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硫化钠对高冰镍中六方硫镍矿的抑制行为研究
2011-08-03
本文利用单矿物、人工混合矿和实际高冰镍矿石浮选分离试验, 研究和分 析了硫化钠(N a2S) 对高冰镍中六方硫镍矿(N i3S2)、辉铜矿(Cu2S) 浮选行为的影 响; 利用捕收剂在矿物表面的吸附量测定及N a2S 溶液中含S 组分分布图探讨了 N a2S 对N i3S2 矿抑制机理。结果表明, 在一定的用量范围内,N a2S 对N i3S2 矿有 较强的抑制作用, 可实现N i3S2 与Cu2S 矿的有效分离。
第 1 49 卷第 4 期 9 9 7 年 11 月 有色金属 NON FERROU S M ETAL S Vol. 49, No. 4 Novem ber 1 9 9 7 硫 化 钠 对 高 冰 镍 中 六 方 α硫 镍 矿 的 抑 制 行 为 研 究 邱 廷 省黄 开 国 ( 南 方 冶 金 学 院 , 赣 州341000) (中 南 工 业 大 学 , 长 沙 410083) 摘要   本 文 利 用 单 矿 物 、人 工 混 合 矿 和 实 际 高 冰 镍 矿 石 浮 选 分 离 试 验 , 研 究 和 分 析 了 硫 化 钠 (N a2S) 对 高 冰 镍 中 六 方 硫 镍 矿 (N i3S2)、辉 铜 矿 (Cu2S) 浮 选 行 为 的 影 响 ; 利 用 捕 收 剂 在 矿 物 表 面 的 吸 附 量 测 定 及 N a2S 溶 液 中 含 S 组 分 分 布 图 探 讨 了 N a2S 对 N i3S2 矿 抑 制 机 理 。 结 果 表 明 , 在 一 定 的 用 量 范 围 内 ,N a2S 对 N i3S2 矿 有 较 强 的 抑 制 作 用 , 可 实 现 N i3S2 与 Cu2S 矿 的 有 效 分 离 。 关 键 词高 冰 镍 , 硫 化 钠 , 浮 选   硫 化 钠 是 强 碱 弱 酸 盐 。作 为 浮 选 调 整 剂 , 除 合 金 后 制 成 粒 度 为 - 74Λm 的 试 样 , Cu 2 S 它 对 方 铅 矿 、 闪 锌 矿 、 黄 铜 矿 、 辉 铋 矿 等 均 有 抑 制 作 用 。 如 在 铜 钼 混 合 精 矿 分 离 和 钼 铋 混 是 高 冰 镍 浮 选 的 铜 精 矿 经 机 械 擦 洗 , 丙 酮 萃 取 , 盐 酸 清 洗 后 制 成 粒 度 为 - 74Λm 的 试 样 存 放 于 干 燥 器 中 备 用 。 其 多 元 素 分 析 结 果 为 (% ): 六 方 硫 镍 矿 : N i 67133, Cu 3172, Fe 1166, S 20175; 辉 铜 矿 ; N i 1137, Cu 70117, Fe 4153, S 22159。 合 精 矿 分 离 中 采 用 N a 钼 。 但 利 用 N a S 抑 制 N i Cu S 浮 选 分 离 还 未 见 报 道 。 本 文 利 用 纯 矿 物 、 人 工 混 合 矿 物 和 高 冰 镍 矿 石 试 验 , 对 N aOH 调 节 矿 浆 pH , N a S 及 N a S+ ZnSO 作 抑 制 剂 抑 制 N i 浮 选 的 行 为 进 行 了 研 究 , 在 一 定 的 用 量 范 围 内 , N a S 对 N i 较 强 的 抑 制 作 用 , 可 实 现 N i 与 Cu S 的 有 效 分 选 。 2 S 抑 铜 浮 钼 和 抑 铋 浮 2 3 S 2 实 现 N i 与 3 2 S 2 2 2 4 112药 剂 3 S 2 硫 化 钠 产 自 湖 南 南 县 八 一 化 工 厂 , 硫 酸 锌 产 自 广 州 化 学 试 剂 厂 均 为 分 析 纯 。 试 验 中 所 用 捕 收 剂 丁 基 钠 黄 药 和 乙 基 钠 黄 药 产 自 山 东 栖 霞 选 矿 药 剂 厂 , 亦 为 分 析 纯 。 pH 调 整 剂 氢 氧 化 钠 为 分 析 纯 试 剂 。 试 验 用 水 为 一 次 蒸 馏 水 。 2 3S2 有 3 S 2 2 1 试 样 、药 剂 和 实 验 方 法 1 11试 样 六 方 硫 镍 矿 和 辉 铜 矿 均 取 自 金 川 有 色 金 属 公 司 第 二 冶 炼 厂 。N i 是 镍 精 矿 经 反 射 炉 冶 炼 后 的 阳 极 产 品 , 经 破 碎 、瓷 球 磨 、磁 选 脱 113试 验 方 法 单 矿 物 试 验 及 人 工 混 合 产 物 浮 选 分 离 试 验 在 容 积 为 40m l 的 挂 槽 式 浮 选 机 中 进 行 。 浮 选 之 前 矿 样 先 经 超 声 波 处 理 5m in。 每 次 试 验 3 S 2 α 收 稿 日 期 : 1997- 04- 02; 修 回 日 期 : 1997- 04- 28 邱 廷 省 : 男 , 35 岁 , 副 教 授   1 8 有色金属 第 49 卷 矿 样 量 2g 浮 选 4m in。 