凡口铅锌矿磨矿过程对矿浆电位的影响.pdf

镪锈 ， 杰 1 7 一 。 凡 口铅锌矿磨矿过程对矿浆 电位的影响 中 南 工 业 大学 湖南省黄金公司 硷苤扭 周蕉 睦 j t l ‘ | 。 提要 磨矿怍业不但为选矿怍韭提供音格的柱度和解离度，而且经过磨矿过程所形成的 物料特性对选矿教果也有重要影响。奉文较系统地对凡口铅锌矿矿石在磨矿过程中所 引 起的矿浆 电拉的变化规律进行了研究。探讨了磨矿时间，磨矿浓度，矿裴p H值，助磨剂以及浮选捌加地 点，数量分配等因素对唐矿矿浆电位厦浮造前矿 浆电位蛇影响。研究表明，广泛而深地进行磨 矿过程对矿裳物理{ 七 学性质影响的研究，为选矿作业 提 供矿物表面性质和矿浆性质均符合要求的 造物料，对提高浮适指标有着现实的意义 r 关t调 -唐矿．矿装电拉。 从 硫化 矿物 浮选的氧化还原性质 出发 ， 把 矿浆 电位 与硫化矿物 的浮选行 为 联 系 起 来 ， 进行硫 化矿物浮 选行 为的研究 ， 形成 了硫 化矿物浮选矿浆 电化学 新领域 。 自7 0 年 代开 始 ， 澳 大利亚的选矿工作者在 一些 硫 化 矿 浮 选厂 ，测 定了浮 选流程 中各 阶段 的溶 解氧 浓 度、矿浆 p H值 、矿浆 电位等参数 ， 发 现矿浆 电位 与硫化矿物浮选行 为有着 密切 的关 系。 G． R． Hy d e 等 人指 出 1 ] ， 近几年来，在选 矿 技 术范围 内最 有意 义的发展之一是承认 硫化 矿物对 捕收 剂的吸 附 是一 个电化学过程。所 以 ，这 些矿物的浮选 取决 于这个体系的 电化 学性质或氧化 还原 电位 。 R． A． Ha y e s 等人指 出[ 2 ， 一起研 磨的方铅 矿和黄铜 矿混 台物 ， 可通过控制它们在还原条件下磨矿形成的氧 化进原电位 E h 而分离。加拿大B r u n s w i c k 采冶联合 有限公司已在锌反浮 选工 业生产 中 采 用了Eh p H测量法0 。 众 所周知，在浮选过程 中所添加 的浮选 药剂， 除个别药剂用量较大外， 一般为几克、 几十 克，乃至几百克 。而 在磨 矿过程 中， 由 于钢球和衬板 的磨 损及腐蚀，进 入矿浆 中的 铁 和铁 离子 则多达公斤级， 再加上台金钢材 中其 它成分的进入，必将导 致硫化矿物 的磨 矿过程 中伴 有电化学 作用 的过程经研究在 湿式 磨矿体 系中，对 硫化 矿物 的 电化学 作用 有 四 个 方 面“ 1磨矿介 质的电化学 作用； 2氧 气永溶液的 作用 ； 3 一 种虢化矿物对另一种 硫化 矿物 的 作用’ 4 添加的化学药 剂的作用 。除 此之 外， 由于磨 矿过程的机械化学 作用，如 晶体结构 的畸 变 等也将导致 矿物 电化学性 质的变化。 因此 ， 很 有必要对 磨矿过程所引起 的矿物 物性 及可 浮性影响的规律进行研究。 通常认 为，粉碎是 为选矿提 供具 有一定 粒 度、粒度组成 和充分解离而叉 不过粉碎的 原料 ， 以适应选 矿过程 的需要。 随 着选矿工业 的精细化 ，除 要求粉碎达到前述 的要求外， 还希望粉碎产品在物质结构、表面物理化学 性 质等 方面提供有利干选矿 过程的物性 。粉 碎过程 是一 个不可逆的物理化学 过程 。粉碎 所消耗的能量除产生新 表面外，还 会在破裂 处引起塑性变形， 改变 物质 的结 构， 发生放 电或充 电现象，吸热 化学 反应或吸 附等 。