硫化礦物的浮選電化學(xué)與浮選行為

覃文慶，姚國成，顧幗華，邱冠周，王淀佐

(1. 中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，長沙 410083；2. 北京有色金屬研究總院，北京 100088)

硫化礦物的浮選電化學(xué)與浮選行為

覃文慶1，姚國成2，顧幗華1，邱冠周1，王淀佐1

(1. 中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，長沙 410083；2. 北京有色金屬研究總院，北京 100088)

研究黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦等礦物在有/無捕收劑兩種情況下的浮選行為，考察浮選與礦漿電位的關(guān)系。結(jié)果表明：當(dāng)pH值分別小于4.0時(shí)，黃銅礦無捕收劑浮選的電位區(qū)間為0～0.9 V；當(dāng)pH值為4.0或11.0時(shí)，礦漿電位大于0.85 V以后，黃鐵礦的浮選回收率低于20%；當(dāng)pH值為11.0時(shí)，黃銅礦無捕收劑浮選的礦漿電位區(qū)間為0.35～0.85 V。當(dāng)pH值為10.0、丁黃藥濃度為5×10-5mol/L時(shí)，方鉛礦浮選的礦漿電位為0.45～0.55 V，而黃銅礦在0.45～0.80 V的電位區(qū)間具有良好的浮選性能；對閃鋅礦而言，當(dāng)pH值為9.0時(shí)，礦漿電位在-0.40～0.80 V區(qū)間都不具有良好的可浮性。在浮選體系中，黃銅礦表面氧化會(huì)產(chǎn)生元素S0，當(dāng)?shù)V漿電位從-0.2V增大至0.6 V，黃銅礦表面氧化產(chǎn)生的元素S的數(shù)量逐漸增大，黃銅礦的無捕收劑浮選性能越來越好。從南京和青海2個(gè)鉛鋅礦山的應(yīng)用情況來看，采用電位調(diào)控浮選技術(shù)可以大幅度縮短鉛礦石的浮選時(shí)間，減少浮選機(jī)數(shù)量。例如在南京某鉛鋅礦，由于采用電位調(diào)控浮選技術(shù)，原來2個(gè)系列每天處理900 t礦石，現(xiàn)在采用一個(gè)系列即可處理。

方鉛礦；黃銅礦；黃鐵礦；浮選；電化學(xué)

關(guān)于浮選電化學(xué)，其研究的核心是礦漿氧化還原氣氛對浮選過程的影響，可以認(rèn)為研究發(fā)展經(jīng)歷了 3個(gè)階段[1]。

1930年代以來，捕收劑泡沫浮選迅速推廣，實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)硫化礦氧化后浮選困難，而有新鮮解離表面的硫化礦物則易浮。GANDIN等[2]研究則認(rèn)為，氧氣是硫化礦物表面和捕收劑之間化學(xué)反應(yīng)中的一種反應(yīng)成分，礦物表面先氧化生成氧一硫產(chǎn)物，然后該產(chǎn)物與溶液中的黃藥捕收劑離子交換，形成表面黃原酸金屬鹽。

自1950～1980以來，研究發(fā)現(xiàn)氧氣是硫化礦浮選過程不可缺少的物質(zhì)并參與了反應(yīng)。1953年，SALAMY和 NIXON[3]用電化學(xué)測試方法，研究了硫化礦物電極表面浮選藥劑的反應(yīng)機(jī)理，解釋了硫化礦物表面捕收劑產(chǎn)物的生成機(jī)理，指明了捕收劑、氧、硫化礦物三者的作用方式。這標(biāo)志著硫化礦浮選電化學(xué)研究進(jìn)入了新的階段。

1980年至現(xiàn)在，開始分析硫化礦物體系中的電化學(xué)反應(yīng)，研究礦漿電位對硫化礦可浮性影響原因。調(diào)節(jié)礦漿電位，實(shí)現(xiàn)電位 φ、礦漿 pH值和藥劑濃度 c的藕合[4-10]，使硫化礦浮選過程的選擇性和參數(shù)控制得到新的發(fā)展，電位調(diào)控浮選技術(shù)開始應(yīng)用于實(shí)踐，取得顯著的應(yīng)用價(jià)值。

