一 前言

按照传统的观点，碎矿和磨矿的基本任务是为后续的选矿过程准备好解离充分但过粉碎轻，且粒度范围适合于所采用的选矿方法的要求的入选物料^〔1〕。这两方面的基本任务也就决定了在粉碎过程中所应采取的相应的粉碎工艺。

随着粉碎理论的发展，特别是八十年代以来，对粉碎过程所担负的任务提出了新的要求，即为下一步的选别(特别是浮选)提供符合要求的矿物表面性质和矿浆的物理化学性质, 以有利于提高选矿的综合技术经济效益^〔2〕。

近年来，粉碎学科的发展，人们除继续将其作为一个机械力学过程进行深入的研究之外，更引人注目的是将其作为一个复杂的物理化学体系进行研究。随着机械化学这一边缘学科的兴起，许多研究工作者开始转入物料在机械力的作用下，所发生的物理和化学的变化的研究。目前，粉碎领域主要涉及的范围是：视粉碎过程为不可逆的热力学过程研究粉碎的能耗；用物理化学的方法研究磨矿动力学；矿物的化学结构与粉碎性能的关系；粉碎引起的机械化学反应；物理化学环镜对粉碎过程的作用；助磨剂的研究和应用；粉碎过程所引起的物理化学变化与浮选及其他选矿方法的关系等。可见这一领域的研究具有非常广阔的发展前景。

本文仅就作者对凡口铅锌矿在磨矿过程中所引起的矿架物理化学性质的变化规律，重点是所引起的矿浆氧化还原电位(即矿浆电位Eh)的变化规律的初步研究，进行初步的论述和介绍。

二 试验结果及分析

在浮选矿浆中，通常把用铂电极测得的相对于标准氢电极的电极电位，称为“矿浆电位”，用Eh表示。大量的研究表明^{〔3 .4 〕}，Eh的改变可使硫化物表面和溶液中氧化还原反应速度和产物性质发生变化，所以矿浆电位对浮选会产生显著的甚至是决定性的影响。因此，在本研究中，对于磨矿所引起的矿浆性质的变化，着重于考察矿浆电位Eh的变化。

(一) 磨矿操作因素对矿浆电位Eh的影响

本试验是在武汉探矿机械厂生产的ø150×100毫米锥形球磨机内进行的。所用矿石取自凡口铅锌矿球磨前的给料，破碎至-2.2毫米，筛除了-200目的细粒部分，作为试料。

操作因素考察了磨矿浓度和磨矿时间。不同的磨矿浓度和磨矿时间下，所引起的矿浆电位的变化绘于图 1。不同磨矿浓度和磨矿时间所对应的按指定级别(-200目%)计的产品细度关系绘于图 2。

硫化矿物在水溶液中可以发生一系列的氧化还原反应，如：

(1)

(2)

(3)

(4)

上述每一个氧化还原反应都由各自的阳极和阴极反应过程组成。每一个反应都分别有各自的电极电位。这些电位达到平衡时，溶液便表现出一个“平衡电位”(又称混合电位)。在一定的平衡电位下，各氧化还原反应都将以有限的速度进行。改变这个电位，各反应的速度就会发生变化，从而可控制氧化还原的产物。

从图 1可以看出，矿浆电位Eh值随磨矿浓度的增加，开始Eh值增长较快，当达到某个最大值后，Eh值随浓度的增加而减小。在同一磨矿浓度下，磨矿时间长，Eh值大。从图 2与图 1的比较中可以看出，磨矿产品中-200目产率愈大。则Eh值愈大。从试验测定中，虽发现矿浆PH值略有变化，但变化幅度不大，不超过0.5, 即在7.18至7.68的范围内。且它们亦有对应的关系，即产品细(-200目含量高)，PH值增加，Eh值增大。

因此，可以认为，矿浆中硫化矿所发生的氧化还原反应所产生的平衡电位主要受产品细度的影响。因为产品愈细，矿物颗粒的比表面愈大，表面化学活性增加，使在水溶液中的硫化矿物发生氧化还原反应的速度增大。

试验表明，产品愈细，矿物颗粒比表面愈大，Eh值增加。上述化学反应式(1)到(4)式在溶液中虽都存在，但看来是以(1)式化学反应式为主，这是可以确认的。这也为国外的一些研究(通过矿物表面的分析)证实了元素硫的生成和存在。

