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有色套晨 选矿部分 2 0 0 3 年第5 期 微细粒褐铁矿对菱锌矿浮选的影响研究 朱从杰 摘要详细研究丁人工褐铁矿矿泥对菱锌矿浮选行为的影响规律及降低矿泥有害影响的措施，分析了矿掘及 调整剂的作用机理。 关键词菱锌矿；浮选；微细粒褐铁矿；矿泥 中图分类号T I ] 9 5 1 ，1 ；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 3 0 5 0 0 1 8 0 4 回收氧化锌矿目前最有效的办法是硫化胺盐浮 选法，但该法的选别指标仍不理想。其原因是氧化 锌矿常有一定程度的风化，矿石中含有较多矿泥和 溶盐，而硫化胺盐浮选法对矿泥和溶盐很敏感，浮选 前需脱除矿泥，导致大量锌金属损失于矿泥中，从而 造成氧化锌矿的选别指标不高。针对矿泥对氧化锌 矿浮选的影响，前人做了不少研究，研究的焦点是浮 选氧化锌矿前不脱泥或少脱泥。这些研究大多笼统 地将矿浆中的矿泥作为一个整体，从宏观上研究降 低或消除矿泥对氧化锌矿浮选的影响，而忽略了对 矿泥本身特性的研究。而研究矿泥本身的特性，弄 清矿泥中不同组分对氧化锌矿物浮选行为的影响规 律，将有助于有针对性地采取措施降低矿泥对氧化 锌矿浮选的有害影响，从而提高浮选指标。 微细粒褐铁矿是氧化锌矿泥的主要成分之一， 为的影响规律，探讨了降低矿泥有害影响的措施，提 出了氧化锌矿浮选研究的新思路。 1 研究方案与试验准备 本研究选取氧化锌矿中最常见的矿物菱锌矿作 为目的矿物，选取氧化锌矿的主要脉石矿物褐铁矿 加工成人工矿泥，考察人工褐铁矿矿泥对菱锌矿可 浮性影响的规律，并探讨矿泥对菱锌矿可浮性影响 的机理及降低矿泥有害影响的途径。 1 ．1 试料 菱锌矿取自云南兰坪铅锌矿北厂矿区，褐铁矿 取自昆明钢铁公司料堆。所有试料均先经手工拣 选，然后加工至一定粒度储存。浮选试验用菱锌矿 的粒度为7 6 ～1 2 5 p m 。 试样的光谱分析及主要元素化学分析结果分别 本研究详细考察了人工褐铁矿矿泥对菱锌矿浮选行见表1 和表2 。 表1 单矿物试样光谱分析结果／％ 表2 单矿物试料主要元素化学分析结果／％裹3试验使用的药剂 1 ．2 药剂 本研究使用的药剂见表3 。 1 ．3 仪器设备 试验使用的主要仪器设备为自制哈里蒙德单泡 浮选装置，P H s 一3 B 数字式酸度计，e M 卜4 H 超级． 行星球磨机，J B _ _ 9 0 一2 磁力搅拌器，J A 2 0 0 3 精密 电子天平，超声波发生器 4 7 k 1 4 ．z ，功率8 0 W 。 2 试验方法 2 ．1 矿泥的制备 试样l O O g ，加l O O m l 一次蒸馏水，用超级行星 箨薯品羿i 絮鬏杰- O 6 l 品鉴 ．男，立苏如皋人，昆明冶金研究院高级工程师，云南昆明，6 5 0 0 3 1 万方数据 2 0 0 3 年第5 期 朱从杰微细粒褐铁矿对菱锌矿浮选的影响研究1 9 球磨机 玛瑙罐、玛瑙球 磨细，原计划用蒸馏水淘析 出不同粒级的产品。 褐铁矿磨细后在蒸馏水中存在严重的互凝现 象，经多次尝试，始终无法用淘析法分离出不同粒级 的人工矿泥。本研究中的褐铁矿矿泥是通过一次性 磨矿 磨矿时间约4 h 得到的，经激光粒度分析仪测 定．其一5 v m 粒级含量大于8 0 ％，本研究称为“一5 ／a n 褐铁矿矿泥”。 2 ．2 浮选 浮选试验利用自制的单泡浮选装置进行，单泡 浮选管为改进的哈里蒙德管，容积5 0 “。 