黄药类捕收剂与载金黄铁矿的作用机理研究.pdf
黄药类捕收剂与载金黄铁矿的作用机理研究 ① 姜 毛1,2,3, 张 覃1,2,3, 李龙江1,2,3 (1.贵州大学 矿业学院,贵州 贵阳 550025; 2.贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵州 贵阳 550025; 3.贵州省优势矿产资源高效利用工程 实验室, 贵州 贵阳 550025) 摘 要 研究了黄药类捕收剂在载金黄铁矿表面上的吸附机理。 浮选试验结果表明,乙黄药、丁黄药和 Y⁃89 用量为 20~40 mg/ L 时,载金黄铁矿上浮率能达到 80%~90%;矿浆 pH 值对载金黄铁矿可浮性影响较大,在 pH= 4~8 条件下,载金黄铁矿可浮性较 好,pH>8 后,可浮性下降;黄药类(乙黄药、丁黄药、Y⁃89)捕收剂对亚铁离子具有较好的选择性,对金离子选择性较小。 吸附量 试验结果表明,捕收剂在载金黄铁矿表面吸附量随着药剂浓度增大基本呈线性增加,且随着 pH 值增加逐渐降低,在酸性条件下, 吸附量较大,当 pH>8 后,吸附量快速降低。 载金黄铁矿与黄药类捕收剂作用前后的红外光谱表明,捕收剂在载金黄铁矿表面产生 了吸附。 关键词 载金黄铁矿; 吸附; 浮选; 黄药 中图分类号 TD923文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2015.03.012 文章编号 0253-6099(2015)03-0044-04 Interaction Mechanism between Xanthate Collectors and Gold⁃bearing Pyrite JIANG Mao1,2,3, ZHANG Qin1,2,3, LI Long⁃jiang1,2,3 (1.Mining College, Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China; 2.Guizhou Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Non⁃metallic Mineral Resources, Guiyang 550025, Guizhou, China; 3.Guizhou Engineering Lab of Mineral Resources, Guiyang 550025, Guizhou, China) Abstract The adsorption mechanism of xanthate collectors on gold⁃bearing pyrite was investigated. In the flotation tests, by adding ethyl xanthate, butyl xanthate and Y⁃89 at the dosage of 20~40 mg/ L, the recovery of gold⁃bearing pyrite reached 80% ~90%. It can be seen that the pH value of pulp brought a greater influence on the floatability of gold⁃ bearing pyrite, showing a good floatability with a pH within the range of 4~8 while a decreased floatability after pH>8, and xanthate collectors possess good selectivity on Fe 2+ and poor selectivity on Au+. With an increase in collector dosage, the absorbed amount of collectors on the surface of gold⁃bearing pyrite increases linearly, but is gradually reduced with a decrease in pH value. The adsorption capacity is bigger in acidic pulp, however, declined rapidly with pulp of pH>8. Infrared spectra of raw ore before and after being treated by xanthate collectors indicate that collectors can form an adsorbed layer on gold⁃bearing pyrite. Key words gold⁃bearing pyrite; adsorption; flotation; xanthate 黄铁矿的传统捕收剂通常为短链黄药,其疏水产 物为双黄药。 