为9t ，助磨剂含量为干 矿量的0 ．5 ％时，对于云母剥片能达到较好的效果。 2 入料粒度、助磨剂用量、粉磨介质充填率、 磨机处理量对G J 5 x 2 大型双槽高强度搅拌磨机云母 剥片的效果具有明显影响，可根据实际情况确定合 适的工艺条件。 3 本次生产应用为G J 5 x 2 大型双槽高强度搅 拌磨机在云母剥片中应用的重要探索，为其它类型工 业矿物的超细磨／剥片提供了应用指导和研究方向。 参考文献 [ 1 ] 吴建明，曹永新．G l S x 2 大型双槽高强度搅拌磨机的开 发与应用[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 9 3 4 6 5 1 ． [ 2 ] 余力，戴惠新．云母的加工与应用[ J ] ．矿冶，2 0 1 1 ，2 0 2 0 7 3 7 6 ，8 1 ． [ 3 ] 吴建明．G J 5 x 2 大型双槽剥片机及其在高岭土剥片中的 应用[ J ] ．中国粉体技术，2 0 0 3 9 4 1 4 3 ，4 8 ． [ 4 ] 机械工程手册、电机工程手册编辑委员会．机械工 程手册 第1 4 卷 [ M ] ．北京机械工业出版社，1 9 8 5 ． [ 5 ] 化工设备设计全书编辑委员会．搅拌设备[ M ] ．北京 化学工业出版社，2 0 0 3 5 7 ． [ 6 ] 杨华明，王淀佐，邱冠周．搅拌磨超细粉碎工艺的研究 [ J ] 金属矿山，1 9 9 9 4 3 5 4 0 ． [ 7 ] 谭超兵．助磨剂在云母超细磨矿中的应用[ J ] ．矿产保护 与利用，2 0 0 3 4 1 9 2 1 ． 万方数据