试验时，先称取菱锌矿1 9 于烧杯中，加入矿泥 及适量蒸馏水，搅拌2 m i n ，再依次加入调整剂硫化 钠和十八胺．分别调浆l m i n ，最后转移人单泡浮选 管进行浮选。 浮选完毕，用蒸馏水从单泡管中冲洗出上浮物， 静置片刻，采用倾析法脱水，烘干后称重，计算结果。 倾析脱水后，由于上浮物中混入的矿泥量很少， 因而忽略不计。 3 试验结果 3 ．1 菱锌矿浮选基本条件试验 在不加人矿泥的情况下，首先对菱锌矿浮选的 各项基本条件进行了试验。 ‘ 3 ．1l 硫化钠用量与矿浆p H 值的关系 硫化钠在矿浆中的浓度与矿浆o H 值的关系见 图1 。菱锌矿浮选的最佳p H 值在1 0 ．5 ～1 1 ．5 之 间，本研究确定硫化钠用量为3 0 0 m g 几。 圈1 硫化钠用量与矿浆p H 值的关系 3 ．1 ．2 十八胺用量试验 硫化钠用量3 0 0 m g ／L p H 约1 0 ．6 ，浮选时间 2 m i n ．充气量2 0 m l ／m i n ，十八胺用量与菱锌矿上浮 率的关系见图2 。 3 ．1 ．3 浮选时间试验 硫化钠用量3 0 0 r 礓／L ，十八胺用量2 m g ／L ，充气量 2 0 m l ／n i n ，浮选时问与菱锌矿上浮率的关系见图3 。 3 ．1 ．4 充气量试验 硫化钠用量3 0 0 m g ／L ，十八胺用量2 m g ／L ，浮 选时间2 m i n ，充气量与菱锌矿上浮率的关系见图4 。 图2 十八胺用量与菱锌矿上浮率的关系 浮选时间／r a i n 充气量／ r n L ．m i n o 图4 充气量与菱锌矿上浮率的关系 根据以上试验结果，确定菱锌矿浮选的基本条 件如下硫化钠3 0 0 m g ／L 、十八胺2 m g ／L 、充气量 2 0 m l ／m i n 、浮选时间2 r a i n 。非特别指明，以后的浮 选试验均采用上述基本条件。 3 ．2 矿泥含量对菱锌矿上浮率的影响 矿泥含量以矿泥与菱锌矿的重量百分比表示 下同 。一5 ／a n 褐铁矿矿泥对菱锌矿上浮率的影 响如图5 所示。 从图5 可看出，矿泥对菱锌矿浮选的影响十分 明显，当一5 b t m 褐铁矿矿泥含量上升到5 ．1 ％时，菱 锌矿的上浮率迅速下降到1 0 ％。 3 ．3 矿泥存在时提裔菱锌矿上浮率的措施 试验时，一5 t n n 褐铁矿矿泥的含量固定为 5 ，1 ％不变。分别对捕收剂、调整剂用量以及超声波 处理对改善菱锌矿上浮率的效果进行了考察。 万方数据 有色金属 选矿鄯分2 0 0 3 年第5 期 褥铁矿矿泥含量／％ 图5 5 p t m 褐铁矿矿泥对菱锌矿上浮率的影响 3 ．31 增加捕收剂用量 由于矿泥的粒度很细，具有较大的比表面积，因 而其吸附性很强。矿泥存在时，必然要消耗部分捕 收剂。因此，有必要增加捕收剂的用量。 一5 1 ．t m 褐铁矿矿泥存在时，十八胺用量试验结 果如图6 所示。从图6 可以看出，单纯增加t 八胺 用量，并不能使菱锌矿上浮率达到最大值。即使十 八胺用量增加到基本条件试验的2 0 倍，菱锌矿的上 浮率仍只达到8 5 ．9 ％。说明褐铁矿矿泥对菱锌矿 的抑制作用很强。 享 鼍 齄 叫 k 章 荆 图65 p m 矿泥存在时十八胺用量试验结果 3 ．3 ．2 添加调整剂 试验主要考察了常用药剂六偏磷酸钠和水玻璃 的作用。考虑到矿泥对捕收剂的消耗，十八胺的用 量作了相应增加。六偏磷酸钠和水玻璃对菱锌矿上 浮率的影响分别见图7 和图8 。 