铜铅硫化矿分选的研究

    通过吸附密度测定，研究了水玻璃对方铅矿的抑制机理。水玻璃的抑制作用与它阻止或降低捕收剂的吸附有关，它能完全阻止硫羰酯在方铅矿上的吸附，而不能完全阻止丁基黄药的吸附，表明捕收剂和抑制剂之间存在着弱-弱、强-强匹配现象。

    一、前言

    铜铅分离是复杂硫化矿选矿的主要难题之一。用氰化物抑铜浮铅或重铬酸盐抑铅浮铜是生产实践中常用的两种典型的铜铅分离方案。可是，氰化物和重铬酸盐均为剧毒药剂。随着对环境保护的日益重视，它们的使用受到了限制，致使铜铅分选指标下降。因此，许多研究者从寻找无毒抑制剂、高选择性捕收剂和强化浮选过程的方法等方面对铜铅分离进行了研究。

    硫羰酯是一类硫化矿的高选择性捕收剂，在生产实践中已有初步应用。使用结果表明它具有选择性好、用量低和兼有起泡性等优点。尽管如此，目前硫羰酯仍主要使用于硫化铜矿与硫化铁矿的分离，在铜铅分离中，仅美国、加拿大和澳大利亚的少数选矿厂成功地应用了硫羰酯，且其中多数是将它和黄药等离子型药剂混合使用。据我们分析，难以推广应用这类药剂的原因可能有下列三种：

    （一）在处理复杂硫化矿时，特别是处理含有多种金属致密共生的矿石时，即使应用这类药剂，要进行有效分选也必须使角适当的调整剂。硫羰酯的特性有别于黄药，如果把与黄药配合的调整剂不加研究地直接同该类药剂配合使用，难以获得满意的结界。从国外成功应用硫羰酯分离铜铅和铜锌混合精矿的实践来看，硫羰酯一般与弱的抑制剂配合便用。美国蒙格芒特选矿厂，用Z-200作捕收剂分离铜铅混合精矿时，石灰就能有效地抑制方铅矿，加拿大纳尼维克选矿厂和布沦瑞克矿冶公司选矿厂均用糊精作为方铅矿的有效抑制剂，糊精用量仅40g/t左右。布卢希尔选矿厂用Z-200分离铜锌时单独用亚硫酸钠就可抑制闪锌矿。石灰、糊精和亚硫酸钠均为弱的抑制剂。

    可是，用黄药作捕收剂时，以上抑制剂的效果都很差，只有在较高用量下才而明显的抑制效果。苏联西利阿诺夫选矿厂用黄药分离铜铅混合精矿时，用FeC1₃和Na₂S₂O₃抑铅，FeCl₃用量高达8kg/t，Na₂S₂O₃用量高达2kg/t。广西河山铅锌矿用水玻璃合剂作抑制剂分离铜铅混合精矿时，合剂用量在12kg/t精矿以上。用黄药类离子型捕收剂时还未见到单独用石灰作方铅矿的抑制剂。以上事实表明捕收剂和抑制剂之间存在着一定的匹配关系。按竞争吸附学说，抑制剂与金属离子化合物的溶度积和捕收剂与金属离子化合物的溶度积之比必须适中，当它过大时，会引起捕收剂用量的增加或失效，过小时，抑制效果差。另外，如果捕收剂的捕收能力强，则它能产生强疏水性的矿物表面，因而需要强的亲水性来平衡而使矿物抑制，即要用强的抑制剂或大的抑制剂用量。写此相反，如果捕收剂的捕收能力弱，则一般只能产生弱疏水性的矿物表面，因而只需弱的亲水性来平衡，氰化物和重铬酸盐是两类强抑制剂，它们与化学活性低的硫羰酯配合使用可能引起捕收剂用量的增加，甚至失效。羰甲基纤维素和水玻璃等弱的抑制剂与化学活性大的黄药类捕收剂配合使用，抑制效果比较差。如果将它们与硫羰酯配合使用，可能提高它们的抑制效果或降低其用量。这里我们采用强（捕收）-强（抑制）与弱一弱匹配这种用语来概括这一思想。

    （二）药剂之外的其它条件（如流程结构，搅拌充气等）的相应配合。

    （三）硫羰酯作用机理的研究较少。机理不清楚，生产过程的控制具有一定的盲目性。

    由此可见，要推广应用硫羰酯必须寻找与它配合的调整剂和工艺条件以及研究其作用机理。

    本文探索用弱的抑制剂一水玻璃与硫羰酯配合进行铜铅分离，研究水玻璃的抑制机理，说明捕收剂和抑制剂之间的匹配关系。

    二、试验方法

    （一）矿样

    试验所用纯矿物黄铜矿采自河北涞源铜矿，方铅矿采自水口山铅锌矿。粗粒级纯矿样分批瓷磨，湿筛，所需粒级（-200+400目）在真空干燥箱中干燥。干燥后的试样存放于干燥器中备用。矿物纯度按主要元素含量计算，其纯度为：

    黄铜矿   含铜31.26%   纯度90.29%

    方铅矿   含铅84.64%   纯度97.74%

    （二）药剂

    所用捕收剂均为工业品。丁基黄药（BuX，butyl xanthate）为株洲选矿药剂厂产品，纯度约85%：乙基氨基硫逐甲酸异丙酯（Z-200，ethyl isopropyl thionocarbamate）为沈阳矿冶研究所产品，纯度大于90%；二乙基氨塞二硫代甲酸腈乙酯（E105.diethyl Propyluitrite dithiocarbamate）为白银药剂厂产品，纯度约80%；丁基黄原酸腈乙酯（OS-43，butyl propyluitrite xanthic ester）为昆明冶金所产品，纯度较低，约60-80%。水玻璃（WG，Water glass）为工业品，模数为2.3。其它药剂均为分析纯试剂，起泡剂为正辛醇（OA，octyl alcoh ol）。试验均用一次蒸馏水。