(二) PH值的调节对矿浆电位Eh值的影响

在多金属硫化矿的浮选中，为了抑制黄铁矿，通常在磨机中添加石灰，从而调节矿浆的PH值。为此，我们考察了矿浆PH值与矿浆氧化还原电位Eh的关系。

在试验中，酸性介质的调节采用盐酸；碱性介质的调节采用石灰。当磨矿浓度为70%，磨矿时间25分钟时，磨机排矿的矿浆PH值与矿浆电位Eh的关系曲线绘于图 3。

从图 3可以看出，在酸性矿浆溶液中，矿浆电位Eh值随PH值的增大而增加；在碱性矿浆中，矿浆电位Eh值则随PH值的增大而减小。这与前述化学反应式(1)至(4)所表明的一样，在许多氧化还原反应中均有H⁺或OH^-的参与，因此氧化还原反应的矿浆电位Eh在很大程度上受溶液PH值的影响。

如在用石灰调节的碱性矿浆中，发生了下列反应:

(5)

(6)

(7)

这就使得矿浆中OH^-大量增加，而Ca²⁺则与(2)和(3)化学反应式中生成的H₂SO₄反应生成了CaSO₄的沉淀，从而使矿浆电位Eh降低。

在酸性矿浆中，以化学反应(1)式为例，由于H⁺的增加，反应速度加快，金属离子Me²⁺增加，矿浆电位变正。在(2)和(3)化学反应式中，生成H₂SO₄与脉石矿物溶解的Ca²⁺作甩生成沉淀，而H⁺与金属氢氧化物的(OH)^-结合成水，亦增加了金属离子Me²⁺，因此矿浆电位Eh亦增加。由于在强酸性介质中Me(OH)₂易生成沉淀，而在弱酸性介质中Me(OH)₂易离解，故随着PH值的增大，矿浆电位Eh增加。

(三) 磨矿引起的矿浆电位Eh的变化值直接影响到浮选时矿浆电位Eh的值

前述的试验已表明，磨矿工艺条件直接影响了矿浆电位Eh值的变化，且这种变化甚大和具有一定的规律。人们会问，这种影响会不会随着矿浆从磨机中排出后，经分级，搅拌充稀和调浆加入各种浮选药剂后而消失，不致于影响到浮选矿浆的物理化学性质和矿物表面的物理化学性质呢？为此，我们参照现厂的搅拌浓度和浮选调浆、药剂用置等工艺条件进行了跟踪考察。

在现厂，一部分丁黄药加入球磨机内，在浮选前调浆中再加入部分丁黄药，前后总量共达750克/吨，以及CuSO₄35克/吨，2^#油50克/吨。本试验磨矿浓度为70%，磨矿时间25分钟。充稀搅拌时间5分钟，搅拌浓度40%。浮选前调浆浓度40%，搅拌时间5分钟。分别于磨矿后、充稀搅拌和调浆揽拌后测定矿浆的PH值和Eh值。试验流程如图 4所示。整个过程PH值处于7.24至7.58范围内。

试验结果绘于图 5。从图 5可以看出，不论是在磨矿中，还是在搅拌充稀和调浆加药过程中，矿浆电位Eh值最初随着在磨机中黄药加入量的增加而逐步增加，但有一个最高值，当在磨机中加入黄药量超过其最高Eh值后，Eh值随黄药加入量的增加而降低。尽管在浮选前调浆中，所有药剂的加总量都调至同一水平，但矿浆电位Eh值仍达不到同一水平。只是磨矿与充稀搅拌矿浆电位Eh值的峰值处于同一给药量处，而浮选前调浆矿浆电位Eh的峰值出现较早。同时可以看出，相应各点，浮选前矿浆电位Eh值>充稀搅拌矿浆电位Eh值>磨矿矿架电位Eh值。由此表明，磨矿过程中所引起的矿浆电位Eh值的变化将明显地影响浮选过程中矿浆电位Eh值的变化，必将导致浮选指标的变化。它们之间具有一定的对应关系。

三 结论

本试验研究表明，磨矿工艺的不同，必将引起矿浆的物理化学性质的变化，本文所考察的矿浆电位Eh值的变化就十分明显，且具有一定的规律性。磨矿过程所引起的矿浆电位Eh值的变化，致使浮选的技术经济指标发生改变。本试验充分地证明，磨矿作为浮选前重要的准备作业，不仅是要为浮选提供解离充分但过粉碎轻的、粒度范围符合入选要求的物料，一个不可忽略的重要任务是为浮选提供适合选别要求的矿物表面性质和矿浆性质。这是值得广泛深入研究的新课题。