所 有这些 将导致矿粒表 面括性 的变 化 和可选 性 的变化。 因此，从利 于选矿过程 出发 来改善 磨矿过程 是生产 的需要。 本文仅就作者对 凡 日铅锌矿石 在磨 矿过 维普资讯 l 8 程 中所引起的矿浆物理化学 性质 的变 化，重 点是所引起 的矿浆氧化 还原 电位 即矿浆 电 位Eh 的变化规律进行 分析研究 。 一 、试 验方 法 在浮选矿 浆中，通 常把 用铂电极测 得的 相对于标准氨 电极的 电极 电位，称 为 “ 矿浆 电位” ，用Eh 表示 。在试验 中， 我们 采 用 自 制铂 电极和2 3 1 型饱和甘汞 电极 测 量 矿浆 电 位 。 试 验流程参 照现场生产流程， 结合 分批 磨矿试验 的特 点，以 能反映生产流程基 本要 求和特征 为基础，拟定 出简单的试验流程， 如 图 1所示 。分 别测 量磨 矿后的矿浆 电位 、 冲 稀搅拌 后 相 当于 分级 溢流浓度 的矿浆 电位 和调 药搅 拌后 供浮选的矿浆 的矿浆 电位 。磨矿分粗磨 磨矿 时间1 0 - 1 5 分钟 ， 细 度为一 7 4 微米占6 0 ～8 0 和细磨 磨矿 时间 2 0 2 5 分钟 ， 细度为 一7 4 微 米占9 0 --9 8 。 加药根据试验内容确定。 原 矿 供浮进 图l 试验流 程 试验 矿样 采 自凡 口铅锌 矿磨矿前路矿皮 带 。在试验室经破碎至 一3 毫 米入 磨 。为 确 保 原矿粒度组成 的 一 致 性，将 原 矿 分 成 -- 2 2 6 2 1 1 6 8 、 一l 1 6 8 2 9 5 和--2 9 5 7 4 微 米三 个粒级 ，每次按 比例配制入磨原矿 。 二、磨矿 时 间和 浓度 对 矿 浆 电位 的影 响 试 验在 自然p H条 件，浓 度 为7 0 时 ， 考 察了磨 矿时间和搅拌时间对 矿浆 电位 的影 响。结果 如图 2所示 。 g 瑚 圈 2 磨矿 或搅拌 时问与 矿 浆 电位 的关 系 0一 --2 9 5 7 4 微米矿 样搅拌 ， ●一磨矿 由图 2可见 ， 在 自然p H条 件 p H7 ． 6 下， 兰 不论是搅拌j匝是磨矿，矿浆电位均随时 间的延长而直线下降。但磨矿时矿浆电位下 降 迅速 ；而搅拌时，矿浆 电位 下降缓慢， 且 矿浆 电位高 于磨矿 。 究其原 因，磨矿 与搅 拌从 电 化 学 观点 看， 存在着两个本质 的差 别其一 ，磨矿时 间延长，矿物颗粒粒径减 小，比 表 面 积 增 大 ，其化学活性增强 。而搅 拌基本上不引 起 颗粒 粒度的变化 ；其二，在磨矿过程 中随 着 磨矿时间的延长 ，衬 板和钢球磨 损下来 的粉 末铁愈来愈多，它们具有还原剂作用，进入 矿浆 中会使矿浆 电位降低 。而搅 拌过程基本 上不存在铁质 的进 入。 在搅拌过 程中，矿浆电位 的变化，主要 是 由于 颗粒之间的擦洗 所引 起的矿物的氧化 与溶解 过程所致。硫化 矿物 在水溶液 中可以 发生一 系列 的氧化还原 反应，如 维普资讯 1 9 分离， 选矿工艺中采甩高碱流程抑制黄铁矿 M e S 。 卜 寺o - ／- 2 H 本 试 验 考察 了 在 磨 机 中 加 入 石 灰， 调节 矿 浆 Me S H O 1 p H值 后，磨矿矿浆 电位 的变化 和 石 灰 分别 2 Me S3 0 4 H O 加入磨 机 与搅拌槽 中所引起 的浮选前矿浆 电 2 Me Om 2 H S O 2 位 的变化 。 