图1 抑制剂对金堆城钼矿石抑制铜效果
图2 抑制剂对栾川钼矿石抑制铜效果
图3 抑制剂对栾川钼矿石抑制铜效果[next] 对不同矿石,对不同铜矿物,所需抑制剂种类和用量也不同,下面将对几种药剂分别作介绍。 1)氰化物;主要指氰化钠和亚铁氰化钠。氰化钠是铜、锌、铁硫化矿物的良好抑制剂.在主产钼矿精选段、铜-钼精选段广泛应用。 制造氰化钠的主要原料有电石(CaC2)、碳(C)、食盐(NaCl)和烧碱(NaOH)。电石粉经萤石(CaF2)或氯化钙(CaCl)催化,在800~900℃焙烧并与氮气反应,生成氰氨基化钙: | CaF2+N2 | △ | CaCN2+290kJ |
| → | ||
| CaCN2+C+2NaCl | △ | NaCN+CaCl2 |
| → | ||
| Ca(CN)2+C | △ | Ca(CN)2 |
| → | ||
图4 几种硫化矿物临界接触角
图5 几种硫化物的接触曲线 显然,用氰化钠抑制不同铜矿物,所需CN-离子临界浓度的顺序为:黄铜矿<斑铜矿<铜蓝<辉铜矿。其中黄铁矿或含铁的铜矿物(黄铜矿、斑铜矿)只需较少氰化物就能被抑制。反之,不含铁的次生铜矿物(铜蓝、辉铜矿)欲被抑制,所需氰化物用量很大。这或许与含辉铜矿、铜蓝的矿浆中,Cu+、Cu2+离子浓度较大,要消耗较多的CN-离子。同时,随溶液中Cu+、Cu2+离子浓度降低,矿物表面铜可继续溶解,进入矿浆(氰化钠溶液能很好溶解辉铜矿和铜蓝,常被用作从钼精矿中浸除辉铜矿的浸液,以生产高纯钼精矿)。 所以,铜-钼分选时,常采用氰化钠抑制黄铜矿和斑铜矿。若欲抑制的铜矿物是辉铜矿或铜蓝时,则须另选用其它抑制剂,一般不采用氰化钠。 用氰化钠同时抑制黄铜矿、黄铁矿时,若捕收剂系低级黄药,黄铁矿比黄铜矿易抑制;反之,捕收剂为丁基以上的高级黄药,黄铜矿比黄铁矿易被抑制。 氰化钠抑制能力强,应用广泛,可单独使用,也可与其它抑制剂合用。在抑制铜矿物时,氰化钠用量约为10~l00g/t,通常为20~50g/t。我国金堆城钼业公司在钼精选段,往往要加入50~60g/t氰化钠,可获取含铜小于0.5%的合格钼精矿。杨家杖子矿务局的钼精选段,在加入氰化钠的同时,还加入磷诺克斯药剂,共同抑制各种非钼硫化杂质。栾川钼矿的钼精选段,在加入氰化钠的同时,还加入硫化钠,共同抑制铜矿物。在许多铜-钼选厂,在铜-钼分离后的钼精选段还要加少量氰化钠,进一步降低浮选精矿中的铜含量。 但是,氰化钠剧毒,尽管对废水可进行次氯酸钠或漂白粉(次氯酸钙)处理,它对环境的危害依然影响到它的推广和应用。 除氰化钠外,常用的氰化抑制剂还有亚铁氰化钠、铁氰化钠和锌氰化钠。它们都是含氰的络合物。 亚铁氰化钾又叫黄血盐,铁氰化钾又叫赤血盐。作为抑制剂使用的通常是它们的钠盐。[next] 亚铁氰化钠(Na4[Fe(CN)6])是向含有Fe2+离子的溶液中添加氰化钠后的产物。在碱性介质中它比较稳定,但在酸性介质中却很易被氧化。生成铁氰化钠: 4Na4[Fe(CN)6]+O2+2H2O ←→ Na3[Fe(CN)6]+4NaOH [Fe(CN)6]4+、[Fe(CN)6]3+络离子比较稳定,铬离子离解常数很低,据高登(Gaudin)资料,其Ka为:| 络离子 | 离解常数(Ka) |
| Fe(CN)63-(正铁) | 10-42 |
| Fe(CN)64-(亚铁) | 10-35 |
| Zn(CN)42-(正铁) | 1.2 ×10-18 |
