铁闪锌矿无捕收剂浮选研究.pdf

2 0 0 5 年第5 期有色金属 选矿部分 1 9 铁闪锌矿无捕收剂浮选研究 张芹1 ，胡岳华2 ，徐兢2 ，陈铁军1 1 ．武汉科技大学化学与资源环境工程学院，武汉4 3 0 0 8 1 ； 2 ．中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要考察了铁闪锌矿的自诱导和硫诱导无捕收剂浮选行为，结果表明，铁闪锌矿在弱酸性矿浆中可以实现自 诱导浮选，通过药剂调控矿浆电位，得出了不同p H 条件下，回收率矿浆电位关系和浮选电位上下限p H 关系。通过 矿物表面提取，探讨了铁闪锌矿表面氧化的机理，中性硫可能是主要疏水体。在中性和弱碱性条件下，铁闪锌矿具有硫 诱导无捕收剂浮选。 关键词铁闪锌矿；无捕收剂；浮选；电化学 中图分类号T D 9 5 2 ．3文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 5 0 5 0 0 1 9 0 3 从七十年代发展起来的硫化矿无捕收剂浮选在 理论和实际上越来越引起人们的关注。除了早已发 现的辉钼矿等一些具有天然可浮性的矿物外，人们 还注意到一般的硫化矿在一定的化学条件和表面电 位下也具有无捕收剂可浮性【”。无捕收剂浮选包括自 诱导浮选和硫诱导浮选。影响无捕收剂浮选的因素 是多方面的，如矿物的表面结构和性质、表面的氧化 与还原、表面电位、矿浆的p H 值等。在所有的因素 中，矿物本身的表面结构和性质无疑是至关重要的。 有关闪锌矿的无捕收剂浮选的研究已有过报道[ 1 - 2 ] ， 得出的结论均为闪锌矿没有无捕收剂浮选现象，但 两者均未报道闪锌矿中铁的含量。基于对闪锌矿中 铁的含量是否对闪锌矿可浮性有影响争议颇多湖， 本文对来自广西大厂的铁闪锌矿进行了无捕收剂浮 选的研究，考察了其无捕收剂浮选的浮选行为，包括 其自诱导浮选行为和硫诱导浮选行为，发现铁闪锌 矿在弱酸性矿浆中可以实现自诱导浮选，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，进一步通过矿物表面提取，探讨了铁闪锌 矿表面氧化的机理，中性硫可能是主要疏水体。而在 中性和弱碱性条件下，铁闪锌矿具有硫诱导无捕收 剂可浮性。 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， 瓷球磨矿、干式筛分，一0 ．1 m m 粒级作为浮选用样。经 基金项目国家自然科学基金重点项目 5 0 2 3 4 0 1 0 收稿日期2 0 0 4 一1 2 1 5修回日期2 0 0 5 一0 2 2 8 作者简介张芹 1 9 6 6 一 ，女，河北晋州人，博士，副教授。 化学分析，铁闪锌矿含锌5 6 ．2 2 ％、铁1 5 ．0 5 ％、硫 2 7 ．6 1 ％、铅1 ．0 2 ％。浮选用水为一次蒸馏水预先配制 好的各相应p H 值缓冲溶液，缓冲溶液的配制如下[ 7 1 p H 2 ．2 为H C l 调制；p H 4 ．7 为H A C N a A C 调制； p H 7 ．0 为N a 2 H P 0 4 K H 2 P 0 4 调制；p H 8 ．8 为N H 3 H z O N H 4 c l 调制；p H l l 为N a 2 C 0 3 N a H C 0 3 调制； p i l l 2 ．1 为N a O H 调制。试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 ，置人烧杯中，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 m 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 m g ／L ，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 H 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 选判据如下回收率尺 堕一，m 。、m 2 分别为泡沫 m t r n ，2 产品和槽内产品质量。 1 ．3 矿物表面中性硫量检测 先用四氯化碳提取矿物表面的中性硫，然后将 中性硫氧化成S 0 4 2 一，再用离子色谱仪测定。