硫化礦浮選電化學(xué)理論認(rèn)為[11-14]：硫化礦浮選體系中，陽極反應(yīng)為捕收劑(黃藥)與硫化礦物作用形成捕收劑金屬鹽或者捕收劑的二聚物(雙黃藥)，陰極反應(yīng)則是礦漿中的氧接受陽極反應(yīng)給出的電子而被還原，捕收劑-硫化礦物-氧三者通過電化學(xué)反應(yīng)在硫化礦物表面形成疏水性產(chǎn)物導(dǎo)致其可浮[15-16]。主要內(nèi)容如下：

1) 捕收劑-硫化礦物的電化學(xué)反應(yīng)。

2) 靜電位對浮選過程電化學(xué)反應(yīng)的影響。

3) 礦漿電位對浮選的影響。

WOODS等[17-19]控制硫化礦物電極電位，測定了黃藥類捕收劑在礦物表面的吸附量及其對礦物表面疏水性的影響，對黃鐵礦-黃藥體系的研究結(jié)果表明，只有黃鐵礦電極的電位高于黃藥氧化成雙黃藥的可逆電位時(shí)，黃鐵礦表面才開始疏水。層狀飽和電極浮選體系的研究結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。JOHNSON等[20]在澳大利亞的Mount Isa鉛鋅硫選礦廠現(xiàn)場測定資料更加直接證實(shí)了硫化礦浮選體系的礦漿電位與浮選回收率、速率有必然的聯(lián)系。許多硫化礦物如黃銅礦、方鉛礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦等，具有較好的半導(dǎo)體性質(zhì)，因此在合適的礦漿電位條件下，表現(xiàn)出良好的捕收劑誘導(dǎo)浮選特性，而且可以通過調(diào)控浮選礦漿電位改變硫化礦物表面的疏水性質(zhì)，改變其可浮性質(zhì)。

1 實(shí)驗(yàn)

浮選試驗(yàn)在20 mL掛槽式浮選機(jī)上進(jìn)行，采用外加恒電位儀進(jìn)行電位調(diào)控。單礦物浮選前用超聲波清洗3 min，然后進(jìn)行浮選試驗(yàn)。浮選時(shí)間為5 min。工作電極是從礦化結(jié)晶良好的塊礦中切出合適的試樣制作礦物電極，裝入直徑為7 mm的有機(jī)玻璃圓柱體中，周邊以環(huán)氧樹脂密封，將電極暴露的部分拋光作為工作面。電極的連接線是用銅線焊接在礦物電極表面，電極工作面的表觀面積為 1 cm2，輔助電極為石墨電極，參比電極為甘汞電極，測量電位統(tǒng)一為相對于氫標(biāo)電極電位(SHE)。由粒度小于0.15 mm的鐵閃鋅礦、石墨和石蠟組成碳糊電極(Carbon paste electrode,CPE)，工作面面積為1 cm2。以0.10 mol/L KNO3溶液作為支持電解質(zhì)，丁黃藥為捕收劑，所用試劑皆為分析純，水為一次蒸餾水。

電化學(xué)測量系統(tǒng)是美國 Princeton公司的 EG&G M273A恒電位/電流系統(tǒng)，分析軟件為Model 270和Model 352。電化學(xué)測試是在三電極體系中進(jìn)行的，輔助電極為石墨電極，參比電極為甘汞電極，電位值均相對于氫標(biāo)電極；整個(gè)電化學(xué)測量體系處于無氧環(huán)境，采用氮?dú)鈱θ芤哼M(jìn)行驅(qū)氧。

2 結(jié)果與討論

2.1 礦漿電位對浮選的影響

1) 黃藥存在時(shí)礦漿電位對浮選的影響

有些硫化礦物并不具備天然可浮性，但是在合適的礦漿電位條件下可表現(xiàn)出良好的自誘導(dǎo)可浮性，改變礦漿電位和礦漿 pH值，可以調(diào)控這些礦物的自誘導(dǎo)可浮性，在一定的pH條件下，每種硫化礦物都具有自誘導(dǎo)浮選的電位區(qū)間。

