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硫酸铅矿浮选

发布时间:2017-12-19    文章来源:山东浮选机厂家    作者:lynn

不同的矿物对捕收剂的结构与性能的要求也不同。硫化矿具有一定的天然疏水性, 所使用的捕收剂一般是含巯基的短碳链捕收剂;氧化矿及盐类矿物亲水性较强,往往需要长碳链的强力捕收剂;对于诸如辉钼矿、辉锑矿、自然硫、石墨以及煤泥等天然疏水性较好的易浮矿物,则仅仅使用烃类油作捕收剂就能实现矿物浮选。因此,捕收剂通常可分为硫化矿捕收剂、氧化矿捕收剂以及烃类油捕收剂三大类。根据亲固基团的类型,捕收剂可分为黄原酸盐(黄药)、脂肪酸、脂肪胺等;根据离子类型,捕收剂又可分为阳离子捕收剂、阴离子捕收剂、两性捕收剂、非离子极性捕收剂以及中性油捕收剂等。

自1925年科勒尔发明黄药捕收剂以来,黄药一直是应用最广泛也是最重要的一类硫化矿捕收剂 。 黄药捕收剂的学名为烃基黄原酸盐, 一般情况下, 黄药都是黄原酸钠盐产品, 习惯称为钠黄药或黄药。 工业上使用的黄药主要为乙基到辛基的各种黄药,其中含有4个碳原子以上的黄药又称为高级黄药。在某些高级黄药合成时需要使用氢氧化钾以提高合成效率和改善产品性状, 其产品为黄原酸钾盐,称为钾黄药。 黄药在纯净状态时为黄色,工业品一般为淡黄色至橘红色粉末,有臭味,易溶于水, 一般可配制成质量浓度为1% ~15%的水溶液使用。低级黄药无起泡性,随烃链增长黄药的表面活性增强。黄药能溶于酒精、丙酮等极性有机溶剂,但不溶于乙醚、石油醚等非极性溶剂。

黄原酸通常为无色或黄色的油状液体, 是一种不稳定的弱酸,其 pKa值在2 ~3之间。 黄药作为黄原酸的弱酸盐, 在水中会发生电离、水解、分解等反应,其水溶液的稳定性受到溶液 pH值以及氧化作用的影响。黄药在酸性溶液中极不稳定, 会快速水解生成黄原酸并进一步分解为醇和二硫化碳;在碱性条件下, 黄药性质相对稳定, 但过高的碱浓度也会促使黄药分解。异丁基黄药在不同 pH值条件下的降解性能如图2所示。

在 pH值为7 ~12的范围内, 黄药在水溶液中会被氧气或 Fe3+氧化成双黄药。黄铜矿、方铅矿、黄铁矿等硫化矿物对黄药的氧化均具有显著的催化作用, 以黄铁矿的催化作用最强。 双黄药也是一种硫化矿捕收剂, 其选择性比黄药好。

由于黄药性质不是很稳定,因此,存储时宜放在通风、阴凉干燥的地方,防止与氧化剂以及重金属等化合物接触,避免药剂分解失效。

黄药的合成原理比较简单,所用原料主要有醇、氢氧化钠(或氢氧化钾)和二硫化碳,首先醇与氢氧化钠作用产生醇钠,醇钠再进一步与二硫化碳反应生成各种黄药。这种方法也被称作正加料法,20世纪70年代,由原沈阳冶金选矿药剂厂发明了“反加料法”,即先将醇和二硫化碳一次性加入反应器(通常为捏合机),然后缓慢加入氢氧化钠或氢氧化钾。反加料法的优点是反应速度快、转化率高及产品质量好,于是很快被推广。

工业上制备黄药的主要方法是采用混捏机直接合成 。 混捏机法生产黄药具有工艺简单、 效率高、 成本低、 生产过程无废水排放等特点, 是目前我国黄药生产的主要工艺。 醇、氢氧化钠和二硫化碳基本上是按1 : 1 : 1的理论物质的量比(摩尔比)进行配料,一般反应温度以10~20℃为宜,在反应接近完成时将温度提高到30~40℃,混捏机外部采用-25 ~ -15℃的冰盐水冷却。在黄药合成过程中必须严格控制温度,否则不仅会严重影响产品质量而且可能导致危险。

目前, 我国选矿药剂厂生产的黄药产品以乙基黄药、 丁基黄药和异丁基黄药为主,同时也生产异丙基黄药、 (异) 戊基黄药及己基黄药等。 仲幸基黄药较难用混捏机法合成, 产品多为黏糊状物。 对于6个碳原子及以上的高级黄药合成,采用氢氧化钾代替氢氧化钠容易得到性状较好的产品。

