返回
选矿技术
新型高效氧化铜钴矿捕收剂BOP的作用 机理及应用
来源:有色金属选矿技术网2018-06-19861
       新型高效氧化铜钴矿捕收剂BOP是湖南有色金属研究院选矿技术研究所针对氧化铜钴矿选矿所开发的一种高效捕收剂,通过浮选试验结果表明,捕收剂BOP对铜钴都有较好的捕收作用,在精矿产率适当增加的情况下,钴的回收率同比提高了约20-50%。相对于长链或短链黄药对钴的回收而言,其回收率有较大的提高。矿物的金属原子和捕收剂键合原子的软硬碱性影响捕收剂吸附层的稳定性,捕收剂分子和矿物表面原子轨道的能量、相互组合也影响吸附层的稳定性。硫化铜矿物易于用黄药浮选捕收,是因为黄药能在其表面形成稳定性高的捕收剂吸附层;而氧化铜和氧化钴则难于用黄药浮选,是因为黄药在这类矿物表面的吸附层不够稳定,其次氧化铜矿物表面有亲水性的水化膜,常规的黄药类捕收剂是难以直接在有水化膜氧化铜矿表面进行吸附。而BOP羟肟酸利用可以和铜、钴金属发生螯合作用,形成稳定的螯合物。

下面就BOP羟肟酸的作用机理进行探讨:

BOP羟肟酸是一种新型异构体羟肟酸,其对金属离子有配位能力的基团为羟基(-OH)及肟基(=NOH),其中羟基多以未解离的形式去与金属离子配对,但在一定条件下,也可以用失去质子后(-O-)的形式与金属离子配位;肟基的配位形式更为繁多:它可以以酸性基团的形式在失去质子后通过带负电荷的氧(=NO-)与金属离子配位,也可能以未解离的形式通过其中的三价氮去与金属离子配位,还可以以异构体=N 的形式作用,如酸性基团,在失去质子后带负电荷的氮去与金属离子配位。它可以在水溶液中和Cu、Co、Ni、Mo、Fe等多种金属离子以不同方式形成配位化合物,其中很多事通过两个配位基团形成的螯合物,羟肟酸与铜钴的螯合形成如下的螯合羟肟酸铜钴:

螯合捕收机理

在氧化铜钴矿物—溶液的浮选体系中,可在铜矿物表面形成铜的螯合物,并在矿物界面上沉淀,或在水溶液中形成沉淀。具体形成什么取决于整个浮选体系的溶液化学。沉淀的形成还受到铜螯合物在溶液中的溶解度限制,但是不溶的铜螯合物不一定是疏水的。而作为铜钴矿物浮选捕收剂,在矿物表面上或界面上所形成的铜钴螯合物应该有足够的疏水性,以便矿物固着在气泡上。理论研究表明,铜钴矿物表面和BOP羟肟酸反应主要有以下几个机理:化学吸附、表面反应和溶液中形成沉淀。

(1)化学吸附

在化学吸附中,当与吸附在矿物表面上的捕收剂官能团中的供电的原子结合时,它们与不离开晶格中的表面金属阳离子共价键或配位键结合。因为每个表面质点与一个螯合剂分子结合,吸附仅限于单层。

(2)表面化学反应

与螯合捕收剂结合使金属阳离子离开晶格原来位置而到靠近矿物表面位置的反应。这个过程包括金属阳离子在矿物表面水化。该水化反应可能引起金属离子离开晶格位置,参与同添加的捕收剂进行螯合作用。

(3)溶液中形成沉淀

如果矿物浮选体系中的溶液化学适于矿物表面溶解,而这种矿物又能与捕收剂发生化学反应,生成金属螯合物或沉淀而进入溶液中,那么就可能发生溶液中的沉淀反应。当然,捕收剂与矿物之间的这种反应会将参与表面反应的捕收剂消耗尽。如果金属离子溶解速度和通过界面层的扩散速度高于捕收剂向矿物表面扩散的速度,那么,在溶液中就会产生金属螯合物沉淀。

实际上,在使用BOP羟肟酸的浮选体系中,最希望发生化学吸附。螯合的吸附只限于单层,捕收剂的消耗量最少。试验表明,捕收剂的用量并不大,主要原因是由于药剂的碳链足够长,可以直接在界面上发生表面反应而形成疏水。

组合捕收剂共吸附机理

由于矿物表面的不均匀性,加上硫化过程中矿石表面硫化不均匀及不完全,存在完全硫化、不完全硫化、完全不硫化的不同区域。这就需要选用组合捕收剂,利用不同电负性的捕收剂捕捉各自的活性点和发挥各自的作用,提高整体的疏水性,从而提高选矿金属回收率。这就是组合捕收剂产生的协同效应。具体过程如下:

根据价键理论,硫化铜中由于硫的电负性小,共价半径较大。又根据软硬酸碱理论可知,硫因其电负性低,极化性高,应当是容易被氧化的,它们对共价电子的约束也是松弛的,所以属于较软的碱,于是它对其联接原子产生影响。增加了联接原子的软度,即硫化铜中的铜离子是较软的酸。而氧化铜中由于氧的电负性高,可极化低,并且难以被氧化,它对其价电子的约束是紧密的。这样氧离子较硬的碱通过其吸电子诱导效应,使得与其键中的铜离子硬度变大,即氧化铜矿中铜离子是硬度较大的酸。硫化好了的区域或质点,因其是软酸,便可与较软的黄药类软碱紧密结合在一起。而没有硫化好的区域或质点,因此硬度较大,易与硬碱水作用,亲水性较强,这部分就必须要捕收剂的烃基足够长,以克服其水化能的影响,因此就必须选用捕收能力强的螯合捕收剂,如BOP羟肟酸。

一般氧化矿捕收剂用量较大,选择性较低。对于具有螯合作用的捕收剂来说,价格较高。况且有的氧化矿捕收剂因其太硬的原因对硫化矿的区域也不能有效捕收。因此选用组合捕收剂发挥协同作用,才能收到更好的捕收效果。

该药剂目前已在国内外多个矿山多个氧化铜矿山应用。

用2
  • 同类技术