圖1所示為在不同的pH條件下礦漿電位對黃銅礦的無捕收浮選的影響，其礦漿電位通過添加Na2S2O4和(NH4)4S2O8來調(diào)節(jié)。從圖1可知，當(dāng)pH=2.50時(shí)，黃銅礦在礦漿電位從-0.177 V到1.0 V區(qū)間都具有良好的無捕收劑浮選性能；當(dāng)pH為4.0、6.0、9.0和10.2時(shí)，對應(yīng)的黃銅礦無捕收劑浮選的電位區(qū)間分別如下：-0.10～0.82 V、0.38～0.83 V、0.39～0.8 V 和0.40～0.77 V。從以上分析可知，隨著礦漿pH值的升高，黃銅礦無捕收劑浮選的電位區(qū)間變得越來越窄。

圖2和3所示為pH分別為4.0和11.0時(shí)，當(dāng)?shù)V漿電位大于 0.85 V以后，黃鐵礦的浮選回收率低于20%。當(dāng)pH值升至11.0時(shí)，黃銅礦無捕收劑浮選的礦漿電位區(qū)間為0.35～0.85 V，而此時(shí)黃鐵礦則完全不可浮(見圖3)。

從圖2和3的結(jié)果可以判定，在堿性環(huán)境中，黃銅礦和黃鐵礦的無捕收劑可浮性差異較大，在堿性條件下，黃銅礦無捕收劑可浮性好，而黃鐵礦基本上不可浮，基于這種差異，這2種礦物在實(shí)際浮選中可能采用無捕收劑進(jìn)行分離。

圖4所示為湖北銅錄山所產(chǎn)的含黃銅礦和黃鐵礦的礦石采用無捕收劑浮選工藝進(jìn)行銅硫分離的工藝流程圖。從圖4可知，黃銅礦和黃鐵礦的浮選分離是在pH為11.5、礦漿電位φ為0.175 V的條件下實(shí)現(xiàn)的，且實(shí)驗(yàn)中僅添加了50 g/t的松醇油(PEG)作為起泡劑。銅粗精礦在pH=10.7和φ=0.19 V的條件下進(jìn)行精選時(shí)可以獲得含銅 24.65%的銅精礦，銅的回收率可達(dá)到90.82%。

圖1 不同pH對礦漿電位對黃銅礦無捕收劑浮選的影響Fig.1 Effect of pulp potential on flotation of chalcopyrite without flotation agent at different pH values

圖2 pH=4.0時(shí)礦漿電位對黃銅礦和黃鐵礦無捕收劑浮選的影響Fig.2 Effect of pulp potential on flotation of chalcopyrite and pyrite without flotation agent at pH 4.0

圖3 pH=11.0時(shí)礦漿電位對黃銅礦和黃鐵礦無捕收劑浮選的影響Fig.3 Effect of pulp potential on flotation of chalcopyrite and pyrite without flotation agent at pH 11.0

圖4 湖北銅錄山礦銅-硫無捕收劑浮選流程Fig.4 Flow sheet for separating chalcopyrite from pyrite by collector less flotation

2) 有黃藥存在時(shí)，礦漿電位對浮選的影響

圖 5和 6所示分別為有黃藥存在時(shí)、pH=9.0和11.0條件下礦漿電位對方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦浮選的影響。從圖5和6可知，丁黃藥濃度為5×10-5mol/L時(shí)，方鉛礦在0～0.70 V的電位區(qū)間具有較好的可浮性，其中當(dāng)?shù)V漿電位為0.40 V時(shí)，浮選回收率最高。而黃鐵礦在0～0.40 V的礦漿電位區(qū)間可浮性較好；對閃鋅礦而言，而當(dāng)pH=9.0時(shí)、礦漿電位在-0.40～0.80 V區(qū)間，閃鋅礦都不具有良好的可浮性。

圖 7所示為 pH為 10.0、丁黃藥濃度為 5×10-5mol/L時(shí)，礦漿電位對黃銅礦和方鉛礦浮選的影響。從圖7可知，方鉛礦浮選的礦漿電位為0.45～0.55 V，而黃銅礦在 0.45～0.80 V的電位區(qū)間表現(xiàn)出良好的浮選特性。圖8所示為pH=10.0時(shí)礦漿電位對方鉛礦、閃鋅礦浮選的影響。從圖 8可知，當(dāng)?shù)V漿電位處于0～0.70 V的區(qū)間，方鉛礦可浮性較好，而此時(shí)閃鋅礦的可浮性不好，二者存在浮選分離的可能性。

圖5 黃藥存在時(shí)礦漿電位對硫化礦物浮選的影響(pH=9.0, [BX]=5×10-5 mol/L)Fig.5 Effect of pulp potential on flotation of sulfide minerals in presence of xanthate

