低品位氧化铅锌矿的硫化及浮选.PDF

2 0 0 9年 2月 第 3 8卷第 1 期 总第 2 1 4期 云 南 冶 金 YUNNAN METAL L URGY F e b ． 2 0 0 9 V o 1 ． 3 8 ．N o ． 1 S u m 2 1 4 低品位氧化铅锌矿 的硫化及浮选 任 占誉 ，王吉坤，魏昶 ，李 勇 1 ．昆明理工大学材料与冶金学院 ，云南昆明6 5 0 0 9 3 ； 2 ．云南冶金集 团股份有限公司 ，云南昆明6 5 0 0 9 3 摘要介绍对难选氧化铅锌矿用新的联合法富集，即先用元素硫在水热条件下使氧化矿物硫化，然后用普 通浮选法对人造硫化矿进行浮选 。 关键词 硫化 ；低品位氧化铅锌矿 ；浮选 中图分类号 T D 9 5 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 - 0 3 0 8 2 0 0 9 0 1 -00 2 7 -03 Su l ph ur a t i o n a n d Fl o t a t i o n o f Lo w - - Gr a d e Ox i di z e d Le a d-Zi n c Or e RE N Z h a n y u，W AN G J i - k u n ，W E I Xu，L i Yo n g F a c u l t y o f Ma t e r i a l s Me t a l l u r g y ，K u n mi n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ，K u n m i n g ， Y u n n a n 6 5 0 0 9 3 ，C h i n a ；Y u n n a n M e t a l l u r g i c a l G r o u p C o ． ，L t d ． ，K u n m i n g ，Y u n n a n 6 5 0 0 9 3 ，C h i n a AB S TRACTS o f a r t h e r e ’ S b e e n n o p l e n t y o f l o w g r a d e o x i d i z e d l e a d z i n c o r e t o b e u s e d，b e c a u s e o f i t s c o m p l e x mi n e r a l c o mp o s i t i o n ，t h e u s e f u l m i n e r als a s s o c i a t i n g t i g h t l y w i t h g a n g u e ，t h e s u r f a c e o f t h e o b j e c t i v e mi n e r a l a c c o m p a n y i n g b y o t h e r mi n e r a l fi l ms o r C O Y e r e d w i t h o t h e r m i n e r a l s ，a n d l o w c o n t e n t o f t h e u s e f u l m e t a l s i n r a w o r e ．T h e s e a d v e r s e f a c t o r s r e s u l t i n g r e a t l o s s o f t h e o b j e c ti v e mi n e r a l s wit h t a i l i n g s ． Th e r e f r a c t o r y o x i d i z e d l e a d z i n c o r e c a n b e e n r i c h e d b y t h e f o l l o wi n g n e w c o mb i n a t i o n me t h o d first l y， t h e o x i d i z e d mi n e r a l s we r e s u l p h i d i z e d wi t h s u l p h u r un d e r h y d r o t h e r ma l c o n d i t i o n； t h e n t h e flo t a t i o n o f t h e a r t ific i al s u l p h i d e o r e s w e r e c a r r i e d o u t ． KEY W ORDSs u l p h u r a t i o n ；l o w gra d e o x i d i z e d l e a d z i n c o r e ；fl o t a t i o n 1 前言 锌是国民经济的重要材料 ，应用广泛 ，主要用 于镀锌板和精密铸造。