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方铅矿原生电位浮选及应用
2011-07-27
采用原生电位浮选技术,实现了铅锌硫化矿的电位调控浮选。方铅矿原生电位浮选条件为:二乙基二硫氮氨基甲酸盐 (DDTC) 做捕收剂,pH > 12. 5 ,矿浆原生电位Eop < 0. 17 V。石灰作为矿浆pH调整剂,还表现出对特定矿浆电位的良好的稳定作用。该 工艺在凡口铅锌矿等复杂铅锌多金属硫化矿矿山的工业应用表明,铅、锌各项选矿指标均得到较大幅度提高,显示出巨大推广前景。
第 22 卷 第 4 期 矿 冶 工 程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol. 22 № 4 December 2002 2002 年 12 月 ① 方 铅 矿 原 生 电 位 浮 选 及 应 用 1 1 1 1 2 顾 帼 华 ,胡 岳 华 ,徐 竞 ,邱 冠 周 ,王 淀 佐 ( 1. 中 南 大 学 资 源 加 工 与 生 物 学 院 ,湖 南 长 沙 410083 ; 2. 北 京 有 色 金 属 研 究 总 院 ,北 京 100088) 摘 要 : 采 用 原 生 电 位 浮 选 技 术 ,实 现 了 铅 锌 硫 化 矿 的 电 位 调 控 浮 选 。 方 铅 矿 原 生 电 位 浮 选 条 件 为 :二 乙 基 二 硫 氮 氨 基 甲 酸 盐 DDTC) 做 捕 收 剂 ,pH > 12. 5 ,矿 浆 原 生 电 位 Eop < 0. 17 V。 石 灰 作 为 矿 浆 pH 调 整 剂 ,还 表 现 出 对 特 定 矿 浆 电 位 的 良 好 的 稳 定 作 用 。 该 ( 工 艺 在 凡 口 铅 锌 矿 等 复 杂 铅 锌 多 金 属 硫 化 矿 矿 山 的 工 业 应 用 表 明 ,铅 、锌 各 项 选 矿 指 标 均 得 到 较 大 幅 度 提 高 ,显 示 出 巨 大 推 广 前 景 。 关 键 词 : 浮 选 ; 方 铅 矿 ; 原 生 电 位 浮 选 Originpotential Flotation of Galena and Its Industrial Application 1 1 1 2 1 GU Guo2hua ,HU Yue2hua ,QIU Guan2zhou ,WANG Dian2zuo ,XU Jing ( 1. Department of Mineral Engineering of Central South University , Changsha 410083 , Hunan , China ; 2. Beijing General Research Institute foe Nonferrous Metals , Beijing 100083 , China) Abstract : Based on the study of electrochemical flotation of sulfide minerals , originpotential flotation(OPF) technology , which makes use of intrinsic redox reactions in the grinding2flotation system to adjust potential , was proposed. The optimum condi2 tions for the selective flotation of galena form the Pb2Zn2Fe sulfide ores were as follows :pH > 12. 5~ 12. 