圖6 有黃藥存在是礦漿電位對硫化礦物浮選的影響(pH=11.0, [BX]=5×10-5 mol/L)Fig.6 Effect of pulp potential on flotation of sulfide minerals in presence of xanthate

圖7 礦漿電位對黃銅礦和方鉛礦浮選的影響(pH=10, [BX]=5×10-5 mol/L)Fig.7 Effect of pulp potential on flotation of chalcopyrite and galena

圖8 礦漿電位對閃鋅礦和方鉛礦浮選的影響(pH=10.0, [BX]=5×10-5 mol/L)Fig.8 Effect of pulp potential on flotation of sphalerite and galena

2.2 浮選機(jī)理討論

1) 無捕收劑浮選

許多研究表明[17]，許多硫化礦物如黃銅礦、方鉛礦和黃鐵礦，是由于其表面發(fā)生氧化反應(yīng)疏水性物質(zhì)吸附而產(chǎn)生的。從黃銅礦和方鉛礦表面氧化產(chǎn)物的分析可知，這些疏水性物質(zhì)包括元素S和缺金屬硫化物。以黃銅礦為例，其表面可能發(fā)生的反應(yīng)如下：

① 酸性條件下：

② 弱堿性條件下：

圖9和10所示為黃銅礦在pH=4.0和11.0條件下的循環(huán)伏安電位掃描曲線。從圖9和圖10可知，都出現(xiàn)了陽極電流峰，對應(yīng)的是黃銅礦表面發(fā)生了氧化反應(yīng)，這些陽極反應(yīng)可能是反應(yīng)(1)、(2)或(3)。

黃銅礦表面氧化會(huì)產(chǎn)生元素S0，而元素S0數(shù)量的多少是和氧化還原氣氛相關(guān)聯(lián)的，圖11所示為從黃銅礦表面提取的元素S0的數(shù)量與電位的關(guān)系曲線。從圖11可知，當(dāng)?shù)V漿電位從-0.2 V增大至0.6 V時(shí)，黃銅礦表面氧化產(chǎn)生的元素S的數(shù)量逐漸增大，由于元素S0具有疏水性，吸附于黃銅礦表面的元素S的數(shù)量越多，黃銅礦的無捕收劑浮選性能越來越好，這與黃銅礦礦物的無捕收劑浮選行為是一致的，但是黃銅礦表面氧化產(chǎn)生的元素S是不穩(wěn)定的。

2) 捕收劑誘導(dǎo)浮選

丁黃藥存在時(shí)，方鉛礦在很寬的電位范圍都具良好的可浮性，丁黃藥在方鉛礦表面氧化形成了黃原酸鉛(PbX2)，丁黃藥在方鉛礦表面可能發(fā)生以下反應(yīng)：

而對于黃鐵礦而言，一般認(rèn)為[4]，黃藥在其表面氧化形成雙黃藥并吸附于礦物表面，導(dǎo)致黃鐵礦表面疏水而具有可浮性，其反應(yīng)式如下：

丁黃藥離子在黃鐵礦表面氧化形成雙黃藥是分步進(jìn)行的，第一步是黃藥離子在礦物表面的電化學(xué)吸附，第二步是吸附的黃藥離子失去電子氧化形成雙黃藥。

圖9 pH=4.0時(shí)Na2B4O7體系黃銅礦循環(huán)伏安電位掃描曲線Fig.9 Voltammogram curve of chalcopyrite electrode in 0.1 mol/L Na2B4O7 solution at pH 4.0

圖10 pH=11.0時(shí)Na2B4O7 體系黃銅礦循環(huán)伏安電位掃描曲線Fig.10 Voltammogram curve of chalcopyrite electrode in 0.1 mol/L Na2B4O7 solution at pH 11.0

圖11 pH為9.0時(shí)電位對黃銅礦表面元素產(chǎn)生量的影響Fig.11 Effect of potential on amount of elemental surfur (S0)extracted on chalcopyrite surface at pH 9.0