锌片和锌板用于制造干电池 和印刷工业 。随着工业的发展 ，矿藏不断 的开采， 矿石品位下降，大量 的尾矿及低品位氧化矿堆存 ， 无法利用 。 本法的发展将会对氧化物的处理开辟另一条可 供选择的途径。传统 的 N a s硫化制造人造硫化矿 法获得的回收率并不理想，因此我们考虑使用其他 硫化物来进行试验。 2 试验原理 在化工和冶金中，元素硫的歧化反应有多种应 用。例如石灰硫磺法制多硫化物 、水热硫化法处理 难选氧化铜矿石和沉淀分离有色金属 ，以及用以制 备浸金试剂等 。元素硫在一定 p H和温度条件下水 解歧化成一种还原 态硫 S 和一种氧化 态硫化合 物。氧化态硫化合物的具体形式 因体系 p H和温度 乃至 所 用 碱 的 种 类 而 不 同 J ，多 数 情 况 下 为 S O 。生成的 S 一 又与未反应的元素硫结合成多硫 化物 s 一 X1～5 ，并进一步歧 化 3 J ，最终生 成 S 和 S O 。为简便计 ，元 素硫的歧 化反应可 收稿 日期 2 0 0 8 - - 0 2 - 2 8 作者简介 任 占誉 1 9 8 0 一 ，男 ，山西朔州市人 ，2 0 0 5级硕士研究生 ，研究方 向冶金物理化学 。 2 7 2 0 0 9年 2月 云 南 冶 金 第 3 8卷第 1 期 总第 2 1 4期 Y U NN A N ME T A L L U R G Y F e b． 2 0 o 9 V o 1 ． 3 8 ．N o ． 1 S u m 2 1 4 表示为H 4S 。60H一 2s 一 S ，0 一 3 H ， 0 式中 S 可 因体 系 p H值 的不 同而呈 H s一 或 H s 存在。 试验表明 J ，除非 在浓碱性溶 液 中，固态硫 磺在水溶液中通常比较稳定 ，无明显歧化现象。因 此 ，硫 歧 化 反 应 的 研 究 利 用 高 压 釜 在 硫 熔 点 1 1 9 ℃以上进行。 硫化处理菱锌矿和白铅矿时 ，发生的反应为 S 一 Zn CO 2H Z nSH， 0 CO， S 一P b CO 2H P bSH， O CO， 3 试验 1 原矿分 为砂 岩矿 与灰岩矿两种 ，其铅物 相分析结果见表 1 ，锌物相分析结果见表 2 。 表 1 原矿铅 物相分析结果 Ta b ．1 L ea d p h a s e a na l y s i s r e s u l t s o f r a w o r e ％ 表 2 原矿锌物相分析结果 Ta b ． 2 Zi n c p ha s e a na l y s i s r e s u l t s o f r a w o r e ％ 3 ． 2 试验方法和设备 该工艺的原理在于高温下利用硫的歧化反应使 难处理的氧化铅锌矿物生成硫化矿物后再浮选得到 铅锌精矿，通过试验来验证各因素对水热硫化 的影 响，包括时间 A 、温度 B 、磨矿 细度 C 、 液固比 D 、硫化剂用量 E 、辅助剂用量 F 。 加有硫试剂的矿浆的硫化作业，是在密闭的高 压釜 中及 热压 的条件 下进 行 的。高 压 釜容 积为 I O L ，主要作水 热硫 化。釜 内设有机械搅拌装置 ， 转速每分钟 7 0 0转左右。水热硫化作业时，将试验 细度的原矿粉和 一 2 0 0目的硫磺粉混合之后 ，加到 高压釜中，再加入所需的水量 ，使矿浆的液固比达 2 8 到预定的要求。高压釜封闭后，将矿浆加热到所测 温度，待经过规定的时间后 ，降低矿浆 温度 ，过 虑 、烘干、化验，数据及结果见表 3硫化预处理正 交试验表 ；本硫化试验最终硫化效果有浮选选矿加 以验证 ，验证结果及数据见表 4浮选闭路试验结果。 4 数据及讨论 4 ． 1 硫化 预处 理试验 数据及 讨论 表 3 硫化预处理正交试验表 Ta b． 