8 , Eop < 150~ 180 mV and diethydithioncarbamate(DDTC) as collector. Lime , as regulator of pH , it could stablilize special potential very well. OPF techonology has been used successfully in lead2zinc sulfide minerals flotation , demonstrating a vast range of prospects for its extensive application to all sulfide minerals flotation. Key words :flotation ; galena ; originpotential flotation   浮 选 电 化 学 是 现 代 硫 化 矿 浮 选 研 究 的 主 要 方 向 之 1 方 铅 矿 原 生 电 位 浮 选 行 为 一 ,其 根 本 特 征 是 :通 过 矿 浆 电 位 2pH 匹 配 ,调 节 和 控 制 导 致 硫 化 矿 表 面 疏 水 化 和 亲 水 化 的 电 化 学 反 应 ;通 过 矿 浆 电 位 2pH2捕 收 剂 匹 配 ,调 节 和 控 制 矿 物 表 面 电 1. 1 原 生 电 位 浮 选 原 生 电 位 浮 选 是 指 利 用 硫 化 矿 磨 矿 2浮 选 矿 浆 中 固 有 的 电 化 学 行 为 (氧 化 2还 原 反 应 ) 引 起 的 电 位 变 化 , 通 过 调 节 传 统 浮 选 操 作 因 素 达 到 电 位 调 控 并 改 善 浮 选 过 程 的 工 艺 。 [ 1] 。 在 以 往 的 电 位 调 极 反 应 ,达 到 浮 选 与 分 离 的 目 的 控 浮 选 过 程 中 ,外 加 电 场 存 在 颗 粒 电 极 电 流 效 率 低 等 [ 2] ,而 采 用 氧 化 2还 原 药 剂 则 受 到 成 本 难 以 克 服 的 困 难 因 素 的 制 约 ,要 想 在 浮 选 开 放 体 系 获 得 准 确 而 且 稳 定 的 电 位 2pH 条 件 ,氧 化 2还 原 药 剂 的 添 加 量 往 往 达 到 浮 选 工 业 难 以 承 受 的 范 围 。 1998 年 ,作 者 提 出 既 不 采 用 外 加 电 场 ,也 不 使 用 氧 化 2还 原 药 剂 的 “ 原 生 电 位 浮 选 矿 浆 原 生 电 位 是 体 系 中 各 氧 化 2还 原 反 应 形 成 的 混 合 电 位 叠 加 的 结 果 ,其 本 身 仍 然 是 一 个 混 合 电 位 ,由 代 表 体 系 中 所 有 氧 化 反 应 的 假 想 阳 极 过 程 和 氧 还 原 的 阴 极 过 程 所 构 成 ,如 图 1 所 示 。 [ 3 ,4] ,利 用 硫 化 矿 磨 (Originpotential Flotation ,OPF) ”技 术 对 假 想 阳 极 过 程 来 说 ,阳 极 氧 化 反 应 分 为 两 类 : + 1) 有 电 子 迁 移 但 无 H 生 成 的 氧 化 反 应 : aA + bB = cC + dD + ne 矿 浮 选 体 系 中 固 有 的 电 化 学 行 为 引 起 的 电 位 变 化 ,通 过 调 节 传 统 浮 选 操 作 因 素 ,在 准 确 而 且 稳 定 的 矿 浆 电 位 2pH 匹 配 条 件 下 实 现 了 方 铅 矿 的 电 位 调 控 浮 选 ,该 工 艺 已 经 在 国 内 众 多 铅 锌 硫 化 矿 矿 山 获 得 工 业 应 用 , 显 示 出 电 位 调 控 浮 选 的 巨 大 价 值 。 ( 1) 2) + 2) 有 电 子 迁 移 同 时 生 成 H 的 氧 化 反 应 : + aA + bB + qH2O = cC + dD + mH + ne ( 其 平 衡 电 极 电 位 Ea代 表 了 体 系 中 各 硫 化 矿 物 及 ① 基 金 项 目 : 全 国 优 秀 博 士 学 位 论 文 作 者 专 项 资 金 项 目 (200145) ,国 家 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 (50234010) 收 稿 日 期 : 2002208201 第 一 作 者 女 副 教 授 博 士 第 4 期 顾 帼 华 等 :方 铅 矿 原 生 电 位 浮 选 及 应 用 31 图 1 表 征 矿 浆 原 生 电 位 的 电 流 密 度 2电 位 图 图 2 Pb2Zn2Fe 硫 化 矿 浮 选 体 系 中 矿 浆 Eop与 pH 的 关 系 磨 矿 介 质 等 发 生 氧 化 反 应 的 总 的 电 极 电 位 ,该 电 极 电 位 可 以 表 示 为 : 浮 选 流 程 为 一 粗 一 扫 ,采 用 DDTC 为 捕 收 剂 (平 均 用 量 小 于 70 g/ t) ,采 用 石 灰 进 行 矿 浆 pH 和 Eop 的 调 节 ,未 使 用 其 它 调 整 剂 。 试 验 结 果 示 于 图 3。 0 Ea = Ea - 0. 0591 mn pH + 0. 0591lg [氧 化 态 ] [还 原 态 ] (3) n 0 式 中 Ea 、Ea 为 假 想 阳 极 过 程 电 极 电 位 及 其 标 准 电 极 + 电 位 ,V ; m 为 假 想 阳 极 过 程 中 生 成 的 H 的 摩 尔 数 ; n 为 假 想 阳 极 过 程 中 释 放 的 电 子 数 。 对 于 氧 在 阴 极 的 还 原 ,阴 极 反 应 为 : 1 2 - O2 + H2O + 2e = 2OHE0 = 0. 401 V Ec = 1. 229 - 0. 0591pH + 0. 0147lg PO2 (4) 无 论 是 假 想 阳 极 过 程 还 是 氧 还 原 的 阴 极 过 程 ,二 者 的 平 衡 电 极 电 位 Ea Ec 均 随 介 质 pH 值 的 升 高 而 降 低 ,矿 浆 原 生 电 位 Eop 介 于 Ea Ec 之 间 ,故 介 质 pH 和 和 值 的 升 高 ,必 将 导 致 Eop的 降 低 。 特 别 地 ,如 果 认 为 在 原 生 电 位 浮 选 的 假 想 阳 极 过 程 中 ,矿 浆 中 氧 化 生 成 1 图 3 矿 浆 Eop与 pH 对 Pb2Zn2Fe 硫 化 矿 浮 选 的 影 响 + mol H 就 会 对 应 地 向 液 相 迁 移 1 mol 电 子 ,则 Ea 和 Ec 随 介 质 pH 值 变 化 的 斜 率 均 是 - 0. 0591 ;考 虑 在 一 定 的 pH 范 围 内 变 化 时 ,假 想 阳 极 极 化 曲 线 和 氧 还 原 阴 极 极 化 曲 线 的 形 状 不 会 发 生 大 的 改 变 ,此 时 , Eop随 介 质 pH 值 变 化 的 斜 率 也 会 是 - 0. 0591 ,即 矿 浆 原 生 电 位 与 矿 试 验 结 果 表 明 ,尽 管 4 个 矿 山 分 布 于 不 同 地 区 ,矿 石 性 质 存 在 差 别 , 但 只 要 矿 浆 pH2 Eop 关 系 符 合 pH > 12. 5 , Eop < 0. 17 V 的 匹 配 要 求 ,方 铅 矿 回 收 率 即 趋 于 最 大 值 。 同 时 ,在 该 匹 配 关 系 下 ,闪 锌 矿 和 黄 铁 矿 在 铅 粗 精 矿 中 的 夹 杂 量 最 低 ,即 方 铅 矿 浮 选 的 选 择 性 趋 于 最 佳 。 浆 pH 值 之 间 的 关 系 可 以 表 示 成 : 0 Eop = Eop - 0. 0591pH (5)   图 2 是 对 复 杂 铅 锌 多 金 属 硫 化 矿 浮 选 体 系 中 实 测 1 . 