Cu₂S和Ni₃S₂矿是高冰镍中的主要成分, 高冰镍浮选分离的目的就是实现这两种矿物的分离, 可能是由于经过高炉冶炼的缘故这两种成分的可浮性较接近, 在很宽的pH值范围中无法实现其分离, 致使在实际生产中必须在高碱度(pH>12)下采用多次精选才可实现这两种矿物的分离, 并且分离精矿中Cu、Ni金属的互含较高, 另外碱度高, 浮选Cu₂S所需的黄药浓度增大, 设备腐蚀较严重^[1]。由此可见, 寻找高冰镍中铜镍分离的高效抑制剂具有十分重要的意义, 本文利用单矿物浮选试验研究了硫酸镍对六方硫镍矿的浮选行为的影响, 并对其抑制机理进行了探讨, 以便为该药剂的推广应用提供依据。

1 实验方法 1.1 试样

试验中使用的六方硫镍矿和辉铜矿均取自金川公司的第二冶炼厂, 六方硫镍矿是镍精矿经反射炉冶炼后的阳极产品, 经破碎、瓷球磨、磁选脱除合金后制成-0.074mm的试样, 辉铜矿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-0.074mm的试样存放于干燥器中备用。

1.2 药剂

丁基黄药和乙基黄药产自山东西霞选矿药剂厂, 分析纯硫酸镍产自湖南望成平塘化学试剂厂, pH调整剂NaOH亦为分析纯, 试验用水为一次蒸馏水。

1.3 试验方法

纯矿物试验在容积为40ml的挂槽式浮选机中进行, 单元试样量2g, 每次试验前先将矿样在CQ-50型超声波处理器清洗5min, 然后再移入浮选槽中浮选4min, 矿表动电位(ζ)由显微电泳仪测定, 捕收剂在矿表的吸附量由751型紫外分光光度计测定。

2 试验结果及讨论 2.1 浮选试验

用丁基黄药和乙基黄药作组合捕收剂, 其比例为1:1, 总用量为10^-4mol/L, NaOH调节矿浆pH值, 当pH=11.2时, 硫酸镍用量对Cu₂S, Ni₃S₂矿可浮性的影响见图 1, 从图 1可见, 随硫酸镍用量的增加, Ni₃S₂矿的回收率下降, 当用量为7.5×10^-4mol/L, Ni₃S₂矿的可浮性就很小了, 而辉铜矿随硫酸镍用量的增加, 其回收率几乎不变, 只是用量较大时, 可浮性才稍有下降。说明硫酸镍对Ni₃S₂矿有较强的抑制作用, 图 2为硫酸镍用量为7.5×10^-4mol/L, T基黄药和乙基黄药总用量为10^-4mol/L时, 矿浆pH值与矿物上浮率之间的关系曲线。图 2结果表明, 有硫酸镍存在时, 其可浮性随pH值的升高而下降, pH值达11.5时; 几乎完全被抑制, 而辉铜矿pH值对它的影响较小, pH值达13, 仍有好的可浮性, 图 3为有硫化钠存在时, 硫酸镍用量与矿物可浮性之间的关系曲线, 丁基黄药和乙基黄药的总用量为10^-4mol/L, 该图结果进一步说明有Na₂S存在时, 硫酸镍对Ni₃S₂矿的抑制效果更佳, 当Na₂S用量为3×10^-4mol/L时, 硫酸镍用量4.0×10^-4mol/L时, Ni₃S₂矿几乎完全被抑制。

2.2 硫酸镍在水中的水解反应及主成分分析。

硫酸镍在水中会解离出Ni²⁺, 并随不同的pH值发生不同的反应

(1)

(2)

(3)

(4)

将(4)代入(1)、(2)、(3)式得:

(5)

(6)

(7)

(8)

根据式(5)~(8)可以绘出硫酸镍的lgc-pH图, 见图 4(注:绘图时(1)~(8)式的各种常数查自文献^[2]。从图中可见Ni²⁺在pH>12后为优势组分并在很宽的pH值范围内生成Ni(OH)₂沉淀, 因此结合图 1至图 3结果, 硫酸镍抑制Ni₃S₂矿的优势成分是Ni²⁺和Ni(OH)₂。

2.3 矿表动电位测定

图 5为有无硫酸镍存在时, Ni₃S₂矿的动电位测定结果。从图中可见, 随硫酸镍的加入, Ni₃S₂的动电位曲线明显变正, 说明是由于Ni²⁺吸附在矿表的结果, 而Cu₂S矿在测试过程中发现其动电位曲线变化很小。说明Ni²⁺在Cu₂S矿表的吸附很少。因而对它的可浮性影响不大。

2.4 黄药在Ni₃S₂矿表吸附最的测定

图 6为有无硫酸镍时, 捕收剂黄药在Ni₃S₂矿表吸附量与pH值的关系曲线, 由图可见, 有硫酸镍存在时, 矿表黄药吸附量明显降低, 说明Ni²⁺在矿表吸附或在矿表形成Ni(OH)₂亲水物质, 会阻止黄药在矿表的吸附, 另外硫酸镍的加入增加了矿浆中Ni²⁺的量, 可阻止Cu²⁺对Ni₃S₂矿的活化。

当Ni²⁺的浓度增大时, 反应向右进行, 促进Ni(OH)₂的生成, 使其吸附在Ni₃S₂表面, 提高Ni₃S₂矿的亲水性。

3 结论

纯矿物试验结果表明, 硫酸镍对Ni₃S₂矿有较强的抑制作用, 是高冰镍中铜镍分离的有效抑制剂, 机理研究表明, Ni₃S₂矿对Ni²⁺有较强的吸附能力, 并在矿表形成Ni(OH)₂亲水物质, 阻碍黄药在Ni₃S₂矿表的吸附, 从而受到抑制, 基于硫酸镍对Ni₃S₂的抑制效果, 且它能降低高冰铜镍分选的碱度, 建议对该药剂采用实际高冰铜镍进行浮选分离试验, 以评估其实际应用的技术经济可行性。