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铜矿浮选添加石灰

发布时间:2018-02-13    文章来源:山东浮选机厂家    作者:lynn

石灰的有效成份为CaO,是由石灰石在900—1200℃条件下煅烧而得。石灰有强烈的吸水性,与水作用后成为溶解度很小的氢氧化钙并产生大量热,其水溶液能进一步电离出钙离子(Ca2+)和氢氧根。熟石灰能与空气中的CO2反应生成CaCO3,在机底和管道中结垢。

石灰对浮选过程的影响主要表现在对浮选泡沫性质的影响。石灰本身是一种凝结剂,能使矿泥聚沉,在一定程度上能消除矿泥对矿颗附着的有害作用。当石灰用量适当时,可使泡沫保持一定的黏度而有适当的稳定性。如严重过量时,会促使微细粒凝结于泡沫中,使泡沫黏结膨胀,甚至跑槽,造成操作混乱、分选指标下降,与此絮凝矿泥现象加剧,因缺乏选择性,致使泡沫精矿中常夹带大量矿石细泥,影响精矿质量。

在硫化铜矿石无捕收剂浮选中,以石灰作为调整剂取得了很好的效果,并显示出它有利于调控矿浆pH和氧化还原电位(Eh),有利于铜-硫矿石的优先浮选,便于在工业生产上实施,有重要现实意义。然而,石灰在无捕收剂浮选中的作用机理并不十分清楚,本文将对此进行探讨。

试样。单矿物黄铜矿取自湖南湘东钨矿,黄铁矿取自广东云浮硫铁矿,经人工挑选,手捶碎至-3mm,入瓷球磨干磨,经干筛和水筛得到-0.075+0.045mm部分,用蒸馏水清洗滤后,放入真空干燥箱干燥、贮存,供试验用。每次试验前经超声波处理。

单矿物,据化学分析结果计算,黄铜矿样纯度为95.46%,黄铁矿样纯度为97.98%。实际矿样:斑岩铜矿取自德兴铜矿,浸染型铜矿取自白银铜矿,矽卡岩铜矿取自铜绿山。

药剂。丁基醚醇、丁基黄药为工业品级,CaO、CaCl2、NaOH,HCl、H2SO4等为化学纯。

仪器设备。单矿物及人工混合矿浮选用40ml挂槽浮选机。每次用样2g,加水15ml先经超声波处理5min,后移入浮选槽,按顺序加药搅拌1~2min,浮选5min。实际矿石浮选用单槽浮选机,1.5L粗选、0.5L精选。磨矿用实验室锥型球磨机。超声波清洗器为CQ50型。pH测定用pHS-2型酸度计。ζ电位测定仪器为日本产显微电泳仪和DDS-11型电导仪。矿浆氧化还原电位(Eh)用光亮铂电极和饱和甘汞电极组成的电极对及pHS-29型酸度计mV档测定。光电子能谱XPS检测设备为英国产ESGALAMK = 2 * ROMAN II型XPS仪。

在无捕收剂选浮中,用石灰调节pH时的矿浆氧化还原电位(Eh)不同于用NaOH调节pH时的Eh,见图5、图6。石灰调节时,黄铜矿或黄铁矿矿浆在很宽的pH(从6.5到11)范围内Eh变化缓慢,电位较低,黄铜矿从320~230mV,黄铁矿从360~240mV,电位差100mV左右;而NaOH调节时,在相应的pH范围内Eh高,Eh变化大,黄铜矿从540~230mV,黄铁矿从570~270mV,电位差300mV左右。联系到图1、2,不难理解,用NaOH调节pH时对黄铁矿的抑制作用弱,这与Eh有关。因为图1中用NaOH调pH为10时的黄铁矿回收率与图2中用石灰调pH为7时的黄铁矿回收率相当,均为5%。而图5中用NaOH调pH为10时的Eh与用石灰调pH为7时的黄铁矿矿浆Eh相近,均为300mV,小于300mV时黄铁矿受抑制,大于300mV较好浮。而黄铜矿却能在很宽的Eh范围内很好浮,不受抑制。