圈7 矿泥存在时六偏磷酸钠对菱锌矿上浮率的影响 试验结果表明，矿泥存在时，添加少量六偏磷酸 钠或水玻璃有助于提高菱锌矿的上浮率。但过多的 六偏磷酸钠或水玻璃对菱锌矿起抑制作用，水玻璃 的抑制作用较六偏磷酸钠弱。 图8 矿泥存在时水玻璃对菱锌矿上浮率的影响 3 ．3 ．3 超声波处理 试验时先在烧杯中加入菱锌矿、矿泥和蒸馏水 搅拌2 m i n ，将烧杯移人超声波发生器中处理1 r a i n ， 再依次加入硫化钠和十八胺，分别处理l m i n 。移出 烧杯，搅拌l m i n 后将矿浆移人单泡管浮选。 一5 , u m 褐铁矿矿泥存在时，超声波处理试验结 果见表4 。表中亦列出了不进行超声波处理的对比 试验结果。对比试验时，将超声波处理改为常规搅 拌处理。从表4 可看出，超声波处理能提高菱锌矿 上浮率。 表45 p ．m 褐铁矿存在时超声波处理试验结果 试验条件菱锌矿上浮率／％ 褐铁矿矿泥含量5 ．1 ％，硫化钠超声波处理8 7 ．5 3 0 0 m g ／L ，十八胺3 0 m g ／L无超声波处理8 0 2 4 讨论 4 ．1 矿泥影响菱锌矿浮选的机理 矿泥的粒度细、比表面积大，因而具有很强的吸 附性。矿泥在矿浆中会消耗部分药剂，降低药剂的 有效浓度。浮选试验的结果说明了这一点，因为当 矿泥存在时，需要增加捕收剂的用量。因此，吸附浮 选药剂，降低药剂在矿浆中的有效浓度是矿泥影响 菱锌矿上浮的作用机理之一。 矿泥还易吸附于矿物表面的某些区域、甚至全 部。矿泥在矿物表面的吸附不一定是单层的，还可 能通过矿泥之间的团聚形成多层吸附。矿泥的这种 作用称为矿泥罩盖。当褐铁矿矿泥存在时，由图6 所示的试验结果可知，单纯增加药剂用量不能消除 矿泥的影响。这说明褐铁矿矿泥的作用不仅仅是消 耗药剂，还存在其它作用，矿泥罩盖是其一。这可通 过普通显微镜观察到。矿泥罩盏的后果有两个，一 个是封闭菱锌矿表面的部分括性区域。这可能会降 低捕收剂在菱锌矿表面的吸附量；另一个是使菱锌 墨＼斟圣}■k掌琳 万方数据 2 0 0 3 年第5 期 朱从杰微细粒褐铁矿对菱锌矿浮选的影响研究2 l 矿表面或多或少具有其它矿物的特性，就褐铁矿矿 泥来讲，也就是使菱锌矿表面部分地具有褐铁矿的 性质。为了说明这个问题，我们作了褐铁矿的可浮 性试验。试验结果表明，在菱锌矿浮选的基本条件 下，褐铁矿基本不浮，其上浮率仅在3 ％左右。因此褐 铁矿矿泥的罩盖作用导致了菱锌矿的可浮性下降。 矿泥在矿浆中的微量溶解也会影响菱锌矿的浮 选。由于矿泥的粒度细，因而其溶解度比相应粗粒 矿物的溶解度要大。褐铁矿会溶解出铁离子，为了 证明铁离子的影响，作了如图9 所示添加三氯化铁 的试验。结果表明，铁离子对菱锌矿的上浮率有较 大影响 图9 铁离子对菱锌矿上浮率的影响 42 六偏磷酸钠的作用机理 六偏磷酸钠被广泛用作浮选过程的抑制剂和矿 泥的分散剂。关于其结构，有资料表明⋯，它既不 是环状磷酸钠，也不是纯聚合物，它是一种平均链长 相当于1 4 个磷原子，由各种不同长短链组成的化合 物。还有人认为拉』，这样的链更长，约为2 0 - - 1 0 0 个 r , 0 3 ～单位，在水溶液中，其阴离子也是较长的链状 结构物。六偏磷酸钠阴离子有很强的吸附活性，易 吸附于多种矿物表面，与金属离子能形成可溶性络 合物，可溶解多价金属盐，如油酸钙等。3J 。 在菱锌矿浮选时，六偏磷酸钠的作用机理可概 括为以下几种。 1 六偏磷酸钠对矿泥有很强的分 散作用，这将降低矿泥在菱锌矿表面的吸附。 