在 pH<6 的酸性介质条件下,使用黄药 与黄铁矿作用,黄铁矿易浮;但 pH=6~7 时,黄铁矿可 浮性变差;在碱性条件下,黄铁矿可浮性随 pH 值增加 而降低[1-5]。 采用红外光谱和紫外光谱分析方法,众多 学者研究了黄药类捕收剂与硫化矿之间的作用机理,结 果表明,黄药与方铅矿、靛铜矿作用时,矿物表面主要生 成了黄原酸铅和黄原酸铜,而在黄铁矿表面生成了双黄 药[6-10]。 本文旨在研究黄药类捕收剂与载金黄铁矿的 作用机理,为载金黄铁矿的回收提供理论依据。 1 试验材料和方法 1.1 试验材料 试验所用载金黄铁矿来自贵州某金矿山,矿样经 ①收稿日期 2015-01-13 基金项目 国家“十二五”科技支撑项目(2012BAB08806) 作者简介 姜 毛(1989-),男,湖北人,硕士研究生,主要研究方向为难选矿石的选矿技术及资源综合利用。 通讯作者 张 覃(1967-),女,贵州人,教授,博士,主要研究方向为难选矿石的选矿及资源综合利用。 第 35 卷第 3 期 2015 年 06 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.35 №3 June 2015 摇床多次选别,得到的精矿制成粒度为-74 μm 的粉 末作为纯矿物备用。 样品化学成分见表 1。 由表可 知,载金黄铁矿的纯度大于 90%,符合纯矿物浮选试 验要求。 表 1 载金黄铁矿纯矿物样品化学成分(质量分数) / % FeSAu1) 42.8349.1230.33 1) 单位 g/ t。 1.2 试验方法及药剂设备 纯矿物浮选浮选试验在挂槽浮选机(XFGCII型) 中进行,主轴转速为 1 950 r/ min。 每次准确称取 2.0 g 纯矿物,用超声波清洗仪处理后转入50 mL 浮选槽中, 加入一定量蒸馏水,搅拌调浆 2 min,再用一定浓度的 HCl 或 NaOH 调节 pH 值。 再加入适量捕收剂,继续加 入一定量起泡剂,搅拌,刮泡 3 min。 浮选流程见图 1。 B3 pHDC0 ;0 870 - 76868 3 min 2 min 2 min 2 min 1 930 min 2 min 图 1 矿物浮选试验流程 金属离子吸附准确称量一定量捕收剂,分别配制 成所需浓度;准确称取配制离子浓度(Fe 2+ 、Au+) 为 100 mg/ L 的溶液,溶剂为水。 取 10 mL 容量瓶 6 个, 用移液管分别吸取1 mL 药剂溶液和1 mL 配制好的金 属离子溶液,稀释至刻度,静置 2 h 后进行紫外光谱 分析。 吸附量测试称取 2.0 g 样品置于 50 mL 烧杯中,加 水后搅拌30 min,调节 pH 值,加入捕收剂,搅拌30 min, 取上层清液 10 mL 于 50 mL 容量瓶中,测定吸附量。 红外光谱测试首先用玛瑙研钵将纯矿物磨细至 -20 μm,称取 2.0 g 样品置于 50 mL 烧杯中配成一定 浓度的矿浆,使药剂与矿物表面充分作用,自然干燥 (或真空干燥)后备用。 在进行红外光谱分析前,先称 取 1.0 g 所测样品与溴化钾在玛瑙研钵中混合研磨 15 min,将磨好的混合物用压片机压片成型。 实验所用药剂如表 2 所示。 表 2 试验所用主要试剂明细 药剂名称化学式纯度生产厂家 乙黄药CH3CH2OCSSNa工业品某选矿药剂厂 丁基黄药C4H6OCSSNa工业品某选矿药剂厂 Y⁃89C6H13OSSNa工业品某选矿药剂厂 丁铵黑药(C4H9O)2PSSNH4工业品某选矿药剂厂 苯胺黑药C12H13N2O2PS2工业品某选矿药剂厂 SN⁃9(C2H5)2NCSSNa3H2O工业品某选矿药剂厂 Z⁃200(CH3)2CHOCSNHC2H5工业品某选矿药剂厂 MIBC(CH3)2CHCH2CHOCH3工业品某选矿药剂厂 盐酸HCl分析纯 重庆川东化工有 限公司 氢氧化钠NaOH分析纯 重庆茂业化学试 剂有限公司 氯化亚铁 FeCl2 分析纯 成都金山化学试 剂有限公司 金标准溶液Au基准试剂 国家有色金属及 电子材料分析测 试中心 2 结果与讨论 2.1 纯矿物浮选试验 捕收剂用量对载金黄铁矿浮选回收率的影响如图 2 所示。 由图 2 可知,在自然 pH 值条件下,随着乙黄药 用量增加,载金黄铁矿浮选回收率逐渐提高,在用量为 60 mg/ L 时,回收率达 90%左右,继续增加药剂用量,回 收率基本不变;在丁黄药用量为 10~20 mg/ L 时,载金 黄铁矿浮选回收率快速增加,丁黄药用量为 23 mg/ L 时,载金黄铁矿达到饱和吸附,继续增加丁黄药浓度,回 收率略有下降;当 Y⁃89 用量由 0 增加到 45 mg/ L 时, 黄铁矿回收率由 18.49%增加到 90.65%,可见随着 Y⁃89 用量增加,黄铁矿浮选回收率也增加。 100 80 60 40 20 00 20 40 60 80 100 A/A ,/A Y-89 /;5 ;07,mg L-1 图 2 捕收剂用量对载金黄铁矿浮选回收率的影响 pH 值对载金黄铁矿浮选回收率的影响如图 3 所 示。 