3 矿 浆 电 位 的 稳 定 及 其 对 方 铅 矿 浮 选 的 影 响 图 4 为 不 同 石 灰 用 量 下 ,矿 浆 电 位 Eop 随 浮 选 时 的 矿 浆 原 生 电 位 Eop 随 pH 值 变 化 的 试 验 结 果 ,其 中 0 Eop的 值 在 0. 91 V 左 右 。 间 的 变 化 ;图 5 为 铅 浮 选 系 统 中 不 同 石 灰 用 量 下 方 铅 矿 和 闪 锌 矿 上 浮 率 随 浮 选 时 间 的 变 化 。 由 式 (5) 和 图 2 可 以 看 出 ,当 12. 5 < pH < 12. 8 时 , 0 . 15 V < Eop < 0. 17 V ,符 合 DDTC 在 方 铅 矿 表 面 发 生 从 图 4 可 见 ,4 种 矿 石 在 不 同 石 灰 用 量 下 矿 浆 电 位 随 时 间 的 变 化 表 现 出 相 同 的 趋 势 。 低 石 灰 用 量 下 , 在 铅 浮 选 时 间 内 ,矿 浆 电 位 变 化 大 ,石 灰 对 矿 浆 电 位 没 有 稳 定 作 用 ;但 随 着 石 灰 用 量 的 增 加 ,石 灰 对 电 位 的 稳 定 作 用 越 来 越 明 显 。 当 石 灰 用 量 达 到 10 kg/ t ,从 磨 矿 后 至 铅 浮 选 结 束 , Eop 维 持 在 0. 15~ 0. 17 V。 从 图 5 可 见 ,稳 定 的 矿 浆 电 位 对 铅 浮 选 过 程 至 关 重 要 ,电 位 [ 5] 电 化 学 吸 附 的 条 件 。 1 . 2 pH2 Eop匹 配 对 方 铅 矿 浮 选 的 影 响 浮 选 试 验 矿 石 分 别 取 自 广 东 省 的 凡 口 铅 锌 矿 、乐 昌 铅 锌 矿 、广 西 自 治 区 的 北 山 铅 锌 矿 和 江 苏 省 的 南 京 铅 锌 矿 ,矿 石 中 主 要 有 用 矿 物 为 方 铅 矿 、闪 锌 矿 、黄 铁 矿 ,矿 石 中 有 用 矿 物 含 量 及 氧 化 率 各 异 。方 铅 矿 优 先 3 2 矿 冶 工 程 第 22 卷 表 1 原 生 电 位 浮 选 技 术 在 部 分 矿 山 的 工 业 应 用 情 况 / % 矿 石 产 地 浮 选 技 术 OPF 法 铅 品 位 铅 回 收 率 锌 品 位 锌 回 收 率 62. 61 58. 02 57. 20 56. 47 58. 28 55. 05 55. 45 51. 57 85. 40 82. 40 82. 35 80. 11 75. 19 70. 01 90. 06 86. 17 55. 11 53. 03 51. 05 50. 70 54. 91 54. 67 53. 62 51. 49 95. 51 92. 27 91. 65 87. 02 92. 86 88. 87 91. 52 87. 00 凡 口 传 统 方 法 OPF 法 乐 昌 北 山 南 京 传 统 方 法 OPF 法 传 统 方 法 OPF 法 传 统 方 法 图 4 不 同 石 灰 用 量 下 矿 浆 电 位 与 浮 选 时 间 的 关 系 3 结 论 原 生 电 位 浮 选 是 指 利 用 硫 化 矿 磨 矿 2浮 选 矿 浆 中 固 有 的 电 化 学 行 为 (氧 化 2还 原 反 应 ) 引 起 的 电 位 变 化 , 通 过 调 节 传 统 浮 选 操 作 因 素 达 到 电 位 调 控 并 改 善 浮 选 过 程 的 工 艺 。 以 石 灰 作 矿 浆 pH 调 整 剂 ,二 乙 基 二 硫 氮 氨 基 甲 酸 盐 (DDTC) 作 捕 收 剂 , 当 pH2 Eop 满 足 pH > 12. 5 ,矿 浆 原 生 电 位 Eop < 0. 17 V 时 ,方 铅 矿 回 收 率 趋 于 最 大 值 。 方 铅 矿 原 生 电 位 浮 选 工 艺 已 在 多 家 复 杂 铅 锌 多 金 属 硫 化 矿 矿 山 取 得 成 功 应 用 。 参 考 文 献 图 5 铅 浮 选 系 统 中 铅 锌 回 收 率 与 浮 选 时 间 的 关 系 [ [ [ 1]   王 淀 佐 . 