2 六 偏磷酸钠与矿浆中的金属离子络合，降低金属离子 的有害影响，它甚至可以从菱锌矿表面将金属离子 溶解下来，增强菱锌矿表面的负电性，从而促进阳离 子胺在菱锌矿表面的吸附。 3 长链状六偏磷酸钠 阴离子的一端吸附在菱锌矿表面的矿泥上，而另一 端滞留在水中，在机械搅拌力的作用下，可使矿泥从 菱锌矿表面脱落。 4 六偏磷酸钠用量较大时，菱锌 矿表面将吸附大量六偏磷酸钠的阴离子，阻止浮选 药剂的吸附，从而抑制菱锌矿的浮选。 4 ．3 水玻珀的作用机理 与六偏磷酸钠一样，水玻璃亦被广泛用作浮选 过程的抑制剂和矿泥分散荆，水玻璃在溶液中的组 分有S i O H 4 、[ S i O O H 3 ] 一、[ s i o ．2 o H 4 ] 4 以及 二聚物[ S i 2 0 4 o H 4 ] 4 ～和四聚物[ s j 0 8 O H 4 p - ， 可能还存在其它聚合体L 4J 。水玻璃可与金属阳离 子反应减少其对浮选的干扰“。由于水玻璃在溶 液中的组分复杂，因而其与金属离子的作用形式是 多样的，有吸附、形成水合化合物、生成组成不定而 粒度不断增大的胶体颗粒等。少量水玻璃能活化萤 石、磷灰石及其它一些矿物浮选L 3J 。 本研究中，水玻璃的作用机理主要有三种。 1 分散矿泥，减少矿泥在菱锌矿表面的吸附。 2 与矿 浆中的金属离子反应，从而降低金属离子对菱锌矿 浮选的有害影响。 3 当用量增大时，水玻璃在菱锌 矿表面的吸附会使菱锌矿表面亲水并阻碍浮选药剂 的吸附，从而抑制菱锌矿上浮。 4 ．4 超声波处理的作用机理 超声波具有高频特性。超声波作用下的物体会 产生高频振荡。因此超声波常被用来清洗各种物体 表面的污渍顽垢。在本研究中，我们认为超声波的作 用主要有两种 1 使矿浆中的浮选药剂充分分散，提 高药剂的作用效果。 2 使菱锌矿表面吸附的矿泥脱 落。这两种作用促进了菱锌矿上浮率的提高。 5 结语 1 ．褐铁矿矿泥对菱锌矿上浮率的影响很大，矿 泥通过吸附浮选药剂、在菱锌矿表面的罩盖以及微 量溶解影响菱锌矿的上浮。 2 ．矿泥存在时，有必要增加捕收剂的用量。添 加少量六偏磷酸钠和水玻璃以及使用超声波处理可 降低矿泥的影响。 3 ．六偏磷酸钠和水玻璃的主要作用机理是分 散矿泥，减少矿泥在菱锌矿表面的吸附，并与金属离 子作用，降低金属离子对菱锌矿浮选的影响。 4 ．超声波处理能使浮选药剂在矿浆中充分弥 散，增强药剂的作用效果，并能使菱锌矿表面的矿泥 脱落，从而提高菱锌矿的上浮率。 参考文献 [ 1 ] 林尚安，等．高分子化学[ M ] 北京科学出版社，1 9 8 2 [ 2 ] 晨光．辐射化学[ M ] ．北京原子能出版社，1 9 9 7 ． [ 3 ] MA 爱格列斯浮选调整剂[ M ] 北京冶金工业出版 社。1 9 8 2 [ 4 ] J 赖亚泡沫浮选表面化学[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 8 7 ． [ 5 ] MC 富尔斯特瑙．浮选 上卷 [ M ] ．