在实际硫化铜矿石无捕收剂浮选中,也充分显示出石灰对Eh的调控作用,见图7。当石灰用量为0时,矿浆电位变化很大,从几十mV很快上升到425mV,而后又下降到300mV,再上升至360mV,选别指标较低,铜回收率92.0%。石灰用量从500g/t增至2000g/t,氧化还原电位从365mV降到260mV,但基本上都在适合于硫化铜矿石无捕收剂浮选的范围内。用量为1000g/t时,氧化还原电位为315~325mV,非常稳定。此时,铜精矿品位19.57%、回收率96.1%,两者都比较高。

分别用Ca0和NaOH调节矿浆pH时,黄铜矿、黄铁矿表面的ζ电位见图8。很明显,用CaO时黄铜矿和黄铁矿的表面ζ电位都比用NaOH时的ζ电位高。尤其是CaO对黄铁矿的表面ζ电位影响更大,在pH 11以后,电位由负变正。而用NaOH时,两矿物表面ζ电位均随pH增大而继续下降。显然是,Ca2+的存在与否对pH-ζ的关系有影响。图9进一步说明,随着Ca2+浓度增加,黄铁矿的表面ζ电位变化大,浮选回收率的下降也很大;而黄铜矿的ζ电位变化较小,浮选回收率很高,保持不变。

在实际铜-硫矿石浮选试验中(见图12),也充分显示出以石灰为调整剂、丁基醚醇为起饱剂的无捕收剂浮选铜的上浮速度快,硫(化铁)的浮选速度慢,5min时铜的无捕收剂浮选回收率高于95%,而有捕收剂浮选铜回收率低于90%。硫浮选速度差别更大,无捕收剂浮选5min硫回收率低于60%,20min仍低于65%。

据浮选速率模型Rt=Rm (1一1/kt) {1-exP(-kt) }(式中Rt是t时间内的累计回收率,Rm是时间无限长时的最大回收率,k是一阶浮选速率常数)预测,无捕收剂浮选硫的最高回收率仅为66.1%;而有捕收剂浮选5min,硫回收率大于60%,20min时近90%,预测最高可达100%。可见,在无捕收剂浮选中,石灰对铜-硫分离的效应更加显著。

*:是第一段一次粗选,一次扫选,第二段一次粗选一次扫选,二次精选闭路试验;

很明显,各种类型的硫化铜矿石都能实现无捕收剂浮选,获得与有捕收剂浮选相同的指标。其中含铜1.88%的浸染状铜矿石无捕收剂浮选小型闭路试验,获得铜精矿品位21.15%、回收率95.3%;含铜0.50%的斑岩铜矿有捕收剂浮选小型闭路试验,获得的铜精矿品位是20.23%,回收率是84.65%,而无捕收剂浮选闭路试验的铜精矿品位24.36%,回收率为84.48%。两者回收率相同,无捕收剂浮选精矿品位比有捕收剂浮选还高出4%。

以上研究表明,石灰在无捕收剂浮选中对黄铜矿和黄铁矿的回收率、矿浆氧化还原电位、浮选pH值、矿物表面ζ电位等的影响都不同,而且很有利于铜-硫浮选分离。为什么会不同?石灰与黄铁矿和黄铜矿作用的产物是什么?采用光电子能谱(XPS)对CaO作用前后的黄铁矿和黄铜矿表面进行检测,发现,两者与CaO作用的产物完全不同(见表2):在黄铁矿表面的产物主要是 Ca2+(结合能为345.5 eV和349.0 eV)和Ca(OH)+(结合能为348.0 eV和351.5 eV);在黄铜矿的表面产物主要是CaS04(351.5 eV和355.0 eV)。

XPS检测的扩展图见图13。其机理可能是:在CaO溶液中,黄铁矿表面吸附大量Ca2+,随后又吸附溶液中的OH-,在其表面生成亲水的物质CaOH+,而在黄铜矿表面生成CaSO4,可能与黄铜矿表面氧化生成的SO42-有关。

1. 在无捕收剂浮选中,黄铜矿能在很宽的pH(<12)范围内保持很高的回收率,儿乎不受石灰的影响,而黄铁矿则随pH升高而受到抑制。CaO调节pH的抑制效果比NaOH更加明显,受抑制的pH下限更低(pH>7),即黄铁矿的抑制不仅取决于pH,还取决于Ca2+。

2. 无捕收剂浮选不仅需要适宜的pH,还需要适合的矿浆氧化还原电位,石灰既能调节pH,又能调节和稳定Eh,使之更有利于硫化铜矿石无捕收剂浮选。

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