Me S- ／- 2 0 2 H O 考 察磨机中石灰调 节p H值 引 起 矿浆 电 Me OH H S O 3 位 的变化， 是在磨矿浓度为7 0 ，磨 矿时 间 2 Me S2 0 2 [ - I 分别为l O 、l 5 和2 5 分钟时 进 行 。所 得 矿浆 2 Me ” - ／ - S O 一 十H O 4p H值 与磨矿矿浆 电位的关 系如图 3所 示 。 上述 反应 都 由各 自的阳极和阴极反应组 成。每个 反应 都分 别有各 自的电极电位，这 些 电位达 到平 衡时，溶 液便 出现 个 平衡 电位” 。只是搅拌过程所 发生的氧 化 与溶解 显然不如磨矿过程 突 出， 因而矿浆 电位 随时 间延 长下降缓 慢 。 磨矿浓度是影 响磨 矿效 率的重要 因素 。 试 验在磨矿时间分 别为l 5 、2 O 、2 5 分钟时 ， 改变磨矿浓度 由5 5 到7 5 进 行 磨 矿， 测 定其 矿浆 电位、p H值 和产品 中 各 粒 级 的含 量 井在搅 拌2 5 分钟肘 ，对 不同搅拌浓度进 行 了对 比试 验。 无论磨 矿时 问长 短，其矿浆 电位都是在 很稀 和很 浓时较高 ，矿浆 电位在磨 矿浓 度为 6 5 7 0 范 围出现最低 值。矿浆电位随磨矿 浓 度的变化 曲线为一组上凹 曲线 。搅拌浓 度 引起 的矿浆 电位 变化 规律 与磨 矿浓度相同， 且搅拌 矿浆 电位高于磨矿矿浆 电位 。 磨 矿产品粒度愈细 ，矿浆 电位愈低 由 于磨矿 浓度对磨矿效率 有显著 的影响，浓 度 太话和 太高 ，磨矿效 率降低 。磨 矿效率高 时 所对应 的最佳 磨矿浓度为6 5 7 0 ，这 时 由 于产品粒 度细 ，表 面活性大，矿浆 电位处于 最低值 。 三、矿 浆p H值 对矿 浆 电 位 的影 响 几 口铅锌矿是 含有 大量 黄铁矿 的多金 属 硫化矿，为实现黄铁矿 与铅锌 等硫化矿物 的 螽 毒 磨静旷 浆p H 位 置 3 磨矿矿 浆p l l 位 与矿 浆电 位 的关 系 1 一 磨 矿2 5 分钟 J 2 一 磨矿 I 5 分钟， 3 一暗矿1 0 分钟。 由图 3可见， 当p H 值 从 8到u ． 5 左 右 肘 ，p H值 增大 矿浆 电位 提高 j 当p H大 于u ． 5 时，矿 浆 电位随p H值增 大而 降低 。矿 浆 电位 在 p HI 1 ． s N“ 近达到最大值 图 4为 按图 l流 程在磨 矿和 搅拌 调浆 中 加 入不 同比例石灰 时，对浮选前矿浆 电位的 影响 。试验 磨矿浓 度为7 O ，磨矿 时间2 5 分 钟。 曲线 1为 不同石灰 添加量加入 球磨 机所 测得的矿浆电位；曲线 2为石灰总量不变， 按不同比例加人球磨 机和搅拌谓浆 后所 得 的浮选前 矿浆 电位。 由图 4可见 ，石 灰加入磨机和分 别加入 磨 机与搅拌桶 ，矿浆 电位 的变 化趋 势基 本相 同，但加入磨 机比分 别加入两处 所得浮选前 矿浆电位高 。当石灰 在磨 机 中 加 人 2公斤， 维普资讯 2 0 吨和搅拌 中加入 5公斤， 吨 时，浮 选 前 矿浆 电位 低2 0 0 毫伏 。 石袁 用量 公斤 ／ 吨 图 4 石灰 添加量 与矿 浆电位 的关 系 石灰的 影响是多方面的 。 