北京冶金工业出 版社，1 9 8 1 下转第2 8 页】 万方数据 2 8 有色金属 选矿部分2 0 0 3 年第5 期 P R O D U C I I O NP R A C T I C EA N DR E S E A R C HD I s C I 髑I O NO NG R I N D I N G T F _ L q [ t N O L O G YO F 、矾】S 珏A NC O P P E RM I N E L U OX i a o h u a W u s h a nC o p p e rM i n e ，R u i c h a n gJ i a n g x i3 3 2 2 0 4 ，C h i n a A B S T R A C I T h ep a p e ri n t r c x t u c e st h ee x t e n d s i v et r a n s f o r m a t i o na n dd e v e l o p i n gt r e n do fc r u s h i n ga n dg r i n d i n gt e c h n o ． 1 0 9 i c a lf l o w s h e e t so fW u s h a nC o p p e rM i n e ．B ya d o p t i n ga u t o g e n n o u st e c h n o l o g y ，T h ep r o b l e m so fb l o c k i n go f c r u s h i n ga n dw 丑s h i n gf l o w s h e e t sa r et ob es l o v e da n dt h ed e s i g n e dg o a li st ob er e a l i z e d ． K E Y W O ] R 1 s a u t o g e r m o u st e c h n o l o g y ；m i d d l i n g ss e l e c t i v ec l a s s i f i c a t i o na n dr e g r i n d i n g ；p r i m a r yo o n ． c e n t r a t er e g r i n d i n g ；f l o w s h e e tt r a n s f o r m a t i o n 上接第2 l 页 S T U D YO NT H EE F F E C T SO FU L T R A F l N EP E R L n 骰“ m O NS M 【r 玎噩 0 N H En D f r A 田l o N Z H U C o n gj 如 K u n m i n gM e t a l l u r g yR e s e a r c hI n s t i t u t e ，K u n m i n gY u n n a n6 5 0 0 3 1 ，C h i n a A B 吼R A C T T h ee f f e c t so fn l a n n a d ep e r l i m o n i t es l i m eo ns m i t h s o n i t ef l o t a t i o na n ds o r t i en 舢u r e st a k e nt od i m i n i s h t h o s ee f f e c t sa r es t u d i e d ，a n dt h em e c h a n i s mo fs l i m ea n d8 0 m em o d i f m r si sa l s od i s c u s s e d ． K E Y W O R D S s m l t h s o n i t e ；f l o t a t i o n ；u l t r a f i n ep e r l i m o n i t e ；s l i m e 万方数据