3 Or t ho g o na l t e s t t a b l e f o r s ul p hu r a t i o n p r e t r e a t me n t 任 占誉 ，等低品位 氧化铅锌矿 的硫化及浮选 对正交试验数据进行统计分析 ，可以得出如下 结论 硫化时间硫化时间与元素硫发生歧化反应相 一 致 ，随着时间的推移 ，歧化反应进一步加深 ，硫 化也更充分 ，硫化率会进一步提高。 硫化温度 元素硫在其熔点以下 1 1 9 ℃ 的 水 中，无明显反应 ，超过其熔点后 ，反应速度明显 加快 J 。2 4 0 c IC时测得得物料硫化率最高 本次试 验使用最高温度 。 矿物粒度 矿石适当的细磨有助于锌矿物的解 离 ，增大锌矿物与硫试剂的接触面积 ，以及缩小硫 离子在矿粒内部的扩散距离 ，从而有利于硫化反应 的进行。 液固比当液固比为 1 ． 6 1 时 ，搅拌的物料能 处于较好地悬浮状态 ，反应物接触充分 ，且不容易 与空气中的氧接触，保护硫化成果 ，从而达到最佳 硫化效果。 硫化剂用量 理论上硫磺越多，硫越容易发生 歧化。但硫量过多，浮选阶段 的矿浆中残存的大量 过剩硫离子将抑制矿石中原有的和新生成 的硫化锌 矿物 的上 浮 ，适 宜 的硫 量 为理 论 硫化 剂 用量 多 i ． 6倍 。 辅助剂用量 辅助剂为有机相转移催化剂 ，用 来对硫在 低温下 发生歧 化反应起 到催 化作 用 j 。 但本次试验过程中，催化剂对氧化矿的硫化起抑制 作用。 4 ． 2 浮选试验流程图、数据及讨论 试验结果见下表 表 4 浮选闭路试验结果 T a b ． 4 Re s u h s o f c l o s e dc i r c u i t t e s t f o r fl o t a t i o n 原 矿 T 弱 I A 1 0 0 0 I B 1 0 0 0 I C 7 5 jI H 8 0 D 6 0 A 3 oo B 6 0 0 苯胺1 0 5 l A 2 0 0 l B 5 0 0 I c 5 0 I U 35 G 5 Z n中 2 Z n中 1 A碳 酸钠 B硫酸锌 C苯胺 D BD 1 E石灰 F 硫酸铜 G丁基 黄药 H，松油 单位 g ／ t E 1 0 o o F l 0 o 0 G 2 5 0 H 7 0 Z n中 3 E 5 o0 F 5 o o G 6 O H 3 O 4 Z n中 4 F 2 0 0 G 4 0 H 2 0 垦矿_ 图 1 选 矿流程及药剂条件 F i g ． 1 Be ne fici a t i o n flo ws h e e t a n d r e a g e n t c o nd i t i o ns 从闭路试验结果可 以看 出铅 、锌、铁矿物表 现出了非常好 的浮选性 ，但是铅 、锌 、铁矿物的浮 选特性差异较小 ，难以实现有效的分离；试验过程 不需要脱泥 ，可 以实现锌的回收 ；浮选过程稳定 ， 但矿物分离界限不明显 ；矿浆过滤性能好。 5 结语 研究结果证实了难选氧化铅锌矿石经过水热硫 化预处理后再进行选矿的工艺是有效的，为处理堆 存的低品位氧化铅锌矿石提供一种可行的利用方 法。该方法的要点是 ，在高温高压下对氧化矿石进 行硫化处理，然后经普通选矿方法进行处理。经选 矿闭路试验铅精矿品位 1 6 ． 8 2 ％，回收率 4 0 ． 3 5 ％。 锌精矿品位 2 5 ． 4 5 ％ ，锌 回收率 8 0 ． 3 1 ％ 本次试 验因篇幅限制未介绍选矿操作 。 参考文献 [ 1 ]董颖，王吉坤．常用有色金属资源开发与加工 [ M] ．北 京 冶金 工业 出版社．2 0 0 5 ． [ 2 ]w． A P r y o r ，Me c h a n i s m s o f S u l f u r R e a c t i o n s [ M] ． Mc G r a w Hi l l I n c ．， 1 9 6 2 ． 下转第 5 5页 2 9 龚 尚鹏 ，等光整对热镀锌 I F钢板力学性能 的影响 卷的表面质量 ，需要较大 的光整延伸率 一般在 1 ． 0 ％ 以上 ，而且光整延伸率还需 跟据钢卷 的板 形 ，光整辊状况等因素随时加以调整 ，因而在光整 热镀锌生产过程 中，光整延伸率 的波 动较大 ，因 此 ，为了降低延伸率对力学性能 ，特别是 n值和屈 服强度 的影响，需要对成品的晶粒度进行控制 ；另 一 方面热镀锌板受退火温度 ，钢卷厚度精度等因素 的影响较大 ，生产时波动较大 ，如果 R T H带钢温 度过高，容易造成 同一镀锌钢卷内某些部位的的退 火温度超过铁素体 一奥氏体相变温度 ，使得这些部 位的 r 值极低而其它部位 的 r 值很高 ，严重影响产 品质量 ，因而需对 R T H带钢温度进行控制 ，从 而 对成品的晶粒尺寸进行控制 ；但是 ，如果成品铁素 体晶粒尺寸过于细小 ，虽然能保证较低的屈服强度 和较 高的 n值 有利再结 晶织构不能得到充分发 展 ，成品的 r 值较低。 