2011, Vol. 2引用本文 |
| SA-3对铜铋硫化矿分选分离的作用及机理研究 |  [PDF全文] |
2. 华锡集团设计研究院，广西 柳州 545000
2. Design and Research Institute of China Tin Group Co. Ltd., Liuzhou 545000, China
辉铋矿和黄铜矿都具有良好的自诱导可浮性和捕收剂诱导可浮性.铜铋分离方法分为抑铜浮铋和抑铋浮铜，其中抑铜浮铋的关键在于强化抑制剂对黄铜矿的抑制能力[1-2].
目前国内外用于抑铜浮铋的抑制剂主要有3种：一种是氰化物，其分离效果较好，但是氰化物有剧毒，产生二次污染且废水难以处理；一种是硫酸锌、亚硫酸(钠)、石灰、碳酸盐等，这些药剂存在抑制作用弱、用量大、对浮选操作技术要求高等缺陷；另外一种是小分子有机抑制剂，如巯基乙酸，其特点是抑制能力远强于无机抑制剂、用量较小、便于操作控制，但部分药剂稳定性不如氰化物.基于黄铜矿抑制剂的以上特点，多年来国内外对黄铜矿的新型抑制剂的研究比较活跃，且主要集中在小分子抑制剂上[3-9].
SA-3即是一种新型小分子有机抑制剂，应用在铜铋分离实践中取得了较好的效果，对该种药剂在抑铜浮铋过程中的浮选行为和抑制机理进行了研究分析.
1 试验方法辉铋矿、黄铜矿的纯矿物均来自赣南地区某钨矿，经过提纯、除杂、干燥后化学分析，辉铋矿的纯度接近80 %，黄铜矿纯度大于90 %.试验所用SA-3、盐酸、氢氧化钠均为分析纯，乙基黄药、2#油为工业纯.
每次试验取5 g纯矿物，用稀盐酸进行清洗，再用超声波清洗器清洗20 min，静置片刻，倒去上层悬浮液，然后用蒸馏水反复清洗5次，将矿物倒入50 mL浮选槽中，在XFGC-80型挂槽浮选机上进行浮选试验，按照图 1的加药顺序进行调浆，试验用水为蒸馏水，试验流程见图 1[10].
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| 图 1 纯矿物试验流程图 |
单矿物数据处理如下：
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式中，r为回收率；ma、mb为泡沫产品、槽内产品的质量.
矿物表面的黄药吸附量由UNIC UV-2100紫外可见分光光度计测定计算得出，红外光谱则由傅立叶红外光谱仪AVATAR 370FITR测定.
2 纯矿物试验 2.1 介质pH对辉铋矿和黄铜矿可浮性的影响乙基黄药用量为10 mg/L，用HCl和NaOH调节矿浆pH，考察不同pH条件对黄铜矿和辉铋矿可浮性的影响，试验结果见图 2.
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| 图 2 介质pH对2种矿物可浮性的影响 |
由图 2可知，辉铋矿在弱碱性和弱酸性介质条件下均能保持较好的可浮性，其中pH在7~9之间，辉铋矿的可浮性相对较好；黄铜矿在较为广泛的pH值(4~12)范围内可浮性均比较好，回收率基本不受pH的影响.因此，在后续试验中，溶液的pH值均控制在7~9之间.
2.2 SA-3对辉铋矿和黄铜矿可浮性的影响固定乙基黄药用量，改变SA-3的用量，分别考察不同SA-3用量对辉铋矿和黄铜矿可浮性的影响，试验结果如图 3所示.
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| 图 3 SA-3对2种矿物可浮性的影响 |
由图 3试验结果可知，SA-3在上述用量范围内，对辉铋矿的可浮性影响较弱，说明SA-3对辉铋矿几乎没有抑制作用；SA-3对黄铜矿抑制作用较明显，当用量在50 mg/L时，黄铜矿仅上浮15.26 %.
2.3 辉铋矿、黄铜矿人工混合矿浮选分离根据大部分实际矿物中辉铋矿与黄铜矿的品位关系，黄铜矿、辉铋矿按1: 1比例配比，共10 g.乙基黄药用量为10 mg/L，2#油适量，浮选时间为3 min，试验流程如图 1，试验结果如表 1所示.
| 表 1 人工混合矿浮选分离试验结果/% |
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由表 1可知，SA-3对黄铜矿的抑制作用较为明显.铋精矿中还有少量的铜，可精选提纯铋精矿；尾矿中含有的部分铋，可在后续加铋扫选提纯铜精矿，由此SA-3可以顺利实现铜铋分离.
3 SA-3对黄铜矿抑制机理研究图 4为不同SA-3用量对黄铜矿和辉铋矿表面黄药吸附量的影响.由图 4可知随着SA-3用量在试验范围内增大，辉铋矿表面的黄药吸附量变化平缓，而黄铜矿表面黄药吸附量急剧减小，说明SA-3在黄铜矿表面与黄药发生竞争吸附，并由此降低了黄铜矿的可浮性从而使黄铜矿受到抑制.
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| 图 4 SA-3对两种矿物表面黄药吸附的影响 |
SA-3与黄铜矿作用后红外光谱图如图 5，图 5中1754~1639 cm-1的吸收谱带为羧酸类化合物，在乙基黄药存在的情况下，2560 cm-1附近是-SH引起的伸缩振动；1710 cm-1附近是形成了金属盐，出现了对称和不对称延伸振动的羧基，所以能够说明SA-3是羧酸类化合物；3390 cm-1附近是-OH引起的伸展振动[11-13].说明SA-3在矿物表面发生了化学吸附，从而使黄铜矿受到抑制.
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| 图 5 SA-3 与黄铜矿作用后红外光谱图 |
SA-3含有-SH、-OH、-COOH 3个基团，为巯基化合物群体，与黄药在黄铜矿表面存在竞争吸附，-SH能牢固地吸附在黄铜矿表面，并借助-COOH、-OH使矿物与药剂之间形成一层亲水膜，增加了矿物表面的亲水性，从而使矿物受到抑制；又由于SA-3是小分子有机物，连接巯基和羧基烃链原子数低，COO-对HS-诱导效应更好，所以抑制效果较好[14-15].
4 结论(1) SA-3对黄铜矿的抑制作用强，对辉铋矿的抑制能力极弱，是抑铜浮铋的有效抑制剂.
(2) SA-3有多个官能团，如-SH、-OH、-COOH等，与黄药在矿物表面存在竞争吸附，-SH能牢固地吸附在黄铜矿表面，并借助-COOH、-OH在矿物表面形成亲水膜，从而阻止了捕收剂在矿物表面的吸附，使黄铜矿受到抑制.
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