图6 HS-浓度与方铅矿回收率、PH关系 通常认为,硫化矿物浮选时,矿物表面会生成元素硫,H.H.叶利谢耶夫(Eлйceeb)发现矿物表面相当一部分元素硫是在磨矿阶段形成的,并随矿物的氧化过程而愈趋稳定。硫的生成可能是S2-氧化产物:S2-—2e→S0。事实证明,提高矿物表面元素硫的含量,可以提高矿物可浮性。 J.赖亚在论著中认为,在一定浓度下,HS-离子可能起着还原剂的作用,它能使硫化矿物表面已氧化生成的元素硫还原,使矿物失去浮游活性而被抑制。 但是,尽管许多资料都报道了硫化矿物表面因氧化而存在元素硫,可对硫氧化产物在矿物表面或溶液中的形态测定还很困难,因此,HS-离子是阻碍或是破坏硫化矿物的疏水性,至今尚无定论。 通常还认为HS-离子可分解、破坏硫化矿物表面的疏水性捕收剂覆盖膜,使矿物可浮性降低而受抑制。1972年,希赫曾对铜、铅、铁的黄原酸盐及其氧化产物作了初步研究,评述了该分解过程的动力学关系,以及温度、pH值和硫化钠添加量对该过程的影响。 重金属硫化物可浮与被抑制的界限,取决于捕收剂和硫化钠的浓度及pH值。矿物不同,抑制所需的硫化钠量也不同。瓦克与考克斯研究结果见图7。
图7 几种硫化矿的接触曲线(Na2S·9H2O) 从这几种硫化矿物接触角曲线变化可见,它们对硫化钠抑制剂的敏感程度顺序为:方铅矿>黄铜矿>斑铜矿>铜蓝>黄铁矿>辉铜矿。拉斯特(Last)也指出:捕收剂浓度愈高,区分浮游与不浮游的临界HS-离子浓度也愈高。为降低铜-钼分离时硫化钠的用量,通常在分选前要对混合精矿浓缩、脱药并用新鲜水调浆,以便降低介质中捕收剂浓度。 C.H.米特罗凡诺夫等人已证实S2-离子在辉钼矿表面上的吸附远比在辉铜矿表面的吸附低得多。随pH值升高,S2-离子在辉钼矿表面的吸附进一步减少,在辉铜矿表面的吸附进一步增强。 因此,硫化钠实际上可抑制除辉钼矿外,几乎所有的硫化矿物。在用烃油捕收辉钼矿时,只要介质保持必要的硫化钠浓度,使用硫化钠可有效地抑制非钼硫化矿物杂质。 硫化钠具有还原性,铜-钼混合精的氧化铜或介质中的溶解氧,都可能使硫化钠氧化而失效。所以,当物料中氧化铜升高或矿浆中溶解氧量增加,都会加大硫化钠的消耗。 硫化钠用量在500~5000g/t 间,通常为1000~3000g/t。 硫化钠在浮选介质中,随作用时间延长,损耗加快,作用减弱。为此,通常将所需硫化钠分批、分段加入浮选过程中。 硫氢化钠(NaHS)、硫化铵((NH4)2S)与硫化钠(Na2S)水解反应和水解产物基本一致。而NaHS的水解,会产生更多HS-离子;(NH4)2S水解除产生HS-离子外,还会产生(NH4)+离子。NH4+离子可与溶液中Cu+、Cu2+离子生成稳定的铜氨络离子,减少Cu+、Cu2+离子对要抑制矿物的活化,还能与辉钼矿表面吸附的MoO42-、HMoO4-生成可溶(NH4)2MoO4而“清洗”辉钼矿表面,提高可浮性。 几种硫化物中Na2S、 NaHS往往用于抑制黄铜矿及方铅矿等,(NH4)2S,由于NH4+的作用,还可用于抑制辉铜矿。[next] 硫化物亦为剧毒药品,但相对氰化钠则毒性小得多。所以,自1933年墨西哥卡拉内阿铜-钼选厂用硫化钠代替氰化钠抑制铜矿物以来,前苏联铜-钼选厂广泛采用硫化钠作铜矿物抑制剂。我国栾川钼矿合用硫化钠与氰化钠;宝山铜矿、闲林埠铁钼矿也都采用硫化钠抑制铜矿物等硫化杂质。1950年,巴格达德采用硫化钠与诺克斯药剂合用进行铜钼分离;米申、皮马采用硫氢化钠与硫化钠合用分离铜-钼;平托瓦利采用诺克斯与NaHS、NaCN合用分离铜-钼;直布罗陀采用NaHS、(NH4)2S与NaCN合用进行铜-钼分离。 据Л·M·涅娃耶娃统计,全世界主要的铜-钼矿山,单独或混合采用硫化物以分离铜-钼的选厂占了45%左右,近似一半。 (3)诺克斯药剂:诺克斯(Nokes)药剂是50年代由诺克斯、魁格累研制的一种非钼硫化矿物抑制剂。