2.3 電位調(diào)控浮選實(shí)踐

雖然硫化礦電位調(diào)控浮選理論已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，但是其實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)展并不明顯，主要難點(diǎn)在于缺少合適的電位控制方法，目前主要采用化學(xué)藥劑調(diào)節(jié)和外加電場調(diào)節(jié)兩種方法。采用化學(xué)藥劑調(diào)節(jié)電位時(shí)，由于礦物浮選是一個(gè)不斷充氣的過程，氧氣的大量充入使得調(diào)控電位的化學(xué)藥劑消耗大，同時(shí)化學(xué)藥劑的加入對礦物浮選產(chǎn)生不利影響。這兩個(gè)原因?qū)е虏捎没瘜W(xué)藥劑調(diào)控電位在實(shí)踐中難以實(shí)現(xiàn)。但是采用外加電場調(diào)節(jié)礦漿電位時(shí)，則由于浮選處于高度分散的礦漿體系中，外加電場無法實(shí)現(xiàn)電位的調(diào)節(jié)。

1) 磨礦過程的原生電位

由于磨礦過程產(chǎn)生了以系列的氧化還原反應(yīng)形成了原生電位，原生電位調(diào)控浮選技術(shù)已在中國的一些鉛鋅礦山獲得成功應(yīng)用。

在鉛鋅硫化礦的磨礦過程中，礦石中的方鉛礦、閃鋅礦二種硫化礦物表面的氧化反應(yīng)，會(huì)因?yàn)榈V石中黃鐵礦礦物的存在受到強(qiáng)化。

這些反應(yīng)會(huì)在磨礦時(shí)發(fā)生，綜合起來會(huì)形成一個(gè)原生電位(φop)，如果調(diào)節(jié)和利用原生電位(φop)可以實(shí)現(xiàn)某些礦物之間的浮選分離。

在磨礦過程中，鋼球的氧化會(huì)消耗大量的氧氣，從而使磨礦過程中礦漿電位保持在一個(gè)較低的水平，已有的研究表明[11-12]，氧含量低是有利于方鉛礦的浮選。表1所列為方鉛礦在不同磨礦－浮選流程作業(yè)中，氧氣含量、礦漿電位、浮選時(shí)間的關(guān)系。

在磨礦過程中加入捕收劑，利用磨礦過程的低電位(原生電位)可以使得方鉛礦表面疏水，而于閃鋅礦、黃鐵礦表面親水，可以實(shí)現(xiàn)高效分離。表2所列為捕收劑加入磨礦和攪拌槽2種方法所對應(yīng)的浮選結(jié)果。

表1 鉛鋅硫化礦物浮選過程溶氧量與礦漿電位的關(guān)系Table1 Relationship of oxygen dissolved and pulp potential in flotation of lead-zinc sulfide ore

表2 鉛鋅硫化礦物浮選分離結(jié)果Table2 Experiment results of flotation of lead-zinc sulfide ore

2) 電位調(diào)控浮選的實(shí)際應(yīng)用

圖 12所示為南京某鉛鋅礦的電位調(diào)控浮選工藝流程，該礦選礦規(guī)模為900 t/d，原工藝采用2個(gè)系列(450 t/d)處理，原礦品位分別為 pb 2%～4%，Zn 4%～8%，S 15%～25%，Ag 50～70 g/t。表3所列為采用電位調(diào)控浮選技術(shù)前后的生產(chǎn)指標(biāo)比較結(jié)果。

原工藝中，方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦的浮選分離是在中性 pH條件下進(jìn)行的，浮選捕收劑為乙硫氮和丁胺黑藥，抑制劑為ZnSO4和Na2SO3。在電位調(diào)控浮選工藝中，方鉛礦與閃鋅礦、黃鐵礦浮選分離的條件是 pH=12.4～12.5，φOP=0.14 V，以乙硫氮(DDTC)作為捕收劑，取消傳統(tǒng)工藝中常用的ZnSO4和Na2SO3。

從表3可知，電位調(diào)控浮選工藝的指標(biāo)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)浮選工藝的，而且降低了浮選藥劑的消耗。

另一個(gè)成功應(yīng)用的礦山是西部礦業(yè)的錫鐵山鉛鋅礦，其選礦日處理量為4 400 t/d，分別由4個(gè)系列處理(1 100 t/d)，原礦品位如下：pb 4%～5%，Zn 6%～7%，S 16%～24%，采用的電位調(diào)控浮選工藝流程如圖 13所示。該工藝在第四系列進(jìn)行。表4所列為采用電位調(diào)控浮選工藝的第四系列與另外3個(gè)系列的生產(chǎn)指標(biāo)比較，現(xiàn)采用電位調(diào)控浮選工藝，浮選指標(biāo)大幅度提高。

