不同碳鏈長(zhǎng)度的黃藥對(duì)大廠多金屬硫化礦混合浮選指標(biāo)的影響

周旭日，魏宗武

（1．江西理工大學(xué) （南昌校區(qū)）教育培訓(xùn)部，江西 南昌330013；2．廣西大學(xué)資源與冶金學(xué)院，廣西南寧530004）

大廠是我國(guó)重要的錫石多金屬硫化礦基地，礦石中除含有錫石外，還含有脆硫銻鉛礦、鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦和毒砂等多種硫化礦物。為了綜合回收各有用礦物，采用了 “重－?。亍痹瓌t流程，即先采用跳汰拋尾后磨礦，再全浮硫化礦，全浮尾礦再用搖床回收錫石，全浮粗精礦進(jìn)行鉛銻、鋅、硫浮選分離［1］。在整個(gè)流程中，硫化礦全浮是有效回收錫石的關(guān)鍵。但是，由于錫石在磨礦過(guò)程中容易產(chǎn)生過(guò)粉碎，為了盡可能回收錫石，只能采用粗磨，這就不可避免導(dǎo)致硫化礦粒度較粗。長(zhǎng)期以來(lái)，為了在粒度相對(duì)較粗的情況下，有效實(shí)現(xiàn)硫化礦全浮回收，采用加入大量硫酸 （6kg／t）和硫酸銅進(jìn)行強(qiáng)化活化才能獲得理想指標(biāo)，對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，同時(shí)惡化了操作環(huán)境。

近年來(lái)，已有一些關(guān)于在中性和弱減性條件下浮選硫化礦的報(bào)道。劉鳳霞等人采用新型捕收劑C08浮選，在弱堿性條件下實(shí)現(xiàn)了含金黃鐵礦和毒砂的浮選，完全取消了硫酸的用量，降低硫酸銅用量［2］。王景雙等人研究了巰基苯丙駢噻唑和DT08對(duì)大廠硫化礦全浮指標(biāo)的影響［3］。Jianhua Chen等人報(bào)道了采用DTM捕收劑在堿性條件下浮選含金硫化礦的結(jié)果［4］。本研究考察了長(zhǎng)碳鏈的黃藥對(duì)大廠多金屬硫化礦的捕收效果，并分析了碳鏈長(zhǎng)度對(duì)黃藥浮選大廠多金屬硫化礦指標(biāo)影響的原因。

1 試驗(yàn)研究方法

1.1 試樣性質(zhì)及來(lái)源

該礦屬火山熱液成因的錫石多金屬硫化礦床，礦石的構(gòu)造與結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要有角礫狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染與細(xì)脈浸染狀構(gòu)造；網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、交代殘結(jié)構(gòu)等。礦石中主要有用礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜。礦石多元素分析見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果

為了接近于生產(chǎn)，本試驗(yàn)礦樣取自大廠長(zhǎng)坡選礦廠全浮給礦；為確保其代表性，根據(jù)選廠生產(chǎn)情況，采用多次取樣，混合后構(gòu)成選礦試樣，每份試樣干重300g。通過(guò)篩分分析，試樣細(xì)度為－0．074mm粒級(jí)占65%。

1.2 試驗(yàn)條件及流程設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在自然p H值條件下，加入硫酸銅150g／t作活化劑，黃藥300g／t作捕收劑，2號(hào)油100g／t作起泡劑，考察碳鏈長(zhǎng)度為5、6、7、8、9、10的黃藥對(duì)浮選回收率的影響。不同碳鏈長(zhǎng)度的黃藥，采用人工合成。試驗(yàn)流程如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)流程圖

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 黃藥碳鏈長(zhǎng)度對(duì)全浮的影響

圖2表示不同碳鏈長(zhǎng)度的黃藥和全浮尾礦硫含量的關(guān)系，尾礦硫含量越低，說(shuō)明硫化礦全浮越徹底。從圖2可見(jiàn)，隨著碳鏈長(zhǎng)度的增加，黃藥全浮硫化礦的效果變差，尾礦中的硫品位變高。這主要是因?yàn)榇髲S硫化礦的成分比較復(fù)雜，除了含有脆硫銻鉛礦、閃鋅礦外，還有黃鐵礦、磁黃鐵礦和毒砂等硫化礦。因此，在黃藥碳原子為5時(shí)，溶解度最好，對(duì)硫化礦的捕收效果也較強(qiáng)，此時(shí)全浮效果最好；當(dāng)隨著碳原子增大時(shí)，黃藥捕收能力變強(qiáng)，但是由于黃藥的溶解度下降，溶液中有效黃藥分子數(shù)減少，因此全浮效果變差；碳鏈長(zhǎng)度達(dá)到9時(shí)，由于捕收能力增加超過(guò)了溶解度下降，因此，在這里出現(xiàn)了一個(gè)尾礦含硫較低的效果；當(dāng)碳鏈長(zhǎng)度達(dá)到10時(shí)，由于黃藥溶解度下降已經(jīng)非常顯著，因此此時(shí)黃藥全浮效果最差。