或用 N a 2 S O ，溶解C C l 。提取液中的中性硫，使之变成 N a 2 S 2 0 ，，然后用碘进行微量滴定[ 8 1 。 2 结果和讨论 万方数据 2 0 有色金属 选矿部分2 0 0 5 年第5 期 2 ．1 试验结果 2 ．1 ．1 铁闪锌矿的自诱导浮选行为 图1p H 值对铁闪锌矿自诱导浮选回收率的影响 F i g 1T 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 yo f m a r m a t i t ea saf u n c t i o no fp H 1 一回收率；2 一耽 图1 为p H 值对铁闪锌矿自诱导浮选回收率的 影响。可以看出，当矿浆p H 4 ．7 时，铁闪锌矿自诱导浮选回收率急剧下 降，铁闪锌矿不再可浮。由图l 还可看出，矿浆电位 随着矿浆p H 值增加而降低。 蔷 蔷 图2 铁闪锌矿浮选回收率与矿浆电位关系曲线 F i g2 T h er e l a t i o n s h i po fm a r m a t i t es e l f - i n d u c e d f l o t a t i o nr e c o v e r ya n dp u l p p o t e n t i a l 1 p H 2 ．2 ；2 _ _ p H 4 ．7 ；3 p H 8 ．8 ；4 - - - p i l l 2 ．1 图2 给出了铁闪锌矿在p H 为2 ．2 、4 ．7 、8 ．8 、1 2 ．1 时，浮选回收率与矿浆电位关系曲线。可以看出，在 p H 值小于4 ．7 时，铁闪锌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吼 M 和电位下限肌 Z ，那 么当p H 2 ．2 时，鼢 M 8 1 8 m V ，E h 2 4 8 5 m V ；当 p H 4 ．7 时，E h u 6 4 0 m V ，E h 1 4 1 0 m V 。可见，在某 一p H 值下，只有当矿浆电位脱 z 胁 眈 M 时， 铁闪锌矿才可上浮。 2 ．1 ．2 铁闪锌矿的硫诱导浮选行为 用硫化钠作还原电位调整剂时，硫化矿的无捕 收剂浮选被称为第二类无捕收剂浮选 C o l l e c t o r l e s s f l o t a t i o n 1 I 或硫诱导浮选。第一类无捕收剂浮选 中的普通还原剂N a s 2 0 。的添加是降低硫化矿无捕 收剂浮选的矿浆电位。但第二类无捕收剂浮选中的 还原剂N a 2 S 则不同，它除了降低矿物一溶液界面间 的电位外，还能在硫化矿表面发生明显吸附，能促进 某些硫化矿的无捕收剂浮选。 誊 蓄 硫化钠用量／ t o o l L - 1 图3 硫化钠用量对铁闪锌矿浮选回收率的影响 F i g3E f f e c t so fN a 2 Sc o n c e n t r a t i o no nm a r m a t i t e f l o t a t i o n 1 p H 2 ．2 ；2 p H 4 ．7 ；3 p H 7 ．O ；4 p H 8 ．8 ；5 p H l 2 ．0 图3 为硫化钠用量对铁闪锌矿硫诱导浮选回收 率的影响。由图3 可以看出，在酸性条件下，硫化钠 的添加抑制铁闪锌矿的无捕收剂浮选，p H 越低，抑 制越明显。在强碱性条件时，硫化钠的添加对铁闪锌 矿的浮选无影响。只有在中性和弱碱性条件下，硫化 钠的添加，在小用量时，可以改善铁闪锌矿的无捕收 剂浮选，但当用量大于1 x 1 0 - 3 m o l ／L 后，浮选受到抑 制。且碱性越强，抑制越强烈。表明铁闪锌矿在中性 和弱碱性条件下，具有硫诱导浮选。 2 ．2 讨论 o 9 彗 、 咖1 盛 掣 勖 p H 图4 不同p H 下铁闪锌矿的自诱导浮选回收率与 表面零价硫提取量的关系 F i g4R e l a t i o n s h i po ft h ea m o u n to fn e u t r a l s u l p h u re x t r a c t e df r o mm a r m a t i t es u r f a c ea n dt h e s e l f - i n d u c e df l o t a t i o nw i t ht h ev a r i a t i o no fp H 1 一回收率2 S o ∞∞舳加∞∞∞∞加m O ∞∞∞∞∞∞帅∞∞m O 堡瓣擎匿 ∞∞∞伯∞∞柏如加m 0 零、瓣娶回 万方数据 2 0 0 5 年第5 期张芹等铁闪锌矿无捕收剂浮选研究 2 1 图4 为不同p H 下，铁闪锌矿表面零价硫提取量 与自诱导浮选回收率的关系。