圖12 南京某鉛鋅礦的電位調(diào)控浮選工藝流程Fig.12 Potential controlled flotation flowsheet for plant test at Nanjing lead-zinc mine

圖13 錫鐵山鉛鋅礦的電位調(diào)控浮選工藝流程Fig.13 Potential controlled flotation flowsheet for plant test at Xitieshan lead-zinc mine

表3 南京某鉛鋅礦的浮選工藝指標(biāo)的對比結(jié)果Table3 Comparison of plant test results at Nanjing lead-zinc mine

從南京和青海2個(gè)鉛鋅礦山的應(yīng)用情況來看，采用電位調(diào)控浮選技術(shù)可以大幅度縮短鉛礦石的浮選時(shí)間，減少浮選機(jī)數(shù)量，例如在南京鉛鋅礦，由于采用電位調(diào)控浮選技術(shù)，原來2個(gè)系列月處理量為900 t，現(xiàn)在只需要一個(gè)系列即可處理。

表4 錫鐵山鉛鋅礦的電位調(diào)控浮選工藝指標(biāo)Table4 Operation results of potential controlled flotation at Xitieshan Lead-zinc Mine

4 結(jié)論

1) 礦漿電位是硫化礦物浮選過程一個(gè)重要的影響參數(shù)，調(diào)控礦漿電位，可以顯著改變硫化礦物的浮選行為。

2) 每種硫化礦物都有合適的浮選電位區(qū)間，通過調(diào)節(jié)礦漿pH、礦漿電位和浮選藥劑可以實(shí)現(xiàn)多種硫化礦物之間的浮選分離。

3) 由于多種復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)會(huì)形成磨礦過程的原生電位，對于某些礦物的浮選分離是合適的。利用硫化礦物磨礦-浮選過程自身的電位條件進(jìn)行浮選分離，已應(yīng)用到中國的多家鉛鋅礦山，獲得的指標(biāo)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)浮選工藝的指標(biāo)。

REFERENCES

[1] 王淀佐. 浮選理論的新進(jìn)展[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1992.

WANG Dian-zuo. New progress of flotation theory[M]. Beijing:Science Press, 1992.

[2] GAUDIN A M, FINKELSTEIN N P. Interactions in the system galena-potassium ethyl-xanthate-oxygen[J]. Nature, 1956, 207:389-391.

[3] SALAMY S G, NIXON J G. The application of electrochemical methods to flotation research[C]//Recent development in Mineral Dressing. 1953: 503-516.

[4] QIN Wen-qing, QIU Guan-zhou, XU Jing. Electrodeposition of dixanthogen on surface of pyrrhotite electrode[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2000, 10(1): 61-64.

[5] EDELBRO R, SANDSTR J M A, PAUL J. Full potential calculations on the electron band structures of sphalerite pyrite and chalcopyrite[J]. Applied Surface Science, 2003, 206(14):300-313.

[6] QIN Wen-qing, QIU Guan-zhou, HU Yue-hua. Galvanic interaction of contacting sulfide particle and its effect on flotation[J]. Transaction of Nonferrous Metals Society of China,1998, 8(4): 456-459.

[7] BUSWELL A M, NICOL M J. Some aspects of applied electrochemistry of the flotation of pyrrhotite[J]. Journal of Applied Electrochemistry, 2002, 32: 1321-1329.

[8] 余潤蘭, 邱冠周, 胡岳華, 覃文慶. 脆硫銻鉛礦與捕收劑作用的界面電化學(xué)[J]. 中國有色金屬學(xué)報(bào), 2004, 14(1): 127-131.

YU Run-lan, QIU Guan-zhou, HU Yue-hau, QIN Wen-qing.Interface electrochemistry of interaction of collector with jamesonite[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2004,14(1): 127-131.

[9] SONG S, LOPEZ-VALDIVIESO A, OJEDA-ESCAMILLA M C.Electrophoretic mobility study of the adsorption of alkyl xanthate ions on galena and sphalerite[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2001, 237(1): 70-75.

[10] BUSWELL A M, BRADSHAW D J, HARRIS P J, EKMEKCI Z.The use of electrochemical measurements in the flotation of a platinum group minerals (PGM) bearing ore[J]. Minerals Engineering, 2002, 15(6): 395-404.