高 冰 镍 的 浮 选 试 验 在 l 和 015l 的 单 槽 式 浮 选 机 中 进 行 。 每 次 试 验 试 样 量 350g, 按 搅 拌 → pH 调 整 剂 → 抑 制 剂 系 。 N i 3 S 2 浮 选 在 介 质 pH 在 7~ 10 范 围 内 较 1 难 被 抑 制 , 当 介 质 pH > 10 时 , N i 3 S 2 浮 选 易 被 N a N i 的 N a 2 S 抑 制 , 当 介 质 pH 达 1115 左 右 时 , → 捕 收 剂 → 起 泡 剂 的 程 序 调 浆 浮 选 。 3 S 2 2 基 本 失 去 可 浮 性 ; 而 Cu S 浮 选 在 图 示 2 S 用 量 下 , 在 整 个 介 质 pH 范 围 内 均 有 2 试 验 结 果 和 讨 论 较 好 的 可 浮 性 。 即 使 介 质 pH 值 达 1215 仍 有 较 高 的 上 浮 率 。 2 11N a 2 S 用 量 对 矿 物 浮 选 性 能 的 影 响 硫 化 钠 是 强 碱 弱 酸 盐 , 易 溶 于 水 并 水 解 , 2 - - - 在 水 中 形 成 S 、H S 、OH 等 。 它 是 许 多 硫 化 矿 物 有 抑 制 作 用 , 如 黄 铜 矿 、辉 铋 矿 。 但 未 见 N a 的 报 道 。 本 文 首 先 进 行 了 N a 镍 中 N i 浮 选 的 抑 制 性 能 研 究 。 图 1 为 N a 2 S 对 高 冰 镍 中 N i 3 S 2 浮 选 的 抑 制 行 为 2 S 用 量 对 高 冰 2 S 2 2 S 的 用 量 与 矿 物 可 浮 性 的 关 - 4 系 曲 线 (丁 基 黄 药 和 乙 基 黄 药 用 量 共 10 mo löl, 比 例 为 1 : 1) , 由 图 可 见 , N a N i 浮 选 性 能 的 影 响 与 用 量 有 关 。 当 N a 用 量 为 110~ 210组 10 mo löl 时 , 对 N i 2 S 对 2 图 2  N a S 存 在 时 , pH 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响 3 S 2 2 S   F ig12  The recovery as a function of pH in N a S pulp - 4 3 S 2 浮 - 2 4 选 有 一 定 的 活 化 作 用 , 用 量 大 于 210组 10 mo löl 时 , 对 N i 2 13Na 浮 性 的 影 响 由 图 3 (N a S 用 量 4组 10 mo löl, 丁 基 黄 药 和 乙 基 黄 药 用 量 共 10 mo löl) 可 见 , 当 N a S 存 在 时 , 随 ZnSO 用 量 的 增 加 , N i 的 可 浮 性 下 降 很 快 , 当 ZnSO 用 量 为 4组 2 4 S 与 ZnSO 混 合 使 用 时 , 对 矿 物 可 3 S 4 2 浮 选 开 始 受 到 抑 制 , 当 用 - 量 达 510组 10 mo löl,N i 的 可 浮 性 基 本 受 3 S2 - 4 2 2 到 抑 制 。 而 在 该 用 量 范 围 内 , Cu S 浮 选 的 可 - 4 浮 性 基 本 不 受 影 响 。 2 4 3 S 2 4 - 4 - 4 S 用 量 亦 为 4组 10 mo löl 时 , 1 0 mo löl,N a 2 3 2 N i S 浮 选 基 本 上 失 去 可 浮 性 , 比 较 图 1 及 2 图 1  Na S 用 量 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响   F ig11 The recovery as a function of N a 2 S do sage 2 2 12Na S 存 在 时 , pH 值 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响   4 2 图 3  ZnSO 和 Na S 混 用 时 , 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响 - 4 2 S 浓 度 4组 10 mo löl, 丁 基 - 4 由 图 2 (N a 黄 药 和 乙 基 黄 药 用 量 共 10 mo löl) 可 见 , 有 N a S 存 在 时 , 矿 物 的 可 浮 性 与 pH 存 在 密 切 关 F ig13  The recovery as a function of ZnSO do sage in N a S pulp 4 2 2 第 4 期 邱 廷 省 等 : 硫 化 钠 对 高 冰 镍 中 六 方 硫 镍 矿 的 抑 制 行 为 研 究 19 图 3 可 知 ,N a 2 S 与 ZnSO S 的 可 浮 性 只 稍 有 下 降 。 