它对抑制铜、铁、铅……的硫化矿物极为有效。它们反应快,只需加入矿浆槽,经短期的搅拌,既能使铜、铁、铅……的硫化矿物受到抑制,而辉钼矿可浮性又不受影响。 常见的诺克斯药剂有两种:磷诺克斯(P-Nokes)与砷诺克斯(As-Nokes)。 磷诺克斯(P-Nokes)的商品名称为LR-744,系由五硫化二磷(P2S5)与烧碱(NaOH)反应的产物。反应可能生成一系列的硫代磷酸盐。还会生成Na2S、NaHS,甚至H2S: (1)P2S5+l0NaOH=Na2PO2S2+Na3PO3S+2Na2S+5H2O (2)P2S5+5NaOH=2 Na2PO2S2+H2S (3)H2S+NaOH=NaHS+H2O P2S5,为淡黄至绿黄色晶体,在空气里燃点较低(约300℃),受摩擦也会着火: 2 P2S5 + 15O2=2 P2O5+10SO2 P2S5具强吸湿性,在湿空气中也会水解: P2S5+5 H2O=P2O5+5H2S 使产品常代有硫化氢的臭味。 磷诺克斯通常在应用前再配里。P2S5与NaOH反应会释放大量热量,当高浓度相遇还会骤燃甚至爆炸。所以,配置时须先将NaOH配成10%~20%溶液,再将P2S5缓慢加入并不断搅拌,使之溶解。 P2S5在pH不太高时易反应放出H2S气体,所以NaOH添加量应比理论值高。通常NaOH:P2S5约为1.5~2.5:1,且以2~2.5:1为佳。 磷诺克斯的用量比硫化物少,作用时间稍长,而广为应用。它的抑制机理可能是硫代磷酸根PO2S23-、POS32-吸附在铜矿物表面,既阻止捕收剂的吸附,又形成亲水的、溶度积很低的硫代磷酸铜,从而达到抑制硫化铜的目的。 砷诺克斯(As-Nokes)的商品名称为Anamol-D,为砒霜(As2O3)与硫化钠的反应产物。砒霜(As2O3)剧毒。由lmol As2O3与llmol Na2S配成的砷诺克斯药剂,也是许多非钼硫化物的有效抑制剂。因反应中仅26.5%的Na2S发生反应,所以加过量硫化钠很必要,常按1:3~4重量比例配置。 砷诺克斯的抑制机理也是由硫代砷酸盐在硫化铜矿表面形成亲水难溶硫代砷酸铜,使矿物受到抑制。 两种诺克斯相比,磷诺克斯更适于含铁的铜矿物(如黄铜矿等)的抑制;砷诺克斯则适于次生铜矿物(如辉铜矿等)的抑制。 诺克斯药剂具有瞬时作用,宜直接加入浮选槽内,它消耗快,易被矿浆中氧所氧化,故宜分批加药。矿浆pH值宜在8.5以上。 据博恩介绍,在克莱麦克斯应用中发现,诺克斯与氰化钠合用较好。 诺克斯药剂用量为1.5~4.5kg /t。 (4)充氮工艺:硫化物与诺克斯药剂应用中,S2-离子或HS-离子是还原剂,很容易被选矿介质或所充空气中的氧所氧化,反应为:2S2- + O2 + 2H2O → 4OH- + 2S↓ 2HS- + O2 → 2OH- + 2S↓[next] J. F.狄兰尼发现,采用氮气代替空气充入矿浆作为气泡介质,可避免上述反应,减少药剂浪费。试验是用双峰铜-钼选厂的铜钼混合精矿。试料含铜31.9%、钼0.51%。铜-钼分离所用铜矿物抑制剂为砷诺克斯。当用空气或氮气作气泡介质时浮选效果见图8及图9。
图8 充入气体对抑制铜矿物的影响(双峰铜-钼分选)
图9 充入气体对矿浆电位影响(双峰铜-钼分选) 图8及图9注如下表 | 序号 | 充气 | Nokes(g/t) |
| A | 空气 | 5.3 |
| B | 空气 | 7.7 |
| C | 空气 | 10.7 |
| D | 空气 | 16.5 |
| E | 氮气 | 3.8 |
| F | 氮气 | 6.5 |