[11] 顧幗華, 鐘素姣. 方鉛礦磨礦體系表面電化學(xué)性質(zhì)及其對浮選的影響[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 39(1): 54-58.

GU Guo-hua, ZHONG Su-jiao. Electrochemical properties on surface of galena in grinding system and its influence on flotation[J]. Journal of Central South University, 2008, 39(1):54-58.

[12] 胡岳華, 孫 偉, 覃文慶. 方鉛礦浮選的機(jī)械電化學(xué)行為[J].中國有色金屬學(xué)報(bào), 2002, 12(5): 1060-1064.

HU Yue-hua, SUN Wei, QIN Wen-qing. Mechanicselectrochemistry action in PbS flotation[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2002, 12(5): 1060-1064.

[13] FINKELSTEIN N P. The activation of sulphide minerals for flotation: A review[J]. International Journal of Mineral Processing, 1997, 52(2/3): 81-120.

[14] BUSWELL A M, NICOL M J. Some aspects of applied electrochemistry of the flotation of pyrrhotite[J]. Journal of Applied Electrochemistry, 2002, 32: 1321-1329.

[15] BRUCKARD W J, SPARROWA G J, WOODCOCK J T. A review of the effects of the grinding environment on the flotation of copper sulphides[J]. International Journal of Mineral Processing, 2011, 100(1/2): 1-13.

[16] ZHENG X, MANTONA P. A potential application of collectorless flotation in a copper/gold operation[J]. Minerals Engineering, 2010, 23(11/13): 895-902.

[17] WOODS R, RICHARDSON P E. The flotation of sulphide minerals electrochemical aspects[C]//SOMASUNDARAN P.Advance in Mineral Processing, SME, 1986: 154-170.

[18] WOODS R. Electrochemical potential controlling flotation[J].International Journal of Mineral Processing, 2003, 72(1/4):151-162.

[19] WOODS R. Recent advances in electrochemistry of sulfide mineral flotation[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2000, 10(1): 26-29.

[20] JOHNSON N W. Oxidation-reduction effects in galena flotation[J]. Trans IMMC, 1982, 91: 32-37.

Electrochemistry of sulfide minerals and its floatability

QIN Wen-qing1, YAO Guo-cheng2, GU Guo-hua1, QIU Guan-zhou1, WANG Dian-zuo1
(1. School of Mineral Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China;2. General Research Institute for Nonferrous Metals, Beijing 100088, China)

The flotation behaviors of chalcopyrite, pyrite, and sphalerite in the present or absent of collector were studied.The relationship between the floatability and the pulp potential was simulated through flotation test and electrochemical calculation. When the pulp pH value is lower than 4.0, chalcopyrite can be floated in the potential range from 0 to 0.9 V(vs SHE). When the pulp pH value is 4.0 or 11.0, the recovery rate of pyrite is lower than 20% after the potential value is higher than 0.85 V. When the pulp pH value is 11.0, the chalcopyrite can be floated in the potential range from 0.35 V to 0.85 V. When the pulp pH value is 10.0, the galena can be floated when the pulp potential is from 0.45 V to 0.55 V, and the chalcopyrite exhibits strong collector-induced floatability in the pulp potential range from 0.45 V to 0.80 V. Although the potential is adjusted from –0.4 V to 0.8 V, the sphalerite can not be floated at pH 9.0. When the range of potential is from –0.2 V to 0.6 V, the chalcopyrite surface is changed from hydrophilicity to hydrophobicity. And in the range of higher potential near 0.6 V, the amount of elemental sulfur (S0) decreases as the potential becomes higher. The recovery of chalcopyrite is in good correspondence with the amount of elemental sulfur (S0) at given pH value. The potential controlled flotation technology has made the Nanjing Lead-Zinc Mine and Xitieshan Lead-Zinc Mine obtain more profits because of the improvement of flotation results and the simplification of flotation separation system, and only one flotation system was used to treat the whole feed of 900 t/d.

galena; chalcopyrite; pyrite; flotation; electrochemistry

TD923

A

1004-0609(2011)10-2669-09

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2010CB630900)；自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50774094)

2011-05-10；

2011-07-20

覃文慶，教授，博士；電話：0731-88830884；E-mail: qinwenging@csu.edu.cn

(編輯 龍懷中)