    （三）矿样的处理

    试验之前矿样经超声波清洗5分钟。所用仪器为CQ50超声波清洗器。

    （四）浮选试验

    浮选试验在50m1挂槽式浮选机中进行。黄铜矿浮选每次用矿样2g。方铅矿浮选每次用矿样3g，人工混合矿分离用矿样4g（黄铜矿：方铅矿＝1︰1）。蒸馏水50ml，浮选机叶轮转速1600转/分，刮泡4分钟。

    （五）吸附密度测定

    应用751型分光光度计测定矿浆浓液中捕收剂的残余浓度，间接确定捕收剂在矿物表面的吸附密度。测定时固液比（重量比）为6︰50，捕收剂的初始浓度为10mg/1。矿物和药剂作用3小时。在作用过程中用玻璃棒间断搅拌矿浆、保证矿粒和药剂充分作用。

    三、试验结果及讨论

    （一）硫羰酯对黄铜矿和方铅矿的浮选活性

    图1和2分别表示用BuX、Z-200、E105和OS-43四种药剂作捕收剂时，黄铜矿和方铅矿的上浮率与pH的关系。结果表明：

    1、硫羰酯对黄铜矿的捕收能力略低于丁基黄药。当BuX，Z-200，OS-43和E105用量均为5mg/l时，黄铜矿的上浮率约分别为90%，85%，85%和75%；

    2、硫羰酯对方铅矿的捕收能力远弱于丁基黄药。用丁基黄药作捕收剂时，方铅矿在试验的整个pH范围内均易浮，用量为5mg/l时，方铅矿的上浮率超过92%；用硫羰酯时，方铅矿仅在pH=9附近具而弱的可浮性。在pH=9时，当Z-900，OS-43和E105的用量为5mg/l时，方铅矿的上浮率约分别为60%，62%和38%。

    总之，硫羰酯的选择性高于丁基黄药。

    （二）水玻璃对黄铜矿和方铅矿可浮性的影响

    在添加及不添加铜离子时，水玻璃对方铅矿浮选行为的影响如图3和图4所示，对黄铜矿可浮性的影响如图5所示。图中所示结果表明：

    1、与用丁基黄药作捕收剂时相比，用硫羰酯时水玻璃对方铅矿而强的抑制作用。用Z-200作捕收剂时，水玻璃在弱碱性条件下乙能而效地抑制方铅矿，而用丁基黄药时，当pH＞11时水玻璃才能而效地抑制方铅矿，水玻璃在pH=6附近对方铅矿产生极好的抑制效果；

    2、铜离子的存在降低了水玻璃对方铅矿的抑制效果，此时为了有效地抑掉方铅矿必须提高矿浆pH；

    3、不论是用丁基黄药还是用Z-200作捕收剂，水玻璃对黄铜矿的可浮性基本上无影响。显然，用硫羰酯-水玻璃药方代替丁基黄药-水玻璃药方可能改善铜铅的分离效果。

    （三）人工混合矿的分离

    在单矿物浮选研究的基础上试验了铜铅人工混合矿的分离。分选指标按浮选泡沫产品的化验值计算。分离时水玻璃用量90mg/l，调浆3分钟。如图6所示的分离结果表明用Z-200分离铜铅的效果最佳，OS-43和E105次之，丁基黄药最差。为了更清楚地说明各药剂的差异，用高登选择性指数i=εCu/εPb和黄铜矿的回收率表示分选效果。在pH=10.60时人工混合矿的分选指数如表1所示。

表1  人工混合矿分选指数

    表中的数据表明各种药剂分离铜铅混合矿的选择性顺序为：Z-200＞OS-43＞E105＞BuX，预计Z-200-水玻璃是铜铅分离的良好药方。如果用该药方成功地代替氰化物抑铜浮铅和重铬酸盐抑铅浮铜的两种常用的铜铅分离方案，则可望解决生产实践中药剂费用高，毒性大等问题。水玻璃具有来源广、制备容易、价格低和毒性小等优点。

    （四）水玻璃对捕收剂在方铅矿上吸附的影响

    为了讨论水玻璃抑制方铅矿的机理，研究了它对硫羰酯（Z-200）和丁基黄药吸附的影响，结果如图7，图8，图9和图10所示。图7和图8的结果表明，在有无铜离子存在的条件下Z-200在方铅矿上的吸附密度均较小，水玻璃能完全阻止它在方铅矿上的吸附，因而方铅矿完全被抑制。可是，在相同条件下，水玻璃尽管降低了丁基黄药的吸附密度，但其咐附密度仍然很大，特别是当铜离子存在时更是如此。因此，方铅矿不能完全被抑制。这表明：

    1、水玻璃抑制方铅矿与它在矿物表面吸附而阻止捕收剂吸附或降低其咐附密度有关。

    2、用硫羰酯作捕收剂时水玻璃对方铅矿的抑制效果比用丁基黄药时好，是由于硫羰酯的活性比丁基黄药低，其咐附受水玻璃的影响大。即捕收剂和抑制剂的合理匹配存在着弱-弱、强-强匹配现象。

    四、结论

    （一）硫羰酯-水玻璃有可能是铜铅分离的良好药方。

    （二）用硫羰酯作捕收剂时，水玻璃对方铅矿有足够的抑制效果，而用丁基黄药作捕收剂时仅有轻微的抑制性。

    （三）水玻璃能完全阻止硫羰酯在方铅矿上的吸附，不能完全阻止丁基黄药的吸附，表明捕收剂和抑制剂之间存在着弱-弱、强-强匹配关系。