| Aero666添加量 | 活性炭添加量(g/t) | 钼精矿品位(%) | 钼精矿回收率(%) | ||
| Mo | Cu | Mo | Cu | ||
| 25 | 100 | 57.7 | 0.15 | 88.3 | 1.4 |
| 50 | 500 | 56.9 | 0.08 | 89.6 | 0.7 |
| 50 | 250 | 55.7 | 0.39 | 88.7 | 3.4 |
| 50 | 100 | 57.2 | 0.23 | 96.1 | 2.3 |
| 100 | 130 | 57.6 | 0.11 | 86.7 | 1.0 |
图10 巯基乙酸浓度变化
图11 不同接触时间巯基乙酸浓度下降率
图12 被巯基乙酸溶解的辉铜矿
图13 与辉铜矿搅拌后各种药剂浓度[next] 显然,巯基乙酸抑制辉铜矿时,辉铜矿表面会吸附一层巯基乙酸根离子。被吸附在矿物表面的巯基乙酸再与溶液中的巯基乙酸反应,生成双巯基乙酸。吸附在辉铜矿表面的巯基乙酸或双巯基乙酸都是很亲水的,它们在矿物表面形成水膜,使辉铜矿受到抑制。 巯基乙酸在黄铜矿表面的吸附见图14,在加入巯基乙酸搅拌后的黄铜矿表面,出现了与巯基乙酸相同的红外谱线。
图14 巯基乙酸钠与黄铜矿吸附前后红外光谱图 西北有色金属研究院与金堆城合作,在金堆城一选厂(500t/d)钼精选段采用巯基乙酸钠抑制非钼硫化杂质,取得了可喜结果。 巯基乙醇(HSCH2CH2OH)也可作铜、铁等硫化杂质的抑制剂,据戈德满资料,采用巯基乙醇作铜-钼分离,钼回收率可达97.2%,尾矿(铜精矿)含铜29.9%,含铁9.38%。 国外报道过巯基类的低分子有机抑制剂还有硫代丙三醇、胆碱黄药等,但抑制效果似乎比不上巯基乙酸钠。 前苏联研制了羟烷基二硫代氨基甲酸盐(Д-1)与烷基硫氨基甲酸盐(Д-2)并用诸于生产。Д-1与Д-2都有着亲固的官能团(X)和新水基(Г)再由很短的烃基(P)相连,构成X—P—Г型的结构。 用Д-1、Д-2或Na2S进行铜钼分离结果见表2。 表2 Д-1、Д-2与Na2S进行铜钼分离的效果 | 抑制剂 | 耗量(g/t) | 浮选时间(min) | 产品 | 产率 | 品位(%) | 回收率(%) | ||
| Mo | Cu | Mo | Cu | |||||
| Д-1 | 500 | 3.0 | 精矿尾矿原矿 | 9.6090.40100.00 | 1.9400.0150.200 | 14.8519.4018.97 | 93.406.6100.0 | 7.592.5100.0 |
| Д-1 | 1000 | 4.0 | 精矿尾矿原矿 | 10.2089.90100.00 | 1.8000.0260.207 | 17.1018.6018.44 | 88.911.1100.0 | 9.590.5100.0 |
| Д-2 | 100 | 15.0 | 精矿尾矿原矿 | 14.9785.03100.00 | 1.2900.0170.210 | 15.8017.1016.90 | 93.07.0100.0 | 14.086.0100.0 |
| Д-2 | 200 | 15.0 | 精矿尾矿原矿 | 9.0690.94100.00 | 2.1900.0220.218 | 15.0017.4017.18 | 90.99.1100.0 | 7.692.4100.0 |
| Na2S | 3800 | 3.0 | 精矿尾矿原矿 | 6.2793.73100.00 | 2.6800.0140.198 | 13.1518.1017.76 | 90.39.7100.0 | 4.995.1100.0 |






QQ交流群