混捏机法合成的黄药, 一般含有水分,产品稳定性较差,不能存放过久,保质期为3 个月,适合于就近销售使用。黄药干燥后可得到优质黄药,生产中一般是通过造粒、干燥得到粒状黄药。

混捏机法难以做到封闭生产, 生产过程有少量二硫化碳挥发损失 。 为解决这一问题, 溶剂法合成黄药曾被采用,该法亦采用“反加料法”,所用溶剂通常为反应物之一的醇。 溶剂法生产过程可实现半封闭生产和半自动控制, 一般通过真空蒸发以实现溶剂的回收利用并同时得到优质粉状黄药。 该法的缺点是溶剂回收过程能耗较高,增加了生产成本。

就矿物可浮性与黄药捕收剂的关系而言, 矿物可浮性一般取决于该矿物的金属离子与黄原酸生成盐类的溶解度大小,溶解度愈大,可浮性愈差。例如,铜、铅、锌的黄原酸盐在水中的溶解度大小顺序为: Zn2+>Pb2+>Cu+,因此,以黄药为捕收剂,斑铜矿和方铅矿的可浮性要好于闪锌矿。斑铜矿和方铅矿采用乙基黄药就能浮选,而闪锌矿则需采用碳数较长的高级黄药才能浮选。

近年来,随着矿产资源日趋“贫、细、杂”化以及对资源利用率的要求的提高,长碳链高级黄药的研究深受重视,不仅戊基黄药、己基黄药等黄药产品在我国有色金属矿山得到愈来愈普遍的应用,一些更高碳数的长链黄药如 C8 ~C10、 C10~C12的黄药也相继出现。值得注意的是,在长碳链黄药的应用中,混合黄药产品占据了重要地位,包括戊基与丁基混合黄药、己基与丁基混合黄药等等。与丁基与乙基混合黄药相类似,长碳链混合黄药在一定程度上可以发挥不同碳链黄药捕收剂的协同作用, 同时也更有利于降低其销售价格,提高市场竞争力 。

黄原酸酯是黄药的衍生物,主要是通过黄药与氯代烃反应合成, 也可以由黄药与丙烯腈之类的化合物反应合成。 我国研制的这类药剂有烷基黄原酸丙烯酯、 烷基黄原酸腈乙酯和烷基黄原酸甲酸酯等, 是一类选择性优良的硫化矿浮选捕收剂 。

使用乙基黄药时, 产品为乙基黄原酸丙烯酯, 使用丙基黄药时, 产品为丙基黄原酸丙烯酯,以此类推。商品化的黄原酸丙烯酯有乙基黄原酸丙烯酯(国内牌号 0S-23)、正丁基黄原酸丙烯酯(国内牌号 0S-43或43黄烯酯)、异戊基黄原酸丙烯酯(美国 Aero 3302、S-3302或 AF-3302) 。

烷基黄原酸丙烯酯多为黄色油状液体,其捕收能力随着烷基碳链的增长而加强 。黄原酸丙烯酯捕收剂的最大特点是选择性好,其对黄铁矿的捕收能力甚至比黑药还弱,即使是被铜离子活化了的黄铁矿,只要有少量氰化钠即能发生强烈的抑制效果。该药剂适合于用在铜钼硫化矿的浮选,不仅可以提高铜和钼的回收率,而且能大幅度地降低黄药捕收剂用量,减少药剂费用。

当所用黄药为乙基黄药时,产品为乙基黄原酸腈乙酯,简称23黄腈酯或 OSN-23;当所用黄药为正丁基黄药时,产品为正丁基黄原酸腈乙酯,简称43黄腈酯或 OSN-43。

乙基黄原酸腈乙酯为橙黄色油状液体,正丁基黄原酸腈乙酯为淡黄色油状液体,两者均为硫化铜矿浮选的选择性捕收剂,可以在较低 pH值下浮选硫化铜矿。在某些情况下与黄药捕收剂联合使用,可以改善分选效果 。

烷基黄原酸甲酸酯也是一种重要的黄原酸酯,它是通过黄药与氯甲酸酯反应合成的。

所用的氯甲酸酯通常包括氯甲酸甲酯、 氯甲酸乙酯和氯甲酸丁酯。 我国该类药剂的生产主要采用氯甲酸乙酯为原料,相应的捕收剂产品包括乙基黄原酸甲酸乙酯、 异丙基黄原酸甲酸乙酯和异丁基黄原酸甲酸乙酯等。 该系列产品一般呈黄色油状液体, 其特点是在矿浆中易分散、药效高、用量少,是高硫铜矿石浮选的选择性捕收剂,在 pH值为5.0~8. 5 时,可较好地浮选硫化铜矿石。

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