浮 选 理 论 的 新 进 展 . 北 京 :科 学 出 版 社 ,1992. 79~ 90 2]   Rao S R , Labonte G ,Finch J A. 国 外 金 属 矿 选 矿 ,1997 ,34(4) :1~ 23 3]   顾 帼 华 . 硫 化 矿 磨 矿 浮 选 体 系 中 的 氧 化 还 原 反 应 与 原 生 电 位 浮 选 :[博 士 学 位 论 文 ]. 长 沙 :中 南 工 业 大 学 矿 物 工 程 系 , 1998 稳 定 在 规 定 范 围 不 仅 可 以 提 高 方 铅 矿 的 浮 选 速 度 和 回 收 率 ,而 且 可 以 明 显 降 低 闪 锌 矿 在 铅 粗 精 矿 中 的 夹 杂 , 尤 其 在 浮 选 的 后 期 阶 段 表 现 得 最 为 明 显 。 [ [ 4]   Gu Guohua , Liu Ruyi. Original Potential Flotation Technology for Sulfide minerals. Transactions of Nonferrous Metals society of China , 2000 , 2 电 位 调 控 浮 选 生 产 实 践 1 0 : (6) , 76~ 79 采 用 原 生 电 位 浮 选 技 术 处 理 铅 锌 铁 多 金 属 硫 化 矿 , 5]   顾 帼 华 ,胡 岳 华 ,邱 冠 周 ,等 . 方 铅 矿 高 碱 浮 选 流 程 的 电 化 学 . 矿 冶 工 程 ,2002(1) :52~ 55 [ 6~ 9] 成 功 地 实 现 了 方 铅 矿 的 电 位 调 控 浮 选 ,由 于 铅 精 矿 品 位 和 回 收 率 的 提 高 ,同 时 为 后 续 闪 锌 矿 和 黄 铁 矿 的 浮 选 创 造 了 条 件 。 此 外 ,铅 浮 选 速 度 加 快 ,浮 选 流 程 得 以 简 化 ,如 南 京 铅 锌 矿 在 不 降 低 处 理 量 的 情 况 下 ,浮 选 设 备 减 少 一 半 ;由 于 铅 浮 选 时 未 添 加 ZnSO4 、Na2SO3 等 抑 制 剂 ,锌 浮 选 时 活 化 剂 用 量 得 以 降 低 。 总 之 ,电 位 调 控 浮 选 在 提 高 选 矿 指 标 ,降 低 选 矿 成 本 ,减 少 环 境 污 染 等 方 面 的 表 现 出 了 前 所 未 有 的 优 越 性 。 文 中 提 及 的 4 个 矿 山 原 生 电 位 浮 选 技 术 的 工 业 应 用 情 况 见 表 1。 [6]   顾 帼 华 ,刘 如 意 , 王 淀 佐 . 提 高 北 山 铅 锌 矿 选 矿 指 标 的 电 位 调 控 浮 选 研 究 . 矿 冶 工 程 ,1997 ,17(3) :27~ 31 [ 7]   顾 帼 华 ,刘 如 意 , 王 淀 佐 . 高 硫 铅 锌 矿 石 浮 选 捕 收 剂 - pH - 矿 浆 电 位 体 系 研 究 与 生 产 实 践 . 有 色 金 属 ,1997 ,49(3) :29~ 35 8]   王 淀 佐 ,顾 帼 华 ,刘 如 意 . 方 铅 矿 2石 灰 2乙 硫 氮 体 系 电 化 学 调 控 浮 选 . 中 国 有 色 金 属 学 报 ,1997 ,8(2) :322~ 326 [ [9]   LIU Ruyi , SUN Shuiyu , GU Guohua. Development in selective flotation of galena from lead2zine2iron sulfide ores in China. Trans Nonferrous Met Soc China ,2000 , 10(6) : 49~ 55
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