2.2 碳鏈長(zhǎng)度對(duì)鉛銻鋅回收率的影響

從表2、圖3可以看出，捕收劑對(duì)鉛銻的捕收效果較鋅高。從曲線形狀來(lái)看，在烴基長(zhǎng)度為5～8時(shí)，隨著捕收劑烴基長(zhǎng)度的增加，黃藥的浮選效果呈先上升后下降的趨勢(shì)。在烴基長(zhǎng)度為8～10時(shí)，兩者的曲線形狀相同，都是先上升后下降。這是因?yàn)辄S藥碳原子為5時(shí)，雖然溶解度最好，但對(duì)鉛鋅的捕收能力較弱；隨著碳原子增大時(shí)，黃藥捕收能力變強(qiáng)，但黃藥碳原子超過(guò)6后，由于黃藥的溶解度下降，溶液中有效黃藥分子數(shù)減少，因此捕收效果變差；黃藥碳原子達(dá)到9時(shí)，由于捕收能力增加超過(guò)了溶解度下降，出現(xiàn)了鉛鋅回收率較好的效果。

2.3 碳鏈長(zhǎng)度對(duì)脆硫銻鉛礦及鐵閃鋅礦回收率的影響

從圖4可以看出，捕收劑對(duì)脆硫銻鉛礦及鐵閃鋅礦的捕收效果曲線不同，鐵閃鋅礦回收率比脆硫銻鉛礦回收率高20%左右。從曲線形狀來(lái)看，在烴基長(zhǎng)度為5～8時(shí)，對(duì)于脆硫鉛銻礦，隨著捕收劑烴基長(zhǎng)度的增加，高級(jí)黃藥的浮選效果呈先下降后上升的趨勢(shì)，而對(duì)于鐵閃鋅礦的浮選效果呈先上升后下降的趨勢(shì)。在烴基長(zhǎng)度為8～10時(shí)，兩者的曲線形狀是一樣的，都是先上升后下降。在硫酸銅用量150g／t的條件下，烴基長(zhǎng)度為9的黃藥對(duì)于脆硫鉛銻礦的捕收效果最好，烴基長(zhǎng)度為7的黃藥對(duì)鐵閃鋅礦的捕收效果最好。

本實(shí)驗(yàn)中，鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦等硫化礦是經(jīng)過(guò)銅離子活化的，而脆硫鉛銻礦不能被金屬鹽活化。銅離子在被活化的硫化礦礦物表面發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，形成活化膜，吸附在藥劑分子表面，從而目的礦物被浮起。鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦等硫化礦與銅離子發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式，分別為：

從化學(xué)的觀點(diǎn)看，Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋的半徑分別為0．72nm、0．74nm、0．8nm，Cu2＋、Zn2＋二者較相近，而且CuS的溶度積為10－45，ZnS的溶度積為10－23，F(xiàn)eS的溶度積為4×10－19，所以在ZnS表面最容易生成CuS。鐵閃鋅礦首先被活化，繼而磁黃鐵礦等其他硫化礦被活化。由于脆硫鉛銻礦不能被金屬鹽活化，而活化后的鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦等具有較好的可浮性，更容易附著在黃藥上。所以，在烴基長(zhǎng)度為5～7時(shí)，鐵閃鋅礦的回收率隨著烴基長(zhǎng)度的增加而提高，脆硫鉛銻礦的回收率則呈下降趨勢(shì)。而且，由于鐵閃鋅礦的可浮性高于脆硫鉛銻礦的可浮性，被活化的鐵閃鋅礦的回收率要高于脆硫鉛銻礦的回收率。

圖2 高級(jí)黃藥烴基長(zhǎng)度對(duì)尾礦硫含量的影響

圖3 黃藥烴基長(zhǎng)度對(duì)鉛銻鋅回收率的影響

圖4 高級(jí)黃藥烴基長(zhǎng)度對(duì)脆硫鉛銻礦及鐵閃鋅礦回收率的影響

表2 不同碳鏈長(zhǎng)度的黃藥對(duì)鉛銻鋅回收率的影響

2.4 碳鏈長(zhǎng)度與捕收性能的關(guān)系分析

同系列捕收劑的捕收性能，主要與烴基的長(zhǎng)度有關(guān)，烴基長(zhǎng)度對(duì)下面三方面有影響［5］：

（1）捕收劑烴基疏水自由能與烴基碳數(shù)的關(guān)系為：浮選藥劑分子的疏水自由能隨碳鏈長(zhǎng)度增加而直線增加，可表示為：ΔG0＝nφ。式中，ΔG0為烴基疏水自由能；φ為烴鏈中每個(gè)－CH2－對(duì)藥劑分子疏水自由能的貢獻(xiàn)；n是烴鏈長(zhǎng)度。

（2）捕收