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矿业综合
脆硫锑铅矿与铁闪锌矿分选的无氰药剂研究
来源:柳州华锡有色设计研究院有限责任公司 罗朝艳2017-04-124904

铅锌多金属硫化矿选矿必须解决的主要技术问题是铅锌硫化物的彼此有效分离。氰化物因其良好的抑制能力,过去铅锌分离大多采用氰化物工艺,但氰化物剧毒,因此,无氰工艺及无氰药剂成为当前的主要研究方向[1],用无氰工艺取代有氰工艺[2]已成为当今社会的必然趋势。随着多金属难选矿石处理量的增多以及对精矿质量要求的日益提高,无氰工艺中无氰抑制剂的地位和作用越来越突出,因此,本文研究了亚硫酸钠、硫代硫酸钠、石灰+硫酸锌、硫酸锌+硫化钠、硫酸锌+亚硫酸钠等无氰药剂或者组合药剂对脆硫锑铅矿、铁闪锌矿可浮性的影响。

一、矿样性质及试验方法

(一)矿样性质

试验中所用的脆硫锑铅矿和铁闪锌矿均取自于广西大厂。两种矿物都经过砸碎、挑选并球磨至100目以下,再用250目的筛子筛去微细粒,所得-100~+250目粒级的矿物作为试验样品,矿物纯度都大于90%。

(二)试验方法

纯矿物试验都在容积为50 ml的XFG型挂槽浮选机上进行,单元试样每次称取5g,用1:1的盐酸(由一份浓度36%~38%的盐酸与同体积的蒸馏水组成)进行清洗,然后用超声波清洗10min,再用蒸馏水反复清洗,试验用水为蒸馏水,按pH调整剂、抑制剂、捕收剂及起泡剂的加药顺序调浆浮选。其中起泡剂原液添加,其它药剂均配成溶液添加,考察各种条件下脆硫锑铅矿和铁闪锌矿的浮选行为。

二、浮选试验研究

(一)矿物天然可浮性试验

1、铅锌纯矿物浮选粒级范围的确定

单元纯矿物试样为5g,在自然pH(pH=6.5左右)条件下,乙黄药用量为 5×10-5 mol/L,2#油用量为1.5mg,浮选时间为3 min。每种矿物重复上述试验10次,然后分别汇总泡沫产品和槽内产品,再进行筛分,计算出各个粒级回收率,实验结果见表1。

由表1可知,脆硫锑铅矿在-140~+250目粒级范围内粒级回收率均在82.0%以上;铁闪锌矿在-160~+250目粒级范围内粒级回收率均在90.0%以上,都体现出良好的可浮性。故在今后的试验中,纯矿物试样脆硫锑铅矿的粒级范围确定为-140~+250目(0.109~0.06 mm);铁闪锌矿的粒级范围为-160~+250目(0.088~0.06 mm),确保其它条件试验在各种纯矿物较好可浮性条件下进行。

2、自然pH条件下乙黄药浓度与脆硫锑铅矿可浮性的关系

在自然pH条件下,不加调整剂,加起泡剂,改变捕收剂乙黄药浓度,考察捕收剂浓度对脆硫锑铅矿可浮性的影响,实验结果见图1。从图1可以看出,脆硫锑铅矿的回收率随着乙黄药用量的增加不断增加,但当乙黄药用量达到5×10-5mol/L时,曲线趋近平衡。故选择乙黄药用量为5×10-5mol/L。

图1  乙黄药在自然pH条件下对脆硫锑铅矿可浮性的影响

3、介质NaOH和HCl调pH对脆硫锑铅矿可浮性的影响

固定乙黄药浓度为5×10-5mol/L,用介质NaOH和HCl调pH,考察不同pH条件下脆硫锑铅矿的可浮性。实验结果见图2。从图2可以看出,脆硫锑铅矿在酸性介质下可保持良好的可浮性;在碱性介质中,pH在7-8之间同样保持较好的可浮性;当pH继续升高时,其可浮性开始下降。故脆硫锑铅矿浮选时pH值不宜太高。

图2 介质NaOH和HCl调pH对脆硫锑铅矿可浮性的影响

4、介质石灰调pH对脆硫锑铅矿可浮性的影响

试验过程中,石灰的添加是以Ca(OH)2饱和澄清液形式添加。固定乙黄药浓度为 5×10-5 mol/L,改变pH,考察石灰对脆硫锑铅矿可浮性的影响。实验结果见图3。从图3可知,pH小于8.5时,脆硫锑铅矿的可浮性都比较好;随着pH升高,可浮性慢慢下降。故在今后的石灰+硫酸锌组合药剂试验中,先用石灰调pH到8.5,再考察硫酸锌浓度对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响。

图3  介质石灰调pH对脆硫锑铅矿可浮性的影响

(二)无氰抑制剂对铅锌矿物可浮性的影响

1、石灰+硫酸锌组合药剂对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响

用石灰调pH到8.5,固定乙黄药浓度为5×10-5mol/L,改变硫酸锌的用量,考察其对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响。实验结果见图4。由图4可知,随着硫酸锌浓度的增加,铁闪锌矿的可浮性不断下降,当硫酸锌用量大于5×10-5mol/L时,效果就不太明显,趋近于稳定;对于脆硫锑铅矿,其可浮性略有下降,影响不大。