其 一 ， 石灰 在溶 液 中生成 氢氧 化钙，使溶液具 有还 原性 ，降 低矿 浆电位；其 二，随着溶 液p H值 增 高 ， 介 质铁的腐蚀反应降低 ，体系 中生成 F e 的 浓度减小，从 而减小还原 作 用 ；其 三，P H 值增大 矿浆粘度增大，影响到夼质磨耗和 被唐物料 的磨 矿效率。 因此 ，石 灰对矿浆电 位 的影响是这三者 综合 、平衡 的结果 。 四 、捕 收 剂 对矿 浆 电位 的 影 响 本研究考 察了黄药 、黑药 加入球磨机 扣 和按比例 分别加入磨机 与搅拌桶浮选前矿浆 电位 的变化。 图 5所示 为黄药加入磨机和 分 别按 比例 蜘入两 处的矿浆 电位变化。 曲线 1 为不 同用量的黄药全部 加入磨 机中， 当黄药 用量低 时 小于2 5 0 克／ 吨 ，用量增 大 ， 电位 升高 ；当用量超过2 5 0 克 ， 吨时，用量增大， 电位 降低 ，直至大 用量 大于 7 5 0 克 ， 吨 时， 电位趋于稳定 。曲线 2 为 黄 药 总量 不变， 分别按比例加入 磨机与搅拌调浆 中，所铡 得 的浮选前矿浆 电位 的变化 。 当总量为 l公斤 ／ 吨，加入磨 机1 0 0 克／ 吨时，矿浆 电位 最高 ； 加入磨机5 0 0 克／ 吨 时， 矿浆电位最低 。 磨 机 中添加黑药对 磨矿矿浆电位 影响 很 小。 当黑 药按不同比例加入磨 机与搅拌 桶 中 山 黄 药用量 克 ／ 吨 图 5磨机 中羹药添加对矿 浆 电位 豹 影 响 时， 对浮 选前矿浆 电位 有明显的影 响。浮 选 前 矿浆 电位随磨 机中黑药添加量 的增 加而降 低 。 黄药 添加量增大，磨矿矿浆 电位降低， 主要与黄药的氧化性质及其与硫化矿物的作 用有关 。一是黄药氧化成双黄药 ；二是 当含 金属硫化物和黄原酸盐溶液 的体系 中存 在铁 离子 在磨矿 中有 大量 铁离 子 产 生 时 ， 如 果铁相与碱化矿物有 电化 学接触， 则硫 化 物 相显示出混台 电位 下降，且随黄 药浓 度的 增加而降低 。黑药 在体系 中与硫化矿物等 的 氧 化还 原速度小，在磨 矿阶段 没 能 表 现 出 来 。 五 、 助磨 剂对矿 浆 电位 的 影 响 研究表 明 6 ，淀 粉 辛醇 、十二胺对凡 口铅锌矿石的磨矿 有助磨作 用 为了考察助 磨剂对浮选的影响，本研究检测了磨矿矿浆 电位 和经搅拌调浆 后的浮选 前 矿浆 电位。结 果 表明，这几 种助磨卉 4 在用量较 小时，即可 使 矿浆 电位 急剧降低，增 大助磨 剂用量，矿 浆 电位不 再降低 ，趋干稳 定。且磨矿矿浆 电 位 与浮选前矿浆 电位值 ， 除 用十 二 胺 相 差 下转第 l 6 页 维普资讯 l 6 多的机会从前方排 出。 此种 电极结构 所逸 出的 电子在鼓面上 所 测 得的 电渣分 布图见图 4。 从上 图测 定出的 电晕 电 流 分 布 曲线可 知 ，第一根 电晕极逸出的 电子 最多，从而反 映出的 电流也大 ；第二 根最小，这是 由于静 电极屏蔽之 故 ， 第三根 又有增 加 ， 因离静 电极 较 远 。这 种电晕 电流 的分布非常有利于此种 塑 料的分选 因为 当塑料进 入鼓筒面，就获 取 了大量的 电荷，随 着鼓筒的运转而不断地 获 得 电荷，故这 种大块 塑料片不易从鼓筒前 方排 出而 混杂 在金 属铝箔 中。对 金属铝片来 说， 由于 它是 很好 的导 体，尽管 它也 会吸收 很多 电荷，但 它经鼓筒 传递 电荷之速 度大于 塑料1 0 0 0 倍 上， 再加 上高压静 电极 的感应 和 吸引，故很快地 从鼓 筒前方排 出。 