由图 3 可知,3 种捕收剂均在 pH=4~8 范围内对 载金黄铁矿具有较好的捕收性,载金黄铁矿上浮率保 持在 80%以上。 pH>8 后,载金黄铁矿上浮率直线下 降,在 pH=12 时降至 10%以下。 54第 3 期姜 毛等 黄药类捕收剂与载金黄铁矿的作用机理研究 100 80 60 40 20 0 A/A ,/A Y-89 /;5 0 2 4 6 8 10 12 14 pHD 图 3 pH 值对载金黄铁矿浮选回收率的影响 2.2 捕收剂对金属离子的选择性 各捕收剂与亚铁离子、金离子作用前后的紫外光 谱分别如图 4~6 所示。 A/A A/A-Fe A/A-Au nm 图 4 乙黄药与金属离子作用前后的紫外光谱 ,/A ,/A-Fe ,/A-Au nm 图 5 丁黄药与金属离子作用前后的紫外光谱 Y-89 Y-89-Fe Y-89-Au nm 图 6 Y⁃89 与金属离子作用前后的紫外光谱 由图 4~6 可看出,捕收剂与亚铁离子、金离子作 用后,Au+对这 3 种捕收剂的紫外光谱吸收影响不大, 加入 Fe 2+ 后,这 3 种捕收剂的紫外吸收明显降低,说明 乙黄药、丁黄药、Y⁃89 会与 Fe 2+ 发生反应,对 Fe 2+ 具有 较好的选择性。 2.3 捕收剂在矿物表面的吸附量测定 图 7 为乙黄药、丁黄药、Y⁃89 的初始浓度与载金 黄铁矿表面吸附量的关系。 结合图 2 可知,在自然 pH 值条件下,同一药剂在同一矿物表面的吸附量随药剂 用量变化较大,且基本随着药剂用量增加逐渐增大。 这 3 种捕收剂在载金黄铁矿表面的吸附量与药剂浓度 基本成直线关系,说明药剂用量增加有利于载金黄铁 矿的上浮。 7,mg L-1 -4mg g-1 A/A ,/A Y-89 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 图 7 各捕收剂在载金黄铁矿表面的吸附量 图 8 为黄药类捕收剂在载金黄铁矿表面的吸附量 与 pH 值的关系。 在 pH<8 时,乙黄药、丁黄药、Y⁃89 在载金黄铁矿表面上的吸附量基本保持在 0.85 mg/ g 以上,对于黄药类捕收剂,在酸性条件下,吸附效果较 好,但随着 pH 值增加吸附量逐渐降低。 这与浮选实 验结果基本一致,在 pH>8 时吸附量下降很快,说明碱 性条件不利于捕收剂在载金黄铁矿表面的吸附。 -4mg g-1 A/A ,/A Y-89 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 pHD 图 8 捕收剂在载金黄铁矿表面吸附量与 pH 值的关系 2.4 红外光谱分析 图9 为捕收剂与载金黄铁矿作用前后的红外光谱 图。 从图9 可知,载金黄铁矿在 3 448.59 和 1 643.94 cm -1 64矿 冶 工 程第 35 卷 出现了两个吸收峰,这是 OH 伸缩振动和弯曲振动 特征吸收峰,这主要是因为载金黄铁矿表面吸附了水 分子。 乙黄药与载金黄铁矿相互作用后,存在 CH3 的反对称变角振动频率 1 462.51 cm -1 这个特征峰,显 然捕收剂在矿物表面发生了吸附。 载金黄铁矿与丁黄 药作用前后的红外光谱图明显不同,出现了波数为 1 073.03 cm -1 的吸收峰,这个吸收峰波数属于黄药特 征峰的范围,说明载金黄铁矿表面吸附了丁黄药。 载 金黄铁矿与 Y⁃89 作用后出现了波数为 1 080.26 cm -1 的吸收峰,该吸收峰属于 Y⁃89 特征峰的范围,且出现了 2 360.64 cm -1 和 1 833.95 cm -1 这两个新的弱吸收峰,表 明载金黄铁矿表面吸附了 Y⁃89,该吸附属于化学吸附。 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 1B/13 2A/AB/13 3,/AB/13 4Y-89B/13 2 4 3 1 ;cm-1 图 9 捕收剂与载金黄铁矿作用前后的红外光谱 3 结 论 1) 乙黄药、丁黄药、Y⁃89 用量在 20~40 mg/ L 的条 件下,载金黄铁矿上浮率能达到 80% ~90%。 矿浆 pH 值对载金黄铁矿浮选的影响较大,在酸性条件,3 种捕 收剂都表现出较好的捕收性能,随pH 值上升,可浮性下 降,pH>8 后,载金黄铁矿受到抑制,可浮性急剧下降。 2) 黄药类捕收剂(乙黄药、丁黄药、Y⁃89)对 Fe 2+ 的选择性较好,而对 Au+的选择性相对较差。 吸附量 分析表明,溶液 pH 值和捕收剂初始浓度均会影响捕 收剂在矿物表面的吸附量,3 种捕收剂在载金黄铁矿 表面的吸附量都随初始浓度增加而增大,一般酸性条 件有利于这 3 种捕收剂在载金黄铁矿表面的吸附,而 碱性条件会抑制这种作用。 3) 红外光谱分析表明,3 种捕收剂与载金黄铁矿 作用后,均产生了捕收剂的特征吸收峰,既有物理吸附 也有化学吸附。 参考文献 [1] 于宏东,孙传尧. 不同成因类型黄铁矿的浮游特性[J]. 有色金 属,2008,8(3)111-115. 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