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黄铁矿氧化抑制行为及机理研究
2011-08-03
利用纯矿物浮选试验研究了次氯酸钠、过硫酸铵及含钙药剂CK 等氧化剂对黄铁矿、黄 铜矿可浮性的影响, 并采用实际矿石进行了验证。根据黄铁矿的电化学性质、接触角测定和黄药在 矿物表面的吸附量测定, 分析了黄铁矿在氧化状态下受抑时的表面性质。结果表明, 氧化剂能减小 黄铁矿的接触角, 增大亲水性, 阻止或减少黄药在矿物表面的吸附从而使黄铁矿受到抑制。
  第 5 期 2001 年 10 月 M ultipurpose Utilization of M ineral Resources O  cNt. o. 5 2001 矿 产 综 合 利 用 黄 铁 矿 氧 化 抑 制 行 为 及 机 理 研 究 邱 廷 省 , 罗 仙 平 , 方 夕 辉 ( 南 方 冶 金 学 院 , 江 西赣 州 341000)   摘 要 : 利 用 纯 矿 物 浮 选 试 验 研 究 了 次 氯 酸 钠 、过 硫 酸 铵 及 含 钙 药 剂 CK 等 氧 化 剂 对 黄 铁 矿 、黄 铜 矿 可 浮 性 的 影 响 , 并 采 用 实 际 矿 石 进 行 了 验 证 。 根 据 黄 铁 矿 的 电 化 学 性 质 、接 触 角 测 定 和 黄 药 在 矿 物 表 面 的 吸 附 量 测 定 , 分 析 了 黄 铁 矿 在 氧 化 状 态 下 受 抑 时 的 表 面 性 质 。 结 果 表 明 , 氧 化 剂 能 减 小 黄 铁 矿 的 接 触 角 , 增 大 亲 水 性 , 阻 止 或 减 少 黄 药 在 矿 物 表 面 的 吸 附 从 而 使 黄 铁 矿 受 到 抑 制 。 关 键 词 : 氧 化 剂 ; 浮 选 ; 黄 铁 矿 中 图 分 类 号 : TD 952  文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : 100026532(2001) 0520017204   铜 硫 矿 石 是 硫 化 矿 中 最 普 遍 的 一 类 矿 1. 1试 样 及 药 剂 实 验 所 用 纯 矿 物 黄 铁 矿 取 自 广 东 瑶 岭 钨 石 。 铜 硫 矿 石 浮 选 的 实 质 就 是 将 铜 矿 物 与 硫 化 铁 矿 物 分 离 , 通 常 采 用 抑 硫 浮 铜 的 工 艺 。目 前 铜 硫 矿 山 大 多 是 采 用 石 灰 作 黄 铁 矿 的 抑 制 剂 在 高 碱 介 质 中 实 现 铜 硫 分 离 。 但 大 量 使 用 石 灰 的 高 碱 工 艺 存 在 管 道 易 结 垢 、 用 量 不 易 控 制 、 添 加 困 难 以 及 不 利 于 伴 生 贵 金 属 元 素 的 综 合 回 收 等 问 题 。 因 此 研 究 低 碱 高 效 的 黄 铁 矿 抑 制 剂 就 显 得 尤 为 重 要 。 氧 化 剂 作 为 某 些 硫 化 矿 的 抑 制 剂 及 应 用 已 有 文 献 报 道 , 如 邓 海 波 曾 对 高 锰 酸 钾 抑 制 铁 闪 锌 矿 的 行 为 进 行 了 研 究 。 本 文 通 过 纯 矿 物 浮 选 试 验 研 究 了 三 种 氧 化 剂 对 黄 铁 矿 的 抑 制 行 为 , 并 对 其 作 用 机 理 进 行 了 探 讨 。 矿 , 黄 铜 矿 取 自 湖 北 大 冶 铁 矿 。 纯 矿 物 经 破 碎 、 拣 选 、 瓷 球 磨 磨 至 - 0. 090mm 后 存 放 于 干 燥 器 中 备 用 。黄 铜 矿 和 黄 铁 矿 经 化 验 分 析 , 其 纯 度 均 大 于 91%。 实 验 所 用 的 实 际 矿 石 取 自 江 西 某 铜 矿 山 , 原 矿 含 铜 0. 6% , 含 硫 3. 2%。 主 要 金 属 矿 物 为 黄 铜 矿 、 黄 铁 矿 、 斑 铜 矿 、 辉 铜 矿 及 辉 钼 矿 等 。 非 金 属 矿 物 以 绢 云 母 、石 英 为 主 , 其 次 为 方 解 石 、长 石 等 。 捕 收 剂 和 起 泡 剂 为 工 业 纯 , 其 余 药 剂 均 为 分 析 纯 。 纯 矿 物 试 验 用 水 为 一 次 蒸 馏 水 。 1. 2实 验 研 究 方 法 纯 矿 物 浮 选 试 验 是 在 容 积 为 50m l 的 XFG 挂 槽 式 浮 选 机 中 进 行 的 。 