图4 表明，不同p H 下，铁闪锌矿浮选回收率与从其表面提取的零价硫 的量随p H 值的变化有着非常一致的关系，均随p H 增大而降低。由此可以推论，之所以在矿浆p H 4 ．7 时，铁闪锌矿具有很好的自诱导浮选，是因为在铁闪 锌矿表面自身氧化生成了疏水物质中性硫S o 。 铁闪锌矿在中性和弱碱性条件下，硫化钠的添 加，在小用量时，可以改善铁闪锌矿的无捕收剂浮 选，即硫诱导浮选。是因为添加了硫化钠后，溶液中 大量的H S 一吸附在矿物表面被氧化，生成了疏水物 质中性硫S o 。硫诱导浮选需要严格的矿浆化学环境 条件，表现为矿浆电位、矿浆p H 值和硫化钠用量。 当矿浆电位满足H S 一可以氧化生成疏水物质S o ，便 可以发生硫诱导现象。硫化钠用量过高，矿浆电位明 显变小，H S 一的氧化电位不能满足，同时大量亲水性 H S 一吸附在矿物表面，诱导可浮性消失。 3结论 1 ．当矿浆p H 4 ．7 时，铁闪锌矿具有很好的自 诱导可泽陡。 2 ．在一定的p H 条件下，只有在合适的矿浆电 位范围，即眈 Z 眈 肌 M 时，铁闪锌矿才可自诱 导浮选。 3 ．在中性和弱碱性条件下，铁闪锌矿具有硫诱 导无捕收剂浮选。 4 ．S o 是铁闪锌矿无捕收剂浮选的主要疏水 体。 参考文献 [ 1 ] F u e r s t e n a uMC ，S a b a c k yB ．O nt h en a t u r a lf l o t a b i l i t yo f s u l p h i d e s [ J ] ．I n t ．J ．M i n e r ．P r o c e s s ．1 9 8 1 ， 8 7 9 8 4 ． [ 2 ] 丁敦煌，李天瑞．硫化矿物的表面结构和表面电荷与无 捕收剂浮选[ J 1 ．中国有色金属学报，1 9 9 4 ， 3 3 6 - 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i n d u c e df l o a t a b i l i t ya tp H 4 ．7 。W i t ht h ev a r i a t i o no fp H ，t h eu p p e ro rl o w e rl i m i to f m a r m a t i t ef l o t a t i o ni sd i f f e r e n t ．T h e p o t e n t i a l - p Hr a n g e rf o rm a r m a t i t e f l o t a t i o nw a sd e t e r m i n e d ．R e a c t i o n m e c h a n i s mo ft h es u r f a c eo x i d a t i o nf o rm a r m a t i t ew a ss t u d i e db ye x t r a c t i o no fn e u t r a ls u l p h u rf r o mm i n e r a l s u r f a c e s ．T h em a r m a t i t eh a ss u l p h u r - i n d u c e df l o t a b i l i t ya tn e u t r a la n dw e a k l ya l k a l i n ep u l p ．T h ee l e m e n t a l s u l p h u rw a si d e n t i f i e dt ob ep r i m a r yh y d r o p h o b i ce n t i t yo nm a r m a t i t e ． K E YW o R D S m a r m a t i t e ；c o l l e c t o r l e s sf l o t a t i o n 万方数据