14人 工 混 合 矿 物 浮 选 分 离 试 验 在 单 矿 物 浮 选 试 验 的 基 础 上 进 行 了 人 工 4 混 合 使 用 具 有 更 强 含 铜 2918% , 含 镍 4115% , 含 硫 20146% , 含 铁 3141% , 主 要 金 属 矿 物 是 六 方 硫 镍 矿 、 辉 铜 矿 及 铜 铁 镍 合 金 等 。 为 了 进 一 步 确 定 各 因 素 的 最 佳 用 量 , 根 据 人 工 混 合 矿 物 分 选 试 验 的 抑 制 作 用 , 而 Cu 2 2 混 合 矿 物 浮 选 分 离 试 验 。 人 工 混 合 矿 物 为 辉 2 4 条 件 及 抑 制 剂 N a S 和 ZnSO 用 量 及 介 质 铜 矿 : 六 方 硫 镍 矿 = 1 ∶ 2。 其 中 含 Cu pH 值 三 个 主 要 因 素 对 选 别 指 标 的 影 响 , 并 在 各 因 素 条 件 试 验 的 基 础 上 进 行 了 精 选 条 件 试 验 。 在 由 此 确 定 的 各 因 素 最 佳 条 件 下 经 一 次 粗 选 , 一 次 扫 选 , 三 次 精 选 的 流 程 选 别 后 , 获 得 了 镍 精 矿 含 铜 216% , 铜 精 矿 含 镍 2 5187% , 含 N i 45134%。 分 选 试 验 流 程 和 采 用 的 药 剂 制 度 如 图 4 所 示 , 其 结 果 见 表 1。 3 18% , 铜 镍 精 矿 中 互 含 之 和 614% 的 较 佳 指 标 , 分 选 效 果 是 明 显 的 。 16Na S 和 N i 浮 选 的 抑 制 作 用 机 理 探 讨 N a S 对 硫 化 矿 物 的 抑 制 作 用 一 般 认 为 主 要 是 两 个 方 面 。 一 是 N a 2 2 S 3 2 2 [ 1 ] 2 S 水 解 产 生 - - H S , H S 排 除 硫 化 矿 物 表 面 吸 附 的 黄 药 , 同 时 本 身 又 吸 附 在 矿 物 表 面 增 加 矿 物 表 面 的 亲 水 性 ; 另 一 方 面 是 认 为 N a 2 S 起 抑 制 作 用 不 - 仅 仅 是 H S 吸 附 在 矿 物 表 面 而 引 起 , 还 应 与 图 4  人 工 混 合 矿 物 分 离 浮 选 流 程 2 -     F ig14  F lo tation separatin circuit ofof artifi2 cial com bined m inerals N a 2 S 电 离 产 生 的 S 有 关 , 如 在 方 铅 矿 中 加 S 和 黄 药 时 , 存 在 下 列 平 衡 入 N a 2 表 1  人 工 混 合 矿 物 浮 选 分 离 试 验 结 果 Table 1  The test results of flo tation separa2 tion w ith artificial com bined m inerals   因 PhX 2 的 溶 度 积 大 , 而 PbS 的 溶 度 积 含 量 产 品 条 % ) pH= 10 Cu N i pH= 11 Cu N i pH= 12 Cu N i ( 名 称 件 2- 小 , 当 加 入 N a 2 S 时 , S 浓 度 增 加 , 平 衡 向 左 铜 精 矿 镍 精 矿 68. 52 4. 40 69. 55 3. 44 69. 71 3. 38 3. 20 67. 36 2. 63 67. 33 2. 66 67. 54 移 动 , 使 得 附 着 在 矿 物 表 面 的 黄 药 脱 附 , 生 成 2 - - 新 鲜 的 表 面 , 而 矿 物 表 面 的 S 又 阻 碍 X 离 子 吸 附 , 从 而 使 N a2S 在 矿 物 表 面 产 生 抑 制 作 用 。 为 了 弄 清 N a S 对 N i 浮 选 的 抑 制 行 为 , 测 定 了 有 无 N a S 存 在 时 , N i 浮 选 表 面 的 黄 药 吸 附 量 。 结 果 如 表 2 所 示 。 结 果 说 互 含 之 和 7. 60 6. 07 6. 04 2 3S2   由 表 1 可 见 , 矿 浆 pH 值 1110, 采 用 S 和 ZnSO 作 抑 制 剂 , 丁 基 黄 药 和 乙 基 和 N a S 的 用 量 分 别 2 S 3 2 N a 2 4 黄 药 作 捕 收 剂 , 当 ZnS0 4 2 - 4 明 : N a 2 S 的 存 在 阻 碍 了 黄 药 在 N i 3 S 2 浮 选 表 为 4组 10 mo löl 时 , 可 使 人 工 混 合 矿 物 得 到 较 完 全 分 离 , 可 取 得 铜 精 矿 含 Cu 69155% , 含 N i 3144%; 镍 精 矿 含 N i 67133% , 含 Cu 2 - - 面 的 吸 附 , 主 要 原 因 可 能 是 S 、H S 在 矿 物 2 表 面 产 生 了 竞 争 吸 附 。 