总之 ，生产 T i I F光整热镀锌板 时，r 值 和 n 值是一对矛盾体 ，要保证其产品质量 ，在制订热镀 锌工艺时，需 根据使用条件的不 同 成形方 式 以 拉深为主 ，还是以胀形为主 ，对其 n 、r 值进行综 合考虑 ，当成形方式以拉深为主时，因为要保证成 品有较高的 r 值 ， 所 以在制定热镀锌工艺时，可适 当提高 R T H带钢温度 ；相反 ，当成形方式以胀行 为主时 ，要保证成品有较高的 n值 ，所 以在制定热 镀锌工艺时 ，可适当降低 R T H带钢温度 。 除了以上讲 的工艺方面的控制 ，还可以通过在 T I I F钢中加入微量的铌 ，一方面可 以细化热轧组 织 ，降低延伸率和 r 值的各 向异性 ，提高延伸率和 r 值的平均值[ 3 另一方面可以细化热镀锌成品的晶 粒，降低性 能对光整的敏感性 ，从而可解 决 n ，r 值 的控制问题。表 2给出了加 N b前后两种钢 的成 品性能的检验结果 。 表 2 加 N b后的 n 。r 值 的对 比 Ta b ． 2 Comp a r i s o n o f nv a l ue a nd r v a l ue a f t e r a d di n g Nb 由表 2可看 出加少量 N b后降低 了光整工序对 n 值的影响，所以 r 值的波动范围缩小，△ r 值值明 显降低 ，n值明显提高，且波动范围缩小。 4结论 光整加拉矫延伸 率对热镀锌 I F钢板屈服强度 和 n值有明显 的影响 ，它使 I F钢板屈服强度提高 n值降低。我们可以根据用户的需求的钢板的性能 通过调节 R T H带钢温度 ，控制 n ，r 值从而达到用 户的要求 ，也可以在钢中加入微量铌解决光整热镀 锌 I F钢板屈服强度和 n ，r 值的控制问题。 参考文献 [ 1 ]郑之旺．T i I F钢 热镀 锌钢 板力 学性 能 的控制 [ J ] ．钢 铁钒 钛 ，2 0 0 6， 9 ． 1 2 ． [ 2 ] P r a d h a n R．C o l d r o l l e d I n t e r s t it i a l f r e e s t e e l s A D i s c u s s io n O f S o m e Me t a l l r u g i c a l T o p i c s[ A] ．P o r u m o n‘ P h y s i c a l Me t a l u r g y o f I F S t e e l s ’[ C] ．T o k y o I S U，1 6 5 1 7 8 ． [ 3 ]伊丹淳 ，浅野裕秀 ，潮 田浩作 ，等．汽 车车 身用新 型高成 形 性冷轧钢板开发 [ J ] ．新 日铁技报 ，1 9 9 4 ， 3 5 4 2 2 - 2 7 ． 上接第 2 9页 [ 3 ]W． F ． G i g g e n b a c h ，K i n e t i c s o f t h e P o l y s u lfi d e T h i o s u lf a t e D i s p r o p o r t io n a t i o n u p t o 2 4 0 C [ J ] ．I n o r g ．C h e m．1 3 1 9 7 4 ，1 7 3 0 1 7 3 3． [ 4 ]邓彤 ，陈家镛．元素歧化反应动力学研究 [ J ] ．化工 学报 ， 1 9 8 4 ， 4 3 2 8 - 3 3 4 ． [ 5 ]陈家镛．湿法冶金的研 究与发展 [ M] ．北京 冶金工业 出版 社．1 9 9 8 ． [ 6 ]邓彤 ，陈家镛 ．相转移催化元素硫歧化 反应的动力学 [ J ] ． 化工学报 ．1 9 8 8， 5 5 3 8 - 5 4 4 ． 上接第 3 8页 [ 2 ]北京有色冶金设计研究总院、长沙有色冶金设计研究院、南 昌有 色冶金设计研究 院 、昆 明有 色冶金 设计研究 院．重有 色 金属 冶 炼设 计手 册冶炼 烟 气收 尘通 用 工程 常用 数据 卷 [ M] ．北京 冶金工业出版社 ，1 9 9 6 ． 5 5