图4  石灰+硫酸锌组合药剂对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响

2、亚硫酸钠对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响

在自然pH条件下,固定乙黄药浓度为5×10-5mol/L,改变亚硫酸钠的用量,考察其对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响,实验结果见图5。从图5可知,亚硫酸钠对方铅矿无明显抑制效果,对于闪锌矿则略有抑制作用。

图5  亚硫酸钠对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响

3、硫代硫酸钠对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性影响

在自然pH条件下,固定乙黄药浓度为5×10-5mol/L,改变硫代硫酸钠的用量,考察其对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响。实验结果见图6。由图6可知,在试验数据范围内,硫代硫酸钠对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿都无明显的抑制作用。

图6  硫代硫酸钠对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性影响

4、硫化钠+硫酸锌(摩尔比1:1)组合药剂对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响

在自然pH条件下,固定乙黄药浓度为5×10-5 mol/L,用硫化钠+硫酸锌(摩尔比1:1)组合药剂做为抑制剂,考察它们对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响.实验结果见图7(注:X轴的用量为组合药剂的共用量,以下图中都相同)。由图7可看出,硫化钠+硫酸锌(摩尔比1:1)组合药剂对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿无明显的抑制作用。

图7  硫化钠+硫酸锌(摩尔比1:1)组合药剂对脆硫铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响

5、硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比1:1)组合药剂对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响

在自然pH条件下,固定乙黄药浓度为5×10-5mol/L,用硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比1:1)组合药剂做为抑制剂,考察它们对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响。实验结果见图8。由图8可看出,硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比1:1)组合药剂在试验的浓度范围内,对铁闪锌矿抑制效果非常显著,当组合药剂用量为1×10-5mol/L时,铁闪锌矿的上浮率仅为15.8%,随着用量继续增大,抑制效果趋向稳定,与此同时,脆硫锑铅矿也开始受到抑制。


图8  硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比1:1)组合药剂对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响

6、硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比2:1)组合药剂对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响

在自然pH条件下,固定乙黄药浓度为5×10-5mol/L,用硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比2:1)组合药剂做为抑制剂,考察它们对方铅矿和闪锌矿可浮性的影响,实验结果见图9。从图9可看出,硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比2:1)组合药剂对铁闪锌矿有明显的抑制效果,但同时也会抑制脆硫锑铅矿。

图9  硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比2:1)组合药剂对脆硫锑铅矿和铁闪锌矿可浮性的影响

(三)人工混合矿样的铅锌浮选分离试验

由前面试验可知,组合抑制剂硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比1:1)用量为l×10-3mol/L时,对铁闪锌矿显示出较好的抑制性能。为了进一步验证上述无氰组合抑制剂对铁闪锌矿的抑制作用及实现铅锌分离的可能性,进行了人工混合矿浮选分离试验研究。

由表2可见,组合抑制剂硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比1:1)能有效的实现脆硫锑铅铅矿与铁闪锌矿分离,并获得较好指标。铁闪锌矿的上浮率仅为9.12%。

(四)实际矿石分离试验

从单矿物试验和人工混合矿样分离试验可知道,组合抑制剂硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比1:1)能使脆硫锑铅矿与铁闪锌矿得到有效的分离,是铁闪锌矿的良好抑制剂。为能更好,更有效的应用于矿山工业生产,专门进行了矿山实际铅锌矿石选矿试验研究。由表3和表4可知,矿泥样利用优先浮选流程,在抑制剂用量较低时就能实现对锌矿物与硫铁矿的抑制,(Pb+Sb)精矿品位为46.45%,回收率为72.88%,锌精矿品位含Zn47.52%,回收率为83.47%。虽然无氰抑制剂抑制能力弱于氰化物,但如能合理地利用原则流程,通过流程改进与组合药剂相结合,实现铅锑锌分离的无氰工艺是可行的,而且对于减少污染、保护生态环境有着重要作用。

四、结论

(一)在试验数据范围内,脆硫锑铅矿浮选时矿浆pH不宜太高。

(二)在自然pH条件下,单用亚硫酸钠、硫代硫酸钠和组合药剂硫化钠+硫酸锌、石灰+硫酸锌对脆硫锑铅矿、铁闪锌矿无明显抑制作用;硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比1:l,2:1)组合药剂对铁闪锌矿的抑制作用非常明显,效果也比较好,当药剂用量超过一定值时,脆硫锑铅矿也受到明显的抑制。

(三)人工混合矿样铅锌浮选分离试验结果表明,组合抑制剂硫酸锌+亚硫酸钠(摩尔比1:1)都能够实现铅锌有效分离,并取得较好的浮选指标,铁闪锌矿的上浮率仅为9.12%。

(四)实际矿石的铅锌浮选分离试验结果表明:无氰组合抑制剂硫酸锌+亚硫酸钠可以很好的实现铅锌的分离。与传统的有氰工艺相比,在获得铅精矿理想指标情况下,可以减少环境污染,保护生态环境,体现出无氰工艺的优越性。

参考文献

[1] 魏宗武,陈建华,艾光华,等.硫化铅锌矿无氰浮选工艺流程及技术进展[J].矿产保护与利用,2007,(4):39-44.

[2] 叶雪均,黄承波,吕炳军.某铅锌矿石无氰工艺试验研究[J].江西理工大学学报.2008.(1):4-7.

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