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浮选抑制碳的药剂

发布时间:2018-04-14    文章来源:山东浮选机厂家    作者:lynn

键合原子的性质决定浮选药剂对矿物的选择性好坏和在矿物表面吸附的强弱程度,因此键合原子的浮选药剂中最为主要的部分。浮选药剂的键合原子一般是N、O和S三种原子,除此之外,烯烃、炔烃和芳香烃的π键有时也可能提供电子与金属成键,如乙炔基甲醇、异丁烯基乙炔基甲醇和丁氧基乙炔氧基乙烷等就被报道用作硫化矿捕收剂。O键合原子易于同碱及碱金属非硫化矿作用,成键特性主要为离子键,选择性较差。S键合原子易于与带d6~d10电子的金属硫化矿反应,包括铜、铅、锌、铋、镍、汞、铁、金、银等金属及自然金属,形成共价键,选择性较好。含N键合原子药剂易于同d电子数较少的过渡金属矿物作用,如钛、铬、铁、钽、铌、锰等非硫化矿,形成具有共价键成分和离子键成分的过渡型键合。

浮选剂分子中其他原子对键合原子的性质产生较大影响。极性基的其他原子通过影响键合原子的性质而影响药剂分子的浮选性能,这些影响可以通过诱导效应和共轭效应等电子数效应加以讨论。如二硫代碳酸ROC(S)SH和三硫代碳酸RSC(S)SH,诱导效应(—I)使前者键合S的电子密度小于后者,+C使前者键合原子的电子密度比后者小,两种效应的综合结果使前者键合原子的电子密度比后者小,因而前者的捕收能力比后者略低。

极性基的几何大小对浮选剂选择性有较大影响,也影响作用能力。例如烃基胂酸RAsO3H2的极性基几何尺寸(do-o0.64nm)较烃基磷酸RPO3H2(do-o0.6nm)更大,实践中胂酸捕收能力和选择性(如选锡石)通常认为比膦酸更好。

直链烷基链的长短决定了浮选药剂的溶解度和表面活性,与药剂对矿物的作用能力也有密切关系。直链烷基有机同系物的溶解度随烷基链长的增长呈指数关系减小,其表面活性符合Tuaube法则,即每增加一个CH2单元,浮选药剂的表面活性增加3~5倍。直链烷基浮选药剂与矿物金属离子难溶盐的溶度积负对数PKsp与烷基碳原子数n呈线性关系[12],表明药剂对矿物的作用能力随烷基碳原子数增加而增强。

带异构烷基的浮选药剂除了像直链烷基浮选药剂那样随碳链增长,疏水性增强,表面活性加大以外,由于供电子诱导效应和空间位阻较大,往往还具有溶解分散性好、作用活性好和选择性高等特点。

不饱和直链烃基带双键或叁键,π电子流动性大,易于极化,有可能与矿物表面金属离子成键,其溶解度比同碳数直链烷基药剂大,同时由于存在顺、反异构现象,顺、反异构体在浮选性能上稍有差异。

芳香基除了与不饱和烃基一样,具有较大的极性,从而亲水性强、溶解分散力较好以外,还具有如下特点:一方面,芳香基可能与极性基形成π—π共轭,降低键合原子的配位能力,使药剂捕收活性下降;另一方面,芳香环如苯基、萘基等一般具有较大的空间位阻效应,可能使药剂选择性增加。

杂原子烃基是指烃基结构中含有O、S、Si、N、F、Cl、Br等原子。这些原子对浮选药剂性能的影响主要表现在;①杂原子的电负性一般比碳大,使非极性基中级性增大,从而使药剂的溶解分散能力变好;②杂原子烃基一般都具有较大的电子诱导效应,从而影响药剂的键合原子配位能力;③某些杂原子具有孤对电子,有可能与矿物表面金属离子发生键合,表现出一定的配位能力或静电吸附能力。

浮选药剂的性能取决于三个方面的结构因素,即价键因素(B),亲水—疏水因素(H)和立体因素(S)。如果以F(A)表示浮选剂的性能,则药剂的结构性能关系可以示意为F(A)=f(B、H、S),三种因素影响的大小取决于浮选药剂不同的结构组成部分,浮选药剂的分子设计事实上就是对这三种因素的计算和调整。

捕收剂、有机调整剂与矿物的作用包括物理吸附和化学吸附,浮选药剂结构与此种作用能力的关系,统归为价键因素。价键因素主要存在于极性基中,非极性基只有间接影响。

评判价键因素的大小主要有分子轨道理论指数、能量判据和基团电负性三种计算方法。

分子轨道(MO)理论是计算研究化合物性能的有效方法,在浮选药剂研究中已广泛采用。常用的评判浮选药剂价键因素的MO指数有分子轨道能用E、电子密度qr、净电荷Qr、前线电子密度fr、离子化势Ip、电负性x等。用MO指数研究浮选剂与矿物的价键类型和作用专属性,可以将浮选剂与矿物作用分成四种类型:

A型:硫化矿(由d6~d10电子的有色金属组成)同二价硫及其他硫化矿捕收剂、抑制剂作用形成强共价键,包括δ共价键(M←δ)、π共价键(M←π)及反馈配键(M←π),后者不仅使键增强,而且使作用具备高选择性。B型:黑色及稀有金属非硫化矿同含氧、氮键合原子的浮选药剂作用形成一般共价键,包括M←δ、M←π,多素不发生M←π,故作用强度和选择性不如A型。C型:离子键化学吸附或双电层静电吸附,极性基第一原子由高电负性的氧原子组成的药剂(通常是含氧酸)同碱金属、碱土金属矿物的作用,键合较弱,键极性较大。D型:非极性油类及化学惰性的极性分子(如醇、糖等)同矿物的弱作用,主要是范氏力及氢键吸附。

键合原子为S或S·S、S·N、S·O等的药剂属A型,键合原子为O·N的羟肟酸等为A型或B型,O或O·O键合原子者为B型及C型。当矿物的最低空轨LUMO与药剂最高HOMO能级差大时为电荷控制反应,是C型,此能级差小为轨道控制反应,属A、B型。

药剂能量判据浮选剂的结构特点,参照普遍化微扰理论导出的计算浮选剂与矿物作用前后总能量变化的关系式。具体形式是:

对复杂难选含银铅锌多金属矿进行高效无毒选矿药剂和工艺流程的研究,研究获得的无毒环保型抑制剂和组合捕收剂,以及铅优先浮选-中矿再磨再选-锌硫混合浮选方案Ⅰ和铅优先浮选-中矿顺序返回-锌硫混合浮选方案Ⅱ,完全替代了含银铅锌多金属硫化矿的氰化法选别工艺,实现了低碱无氰条件下浮选分离铅锌的目标。该项无氰选矿技术已在湖南宝山铅锌银矿生产应用,结果表明:在铅锌原矿品位降低的情况下,铅锌金银回收率与原有氰工艺相比均得到了较大幅度的提升,且铅锌精矿质量基本不变。

对复杂铅锌多金属矿(锌氧化率为67%)进行了铅硫混选-选硫化锌-选氧化锌的工艺流程研究,研究表明通过添加不同的调整剂可以改变铅锌矿物的可浮性,从而实现方铅矿、黄铁矿与含锌矿物的浮选分离。铅硫混合浮选精矿通过石灰改变硫化铅和硫化铁的可浮性差异,得到铅精矿和硫精矿产品。铅硫混合浮选尾矿用铜进行活化,用丁黄浮选分离得到硫化锌精矿产品。选硫化锌尾矿用水玻璃抑制含硅矿物,用硫化钠活化氧化锌,用FX浮选分离得到氧化锌精矿产品。该项部分混合浮选工艺既能为选厂带来较为显著的经济效益,同时还能提高矿产资源综合利用水平。

综合考虑铜铅锌的高效分离、碳质物与磁黄铁矿对浮选的干扰、再磨作业的设置等因素,开展了选铅前除碳、选铅时抑碳、选铅后除碳流程试验和混合浮选、优先浮选、等可浮浮选工艺试验研究,研究表明矿石中铅锌共生关系密切、嵌布粒度细,锌矿物可浮性较差且易与铅矿物分离,宜采用铅锌等可浮流程,即在粗选作业不加抑制剂,使得铅矿物、铅锌连生体及部分易浮的锌矿物上浮,上浮产品经再磨后进行铅锌分离作业,分离后的锌直接进入锌浮选作业;碳质物宜采用抑制的方式与铅分离,采用抑碳药剂YT-1和锌活化剂HX-1效果显著。等可浮选流程指标高于实际现场生产收支平衡所需的指标,可以为选厂带来显著的经济效益。

黄沙坪铅锌矿曾沿用过混合浮选流程、部分混合浮选流程、等可浮选流程和优先浮选流程,其中混合浮选和部分混浮工艺特点是“强压强拉”,药剂消耗量大、操作不易控制,铅锌精矿质量差;优先浮选工艺硫的回收率较低,且使得尾矿的后续回收工艺变得较为复杂,现场改造困难;等可浮选流程则充分利用矿物的天然可浮性差异,实行“先易后难”和“早拿早收”的选矿原则,为简化药剂制度、降低药剂消耗量、获得较好选矿指标创造了有利条件。总的来说,黄沙坪铅锌矿各阶段的流程各有优劣,随着流程结构和药剂制度的不断优化,铅锌等精矿产品指标得到了稳步提升。

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