浮 选 单 元 试 样 1 试 样 、药 剂 及 研 究 方 法 low sulfur w as p ropo sed. Based on on2line contro lling oxidation po tential leaching, removal of lead and concentration of sulfur from the concentrates can be realized. The techno logy p ro2 vides basis fo r rational utilization of the kinds of sulfide m inerals. Key words:M o- Cu- Pb- Zn sulfide m ineral; H igh lead and low sulfur concentrate; O xida2 tion po tential; R emoving lead and concentrating sulfur; D eleading sludge 收 稿 日 期 : 2001203208 基 金 项 目 : 江 西 省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 作 者 简 介 : 邱 廷 省 (1962- ) , 男 , 教 授 , 硕 士 , 主 要 从 事 矿 物 加 工 工 程 与 环 境 工 程 的 教 学 与 科 研 工 作 。 方 18方 矿 产 综 合 利 用 2001 年 量 3g。 按 pH 调 整 剂 、抑 制 剂 、捕 收 剂 和 起 泡 剂 的 顺 序 加 药 调 浆 浮 选 , 浮 选 时 间 4m in。 实 际 矿 石 浮 选 实 验 是 在 XFD 系 列 机 械 搅 拌 式 单 槽 浮 选 机 中 进 行 的 。 矿 物 的 接 触 角 由 接 触 角 测 定 仪 测 定 , 用 于 接 触 角 测 定 的 矿 块 分 别 取 自 大 冶 铁 矿 和 瑶 岭 钨 矿 的 纯 矿 物 , 示 。由 图 可 见 , 上 述 三 种 氧 化 剂 均 对 黄 铁 矿 有 一 定 的 抑 制 作 用 , 其 中 含 钙 氧 化 剂 CK 的 抑 制 效 果 最 好 , 当 用 量 达 160~ 180m göL 时 , 黄 铁 矿 的 上 浮 率 只 有 约 20% , 且 对 黄 铜 矿 的 可 浮 性 没 有 影 响 。 而 过 硫 酸 铵 达 一 定 用 量 时 对 黄 铁 矿 也 有 较 强 的 抑 制 作 用 , 但 它 对 黄 铜 矿 的 可 浮 性 也 有 一 定 的 影 响 。 图 2~ 4 的 结 果 显 示 了 采 用 氧 化 剂 调 浆 在 适 当 的 pH 值 条 件 下 实 现 铜 硫 分 离 的 可 能 性 。 O 2 3 每 次 测 定 前 都 采 用 A l 磨 料 抛 光 并 用 蒸 馏 水 清 洗 干 净 。 黄 药 在 矿 物 表 面 的 吸 附 量 由 紫 外 分 光 光 度 计 测 定 。 2 实 验 结 果 2. 1  pH 值 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响 - 4 固 定 捕 收 剂 丁 黄 药 用 量 1. 2状 10 mo lö L , 考 察 了 矿 浆 pH 值 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响 , 其 结 果 如 图 1 所 示 。 由 图 可 见 , pH 值 对 黄 铜 矿 的 可 浮 性 影 响 不 大 , 在 很 宽 的 pH 值 范 围 内 均 显 示 了 较 好 的 可 浮 性 。 而 黄 铁 矿 受 pH 值 的 影 响 较 大 , 当 pH 值 大 于 9 以 后 其 可 浮 性 开 始 下 降 。 而 当 其 受 铜 离 子 活 化 时 , pH 值 需 大 于 11 以 后 其 可 浮 性 才 开 始 有 所 下 降 , 但 仍 保 持 较 好 的 可 浮 性 。 图 2  次 氯 酸 钠 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响 图 3  过 硫 酸 铵 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响 . 3  实 际 矿 石 浮 选 试 验 2 纯 矿 物 浮 选 试 验 结 果 可 知 , 在 较 低 的 碱 性 介 质 中 , 氧 化 剂 能 较 好 地 抑 制 黄 铁 矿 , 由 此 对 江 西 某 铜 矿 采 用 含 钙 氧 化 剂 CK 进 行 了 铜 硫 分 离 试 验 。试 验 流 程 为 铜 硫 混 浮 、粗 精 矿 再 磨 后 铜 硫 分 离 的 开 路 流 程 , 在 铜 硫 分 离 时 进 行 了 两 次 精 选 。 其 试 验 结 果 如 附 表 所 示 。 由 表 中 结 果 可 见 , 氧 化 剂 CK 能 够 使 该 铜 硫 矿 图 1  pH 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响 2 . 