从 N a S 溶 液 含 硫 组 [ 2 ] 分 的 分 布 图 中 (图 5) , 也 可 以 看 出 , 当 介 质 2 163%; 互 含 之 和 为 6107% 的 较 佳 指 标 。 15高 冰 镍 浮 选 分 离 试 验 - pH = 1110 时 左 右 时 , 其 优 势 组 分 是 H S 和 2 2 - S 。 而 在 一 定 的 用 量 时 对 N i 起 活 化 作 用 3 2 S 试 样 取 自 某 有 色 金 属 公 司 冶 炼 厂 , 其 中 2 的 原 因 可 能 是 N a S 为 还 原 剂 。 可 调 节 矿 浆 2 0 有色金属 第 49 卷 表 2  矿 物 表 面 的 吸 附 量 测 定 结 果   Table 2  The adso rp tion capacity m easurem ent results of xanthate on m inerals N a2S 用 量 molöl) 加 入 黄 药 量 矿 物 表 面 黄 药 (molöl) 矿 浆 pH 值 ( 吸 附 量 mol 3106组 10- 5组 10- 6 6 0 1110 1110 组 10- 4 5组 10- 6 4105组 10 - 6 4 电 位 , 此 时 的 矿 浆 电 位 条 件 正 好 有 利 于 N i 3S2 [ 3 ] 的 浮 游 。 据 研 究 N i 的 可 浮 性 不 但 与 介 质 3S2 pH 值 有 关 , 与 电 位 亦 密 切 相 关 。 图 5  硫 化 钠 溶 液 中 , 含 S 组 分 的 分 布   F ig15  The distribution of sulphide as a func2 tion of pH in N a S so lution 2 3 结 语 从 单 矿 物 试 验 结 果 及 人 工 混 合 矿 物 浮 选 分 离 试 验 研 究 表 明 , 在 适 当 的 介 质 pH 值 条 件 下 , N a S 对 N i 具 有 较 强 的 抑 制 作 用 , 与 ZnSO 混 合 使 用 效 果 更 佳 , 可 实 现 高 冰 镍 中 Cu S 与 N i 有 效 分 选 。 N a S 抑 制 N i 3S3 2 的 主 要 原 因 可 能 是 N a S 的 水 解 和 电 离 产 生 - 2- 的 H S 、S 在 其 表 面 产 生 了 竞 争 吸 附 , 从 而 2 S 3 2 阻 碍 了 黄 药 的 吸 附 , 起 了 抑 制 作 用 。 4 2 3 S 3 2 参考文献 1 2 3 朱 玉 霜 , 朱 建 光 1 浮 选 药 剂 的 化 学 原 理 1 长 沙 : 中 南 工 大 出 版 社 , 1987, 231 王 淀 佐 , 胡 岳 华 1 浮 选 溶 液 化 学 1 长 沙 : 湖 南 科 技 出 版 社 11988, 20 邱 廷 省 1 中 南 工 大 硕 士 论 文 11996, 53 EFFECT OF SOD IUM SUL F ID E ON FLOTATION BEHAV IOR OF HEAZL EWOOD ITE IN H IGH N ICKEL M ATTE Q IU T ingsheng (S outhern Institute of M etallurgy , Ganzhou 341000) H UA N G K aiguo (Central S outh U niversity of T echnology , Changsha 410083) ABSTRACT   The effects of sodium sulfide on flo tation behavio r of heazlewoodite and chalcocite in high nickelm atte w ere investigated by flo tation tests w ith pure m inerals, artifiicial com bind2 ed m inerals and high nickel m atte. The dep ressing m echanism of sodium sulfide w as exam 2 ined by xanthate adso rp tion m easurem ent on m ineral surface. The results show that the hea2 zlewoodite cah be strongly dep ressed by sodium sulfide at app rop riate do sage, and the sepa2 ration of heazlewooodite from chalcocite can be efficiently achieved.   KEY WORES  sodium sulfide; flo tation; high nickel m atte
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