一 前言

毒砂是矿石中较为普遍存在的有害硫化矿。由于具有硫化矿的浮选性质, 难免成为有害杂质混杂在硫化矿浮选的产品中。因此避免毒砂的混杂或从产品中除砷是普遍受到重视的问题。

毒砂^〔1〕化合物成分中的(As-s)^3-是“对阴离子”, 比例一般接近于1:1, 但含有不大的偏离, 其成分可在FeAs_0.9S_1.1到FeAs_1.1S_0.9范围内变动。砷和硫的比例与形成条件有关, 高温形成的毒砂是富砷的; 低温形成的或形成过程受压增加时是富硫型。

其晶体结构是由哑铃状“对阴离子”, 按立方最紧密堆积而成。但与“单阴离子”硫化物相同结构的矿物比较, 其对称性较差。在毒砂的晶体结构中, 每个铁离子被变形八面体顶端的三个硫离子和三个砷离子所包围。砷离子被变形四面体顶端的三个铁离子和一个硫离子所包围, 而硫离子相似地被三个铁离子和一个砷离子所包围。“对阴离子”S-As之间具有强烈的共价键, 两者距离极短。相应地金属阳离子与这些对阴离子之间距离亦缩短, 晶体结构紧密, 配置较为均匀, 各方向键力比较相近。因此晶体断裂后暴露出尚未平衡强烈键力的同相性表面。

毒砂比较容易氧化, 氧化后表面形成类似臭葱石的含砷氧化物。毒砂从磨矿开始就消耗矿浆中的氧, 浮选过程中氧化产物溶解在矿浆中的程度与药剂和PH值有关^〔2〕。

研究表明, 毒砂的浮选行为随浮选过程而变, 不能始终处于可被抑制的状态。因此把握住毒砂尚未变得好浮的短暂时间, 有效地抑制毒砂, 是锑砷分离的关键^〔3〕。

本试验是直接采用含砷的锑矿石作为研究对象。矿石的多元素分析如表 1所示。锑是矿石中主要回收对象, 用丁黄丁黄腈酯作为捕收剂。根据矿石性质采用优先浮选的方案。在浮选过程中如何抑制砷, 降低主产品中的含砷量是本试验的研究内容。

二 抑制剂及其抑制效果

试验过程中在不考虑使用毒性化合物的基础上, 对氧化剂和非氰抑制剂进行了对比。结果表明, 抑制剂的合理组合可提高锑砷分离浮选的效果。

1.氧化剂  过氧化的毒砂不易浮游。但在浮选过程中只靠自然氧化不致于使毒砂达到过氧化的程度。矿浆中有Ca(OCI)₂和KMnO₄等氧化剂存在时, 能促使毒砂过氧化而达到抑制的目的。试验中选用了CuSO₄或pb(NO₃)₂作为辉锑矿的活化剂。

(1) 漂白粉 矿浆中有硫酸铜存在时, 漂白粉对毒砂的抑制效果不明显。在泡沫产物产率基本相同的情况下, 即使锑与砷似有分离的趋势, 但随漂白粉用量的增加, 锑精矿中砷的含量虽逐渐下降, 但锑的含量也随着减少。当用量超过4000克/吨, 尚未达到比较满意的分离效果时, 锑精矿中的砷又回升(见表 2)。

矿浆中有Pb(NO₃)₂存在时, 漂白粉对毒砂的抑制效果较明显。漂白粉用量2000克/吨时, 锑精矿含砷可降到0.23%。大于此用量。砷的含量迅速提高, 锑品位却往下降。用量为5000克/吨时的产率只有2000克/吨的一半, 锑精矿含量下降极为迅速, 锑的品位不到用量为2000克/吨时的三分之一；回收率也大受影响(见表 2)。

(2) 高锰酸钾  矿浆中有硫酸铜存在时, 高锰酸钾可降低精矿中的含砷量, 并随用量的增加而迅速下降。但锑精矿产率也随之减少, 虽锑品位提高了, 然而回收率激减。此外, 试验过程中还发现, 当高锰酸钾用量超过2000克/吨时, 浮选的泡沫不矿化, 不仅毒砂失去可浮性, 主矿物浑锑矿也不浮游。显然都已经处于过分氧化的状态。

矿浆中有pb(NO₃)₂存在时, 随着高锰酸钾用量的增加锑精矿中含砷量也呈下降的趋势, 用量1500克/吨时锑精矿中含砷为0.4%。显然此值还不如使用漂白粉的指标。但继续提高用量后, 浮选泡沫同样也出现不矿化的现象(见表 2)。

以上所述氧化剂都有抑制毒砂的功能, 但其氧化作用并不存在选择性。随着用量的增加, 同徉影响主金属的浮游。

2.非氰抑制剂  试验是在固定pb(NO₃)₂用量的基础上进行的。试验的抑制剂条件如表 3所示。由表可以看到, 所选用的非氰抑制剂亚硫酸钠或硫代硫胶钠与硫酸锌的混合使用对毒砂均有抑制作用。这些抑制剂与氧化剂不同, 用量的变化不致于影响辉锑矿的可浮性。从产物中所含的砷表明, 与漂白粉或高锰酸钾等氧化剂比较, 作用效果显著, 产物指标稳定。在固定硫酸锌用量, 并与亚硫酸钠或硫代硫酸钠按不同比例混合使州的试验中还可看到, 使用亚硫酸钠对辉锑矿的浮游有一定影响。与硫代硫酸钠比较, 锑的回收率低20%左右, 即使砷的品位和回收率略有下降。当完全由硫代硫酸钠代替亚流酸钠与硫酸锌混合使用时, 锑精矿含锑普遍比较高, 金属回收牢也高。

以上试验表明, 用pb(NO₃)₂作活化剂, 硫酸锌与硫代硫酸钠作抑制剂是本矿石锑砷分离较为理想的调整剂组合。

三 结论

1.漂白粉和高锰酸钾等氧化剂均可作毒砂的抑制剂, 后者的抑制作用比前者强。

2, 漂自粉和高锰酸钾对辉锑矿同样有抑制作用, 因此作为锑砷分离的选择性抑制剂不够理想。

3.高锰酸钾用量大时, 使浮选泡沫不矿化, 泡沫产品的产率几乎等于零。

4.硫酸锌与亚硫酸钠或硫代硫酸钠混合使用对毒砂的抑制效果显著, 硫代硫酸钠的抑制作用相对弱一些, 但几乎不影响辉锑矿的浮游。

5.用硝酸铅作活化剂比用硫酸铜作活化剂对锑砷分离的效果更为有利。

6.用硝酸铅作活化剂, 硫酸锌和硫代硫酸钠作抑制剂是本矿石锑砷分离浮选较为理想的组合调整剂。