2  氧 化 剂 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响 在 适 当 的 pH 值 (9. 5~ 10) 条 件 下 , 固 定 - 4 丁 黄 药 用 量 1. 2状 10 mo löL , 考 察 了 次 氯 酸 钠 、过 硫 酸 铵 及 含 钙 的 氧 化 剂 CK 对 黄 铜 矿 、 黄 铁 矿 可 浮 性 的 影 响 , 其 结 果 如 图 2~ 4 所 第 5 期 邱 廷 省 等 : 黄 铁 矿 氧 化 抑 制 行 为 及 机 理 研 究 方 19方 石 实 现 分 离 。 测 定 结 果 , 图 6 是 黄 铁 矿 的 接 触 角 测 定 结 果 , 由 图 可 见 , 含 钙 氧 化 剂 CK 可 使 黄 铁 矿 的 接 触 角 降 低 , 黄 药 吸 附 量 减 少 , 这 与 矿 物 浮 选 试 验 结 果 是 一 致 的 , 说 明 该 药 剂 能 改 变 黄 铁 矿 表 面 性 质 , 增 强 亲 水 能 力 , 阻 止 或 减 少 黄 药 在 黄 铁 矿 表 面 的 吸 附 和 氧 化 , 从 而 使 之 受 到 抑 制 。 而 实 验 结 果 表 明 含 钙 氧 化 剂 CK 对 黄 铜 矿 接 触 角 及 黄 药 吸 附 量 影 响 较 大 。 图 4  含 钙 氧 化 剂 对 矿 物 可 浮 性 的 影 响 附 表实 际 矿 石 分 选 试 验 结 果 (pH = 10) 用 量 ög方 t 产 率 ö% 品 位 ö% 回 收 率 ö% 抑 制 剂 - 1 产 品 CK CK 200 铜 精 矿 1. 58 25. 2 66. 5 400 铜 精 矿 1. 38 28. 5 65. 8 3 讨论 图 5  黄 药 在 黄 铁 矿 表 面 的 吸 附 量 测 定 结 果 从 纯 矿 物 浮 选 试 验 和 实 际 矿 石 浮 选 试 验 结 果 可 知 , 在 含 钙 氧 化 剂 CK 用 量 适 当 及 一 定 pH 值 条 件 下 , 黄 铁 矿 能 受 到 较 好 地 抑 制 , 而 对 黄 铜 矿 的 可 浮 性 影 响 较 小 , 其 可 能 的 机 2 + 理 是 : 由 于 CK 是 氧 化 剂 , 并 且 含 有 Ca , 这 样 一 方 面 氧 化 剂 能 调 节 矿 浆 电 位 , 使 矿 浆 电 位 升 高 , 而 高 pH 值 或 高 电 位 条 件 下 , 黄 铁 矿 与 黄 铜 矿 的 表 面 性 质 是 不 一 样 的 。 许 多 研 究 均 表 明 , 黄 铁 矿 表 面 性 质 更 不 稳 定 , 易 形 成 Fe (OH ) 3 等 亲 水 物 质 。 在 相 同 pH 值 条 件 下 , 黄 铁 矿 表 面 出 现 羟 基 化 合 物 的 电 位 比 黄 铜 矿 表 面 出 现 羟 基 化 合 物 的 电 位 低 , 说 明 黄 铁 矿 在 高 电 位 条 件 下 的 稳 定 性 比 黄 铜 矿 差 , 使 矿 图 6  黄 铁 矿 接 触 角 测 定 结 果 4 结语 物 表 面 易 生 成 Fe (OH ) 3 等 亲 水 物 质 而 阻 止 黄 药 在 黄 铁 矿 表 面 吸 附 使 黄 铁 矿 受 抑 。 另 一 2 纯 矿 物 浮 选 试 验 研 究 结 果 表 明 , 次 氯 酸 + 方 面 , CK 含 有 Ca , 它 在 水 中 会 水 解 形 成 钠 、 过 硫 酸 铵 及 含 钙 氧 化 剂 CK 三 种 药 剂 在 碱 性 介 质 中 均 能 改 善 药 剂 与 矿 物 作 用 的 选 择 性 , 强 化 对 黄 铁 矿 的 抑 制 , 其 中 含 钙 氧 化 剂 CK 的 效 果 最 好 , 其 次 为 过 硫 酸 铵 , 但 过 硫 酸 铵 在 使 用 时 , 用 量 必 须 严 格 控 制 , 否 则 会 对 黄 + Ca (OH ) 、Ca (OH ) 2 , 因 此 在 溶 液 中 就 存 在 2 + + Ca 、 Ca (OH ) 及 Ca (OH ) 2 等 亲 水 物 质 , 2 + Ca 会 吸 附 在 黄 铁 矿 表 面 , 以 阻 止 或 减 少 黄 药 的 吸 附 。 图 5 是 黄 药 在 矿 物 表 面 的 吸 附 量   2 第 5 期 001 年 10 月 O  cNt. o. 5 2001   矿 产 综 合 利 用 M ultipurpose Utilization of M ineral Resources   综 合 评 述 国 内 外 直 接 还 原 现 状 及 发 展 刘 国 根 , 王 淀 佐 , 邱 冠 周 ( 中 南 大 学 有 色 金 属 材 料 科 学 与 工 程 教 育 部 重 点 实 验 室 , 湖 南长 沙 410083)   摘 要 : 概 述 了 国 内 外 直 接 还 原 生 产 的 发 展 状 况 以 及 直 接 还 原 工 艺 的 最 新 进 展 。 从 资 源 特 点 及 经 济 条 件 看 , 我 国 应 立 足 煤 基 回 转 窑 直 接 还 原 , 发 展 和 推 广“ 冷 固 球 团 一 步 法 ”工 艺 。 指 出 了 直 接 还 原 的 发 展 方 向 。 关 键 词 : 直 接 还 原 ; 回 转 窑 ; 一 步 法 中 图 分 类 号 : TF55  文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 100026532(2001) 0520020206 铜 矿 的 浮 选 产 生 影 响 。 实 际 矿 石 浮 选 结 果 表 明 , 含 钙 氧 化 剂 CK 在 pH 值 9. 5~ 10 时 , 可 以 实 现 黄 铜 矿 与 黄 铁 矿 的 有 效 分 离 。 其 主 要 原 因 可 能 是 一 方 面 氧 化 剂 的 加 入 提 高 了 矿 浆 电 位 , 增 大 了 黄 铜 矿 与 黄 铁 矿 的 表 面 性 质 的 减 少 黄 药 的 吸 附 而 被 抑 制 。 而 黄 铜 矿 因 表 面 性 质 较 稳 定 不 易 氧 化 , 也 不 易 吸 附 含 钙 的 各 种 离 子 , 其 可 浮 性 不 受 影 响 。黄 铁 矿 表 面 的 黄 药 吸 附 量 测 定 及 接 触 角 测 定 结 果 也 表 明 , CK 氧 化 剂 的 加 入 确 能 降 低 黄 药 的 吸 附 量 , 减 小 接 触 角 , 增 大 亲 水 性 。 因 此 含 钙 的 氧 化 剂 CK 是 一 种 在 低 碱 介 质 中 对 黄 铁 矿 有 较 强 抑 制 作 用 的 调 整 剂 , 具 有 较 好 的 开 发 应 用 前 景 。 差 异 , 使 黄 铁 矿 优 先 氧 化 形 成 Fe (OH ) 3 等 亲 2 + + 水 物 质 。 另 一 方 面 Ca 、Ca (OH ) 、Ca (OH ) 等 物 质 在 黄 铁 矿 表 面 产 生 吸 附 , 从 而 阻 止 或 2 Study on D epression Behavior and Ox idation M echan ism of Pyr ite Q IU T ing2sheng,LUO X ian2p ing, FAN G X i2hui ( Southern Institute of M etallurgy, Ganzhou, J iangxi, China) Abstract: Effects of hypochlo rite sodium , persulfate ammonium and calcareous agent CK on flo tation behavio r of pyrite and chalcopyrite w ere studied w ith pure m inerals test. The ratio2 nality of the ersults w as p roved by using actual m inerals. A cco rding to galvano2chem istry, m easurem ent results of contact angle, adso rp tion of xanthate on the m ineral surface, and the surface p roperties of dep ressed pyrite in oxidized state w ere analyzed. The results show that the oxidants can reduce contact angle of pyrite and increase its hydrophilicity, p revent o r re2 duce adso rp ton of xanthate on m ineral surface, thus the flo tation of pyrite w as desp ressed. Key words: O xidant; F lo tation; Pyrite 基 金 项 目 : 国 家 教 育 部 跨 世 纪 人 才 基 金 资 助 项 目 收 稿 日 期 : 2000212229 作 者 简 介 : 刘 国 根 (1963- ) , 男 , 工 学 博 士 , 中 南 大 学 有 色 金 属 材 料 科 学 与 工 程 教 育 部 重 点 实 验 室 副 主 任 , 副 教 授 , 主 要 从 事 矿 物 加 工 工 程 方 面 的 工 作 。
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