图 1的 电极结构形 式则不然，尽管也 有 两根 电晕极，但 由于安装在静 电极之 下，静 电极的屏蔽 作用很大，故 其 电晕电流必然限 制 在很 小的范围，塑料片 获得之 电荷也就 很 小 ，圈 2虽有所改善，但毕 竟 还 是 很 有限 的 ，效果 不理 想，也是意 料中的。 三、 研 究结果 对 比 对 同种物料进行对 比试 验，发 现图 3所 示 电极结构 明显优于 其它两种 。采 用图 1， 图 2所示的 电极结构 ，四次 电选的分选结果 为，培料 中金属 铝 占3 ，塑 料 占g 7 ，选 别后塑料 中含金 属铝0． 0 l ，塑料 的回收 率 g 0 ， 培料 中最大块 为1 2 ． 5 毫米 。 采 用图 3所 示 电极结 构，两次 电选的分选结果 为，在培 料大小 及金属 铝含量相同的条件下，金 属铝 的回收率达1 0 0 ， 塑料 回收 率为g 8 一口 9 ％， 塑料 中不含金属铝 。 四 、 结 论 1 ．从废 料 中回收金属铝 ， 电选是 有效 的方法。 2．回收 大块 片铝和塑 料不能用 电晕极 太少 的 电极，必须增加 电 晕 极，使 非导 体 物 料有机 会获得更 多的 电荷 ，才 不致混杂 在 导体 中。 3 ．适 当提高 分选 电压，降 低 鼓 筒 转 速， 有利于非导体 获得足够的 电荷 。 上接 第2 0 页 较 大外，用淀粉和辛醇较接 近。 六 、 结 论 本研究表 明， 在磨 矿过程 中，磨 矿 的操 作条件 ，p H值及加入 的药剂都 会 影 响到矿 浆 电位 ，即对浮选指标有 影响 。在这些 囡素 中，除p H值的 增 加，在p Hl 1 ． 5 时，矿浆 电位增加外 ，其余均导致矿浆 电位 的降 低。 且这 种影 响， 在其后的搅 拌 调 浆 中难 以消 除。 从 电化学 观点 出发 ，弄 清这些影响 的相 互关 系， 使矿浆 在进入浮选 之前 达到适宜 的 矿 浆 电位值， 无疑 对改善浮 选指 标具 有实际 的和理论 的意义。进一步考察各种成分在磨 矿过程 中对 矿浆 电位的影响，对于 研究耐磨 材料有参考价值 。 参考文献 【1】G． R．Hy d e ， e t a l ，M i n．En g n g ．1 9 8 7 ． J u l y ，P P ． 4 8 1 4 8 4 ． 【2】R．A．Ha y e s ，a n d J ． R a l s l o n ， I n t ． J ．Mi n e r a l P r o c e s s i n g ，1 9 8 8 ．2 3 1 ／ 2 ，Ma y ， P P ． 5 s _ _ 8 4 ． 【3 】N． W ．J o h s o n ，a n d P． D．Mo l t r o ，Th e Ala S t ．I M M Bul l et i n a nd Pr o c e e d i n g s ， 1 98 8 ，2 9 3 ， M a y． p p． 5 3 5 8 ． 【4 】I ．1 w a s a k i ．e t a 1 ．Mi n i n g E n g i n c c r h g ， 1 9 8 3 ， 3 ， P P ． 1 l 8 4 一 n 9 0 ． 【5】周贤渭，徐秉权等 ． 黑色金属矿山通 讯， 1 9 8 8． 1 ． 维普资讯