白铅矿浮选体系中硫化钠作用机理研究.pdf

理论与实践 白铅矿浮选体系中硫化钠作用机理研究 陈经华1 ,2,孙传尧2 11 东北大学,沈阳 110004; 21 北京矿冶研究总院,北京 100044 摘 要 本文采用XPS、XRD和SEM研究了白铅矿经硫化钠处理后的表面状态,表明矿物表面有PbS薄膜的存在,结合浮选试 验探讨了乙基黄药浮选体系中硫化钠的作用机理。研究表明,PbS薄膜的生成活化了白铅矿。 关键词 浮选 白铅矿 硫化钠 目前,白铅矿的浮选常采用硫化钠-黄药浮选 法。适量的硫化钠可以活化白铅矿的浮游性,这是 早已被试验研究和生产实践所证实的。然而,白铅 矿经硫化钠处理后的表面状态目前仍不非常明确。 本文研究了硫化钠处理前后白铅矿的浮游性,并采 用XPS、XRD和SEM测定了白铅矿的表面状态。 1 试验方法 111 试验原料 白铅矿取自云南会泽铅锌矿10号矿体。经提 纯后白铅矿的纯度在99 以上。浮选粒度为 - 0. 074 0. 038 mm。所用化学试剂除乙基钾黄药 为化学纯外其它均为分析纯。浮选试验用水为去离 子水,电导率为41710 - 3 S/ m。 112 浮选试验 试验采用XFG型挂槽式浮选机,主轴转数为 1750 r/ min。称取21000 g矿样,加入30 mL去离 子水,搅拌1 min ,加入Na2S ,搅拌2 min ,采用HCl 和NaOH调节pH值,搅拌2 min ,加捕收剂,搅拌2 min ,加松醇油,搅拌1 min ,浮选3 min。精矿和尾 矿低温干燥后称重,计算浮选回收率。 113 表面状态测定 矿样按照浮选流程调浆不添加乙基黄药和松 醇油 , 过滤除去底液,干燥后送去作XPS、XRD和 SEM测定。XPS测定采用Thermo公司产ESCAL2 AB250型表面分析仪,扫描范围为0～1300 eV ,发 射源为 Al 铝靶 , 全谱的步长为015 eV ,窄谱的步 长为0105 eV。XRD测定是在PANalytical公司产 X′pert PRO型X射线衍射仪上进行。SEM测定和 元素线扫描是在日本日立S - 3500型扫描电镜与英 国Oxford公司生产Inca型能谱仪上进行。 2 试验结果及分析 211 白铅矿的浮游性 图1 白铅矿的浮游性与乙基黄药用量的关系 pH9. 74 在乙基黄药浮选体系中,不加硫化钠时白铅矿 的浮游性以及添加硫化钠时白铅矿的浮游性见图 1。由图1可见,无论是否存在硫化钠,白铅矿的浮 游性都是随着乙基黄药用量的增加而提高,不同之 处在于添加硫化钠时回收率的增加速度较快。在不 912006. 2 国 外 金 属 矿 选 矿 加硫化钠时,通过增加捕收剂的用量也能使白铅矿 具有较好的浮游性,但此时乙基黄药的用量高达 110 - 2 mol/ L。 添加硫化钠使白铅矿在乙基黄药用 量较小时就具有很好的浮游性,如图 1 b 所示,乙 黄药用量仅为21510 - 5 mol/ L时,浮选回收率就达 到99 以上。由此可知,适量的硫化钠对白铅矿具 有活化作用,此时捕收剂的用量很小。 212 XPS、XRD和SEM测定结果 硫化钠处理前后的白铅矿XPS测定结果见表 1。由表1可知,白铅矿经200 mg/ L Na2S9H2O溶 液处理后,表面存在有含硫物质。样品在送去测定 前经过去离子水洗涤三次,由此可以排除它是Na2S 或Na2S的氧化产物在样品表面物理吸附的可能 性,也就是说此含硫物质可能为生成物。 表1 白铅矿的XPS测定结果 项 目白铅矿硫化钠处理后的白铅矿 原子轨道ClsOlsPb4fClsOlsPb4fS2p 电子结合能/ eV295. 4 537. 45144. 85 285. 9 536. 4 143. 6 168. 9 相对含量/ 41. 8347. 111. 07 42. 13 10. 85 41. 026. 0 为确定此推断的正确性,对样品做了XRD测 定。需要指出的是,在此Na2S9H2O用量的作用 下,XRD的测定结果并未能如愿,这是因为生成物 的含量太少无法满足XRD测定技术的要求。为提 高生成物的含量,试验中增加了硫化钠的用量和作 用时间,并把调浆方式由连续搅拌改为间隔振荡。 具体方法是,把2 g白铅矿放入含有500 mL 10 g/ L Na2S9H2O溶液的容量瓶中,密封后开始计时,每 隔2 h颠倒10 min , 30 h后过滤,滤饼用去离子水 洗涤三次,放入干燥器中,干燥好的样品送去做 XRD测定,结果见图2。 图2 白铅矿a和被硫化钠处理后的白铅矿 b的XRD图谱 由图2可知,硫化钠处理后的样品见图2b 中含有PbCO3和PbS ,而未经硫化钠处理的样品2 a中只有PbCO3,由此可以初步确定白铅矿经硫化 钠处理后其表面有PbS薄膜生成。 为进一步确定此薄膜的存在,排除样品本身含有 PbS的可能性,对该样品作了主元素线扫描,见图3。 由图3可知,Pb含量变化不明显,S含量两边高、 中间 低,O含量两边低、 中间高。由此可知,白铅矿表面的 O部分被S所替代,从而形成了PbS薄膜。 图3 硫化钠处理后白铅矿的主元素线扫描图 依据鲍林的离子性计算经验式可知,Pb - O键 的离 子 性 为51145 , Pb -S键 的 离 子 性 为 11153 〔1〕。由此可见 ,PbS薄膜降低了白铅矿表面 的离子键程度,增加了共价键份数,从而增强了可浮 性 〔2〕。此外 ,具有PbS生成膜的白铅矿表面在一定 程度上显示了硫化铅的形态,有利于黄药的吸附。 3 结 论 1 当用乙基黄药作捕收剂浮选白铅矿时,加入 适量的硫化钠可大幅度降低捕收剂用量,提高白铅 矿的回收率。 2 采用XPS、XRD和SEM测试技术测定了白铅 矿在硫化钠处理后的表面状态。测试结果表明,加入 适量的硫化钠后,白铅矿表面生成了PbS薄膜。 3 生成的PbS薄膜使白铅矿表面的离子键份 数降低,共价键份数增加,从而提高了白铅矿的疏水 性。另一方面,具有PbS生成膜的白铅矿表面已部 分显示出硫化铅的特性,有利于黄药的吸附,增强了 它的可浮性。 参考文献 1 孙传尧,印万忠 1 硅酸盐矿物浮选原理[M]1 北京科学出版社, 20011 2 王淀佐 1 矿物浮选和浮选剂 理论与实践[M]1 长沙中南工 业大学出版社,19861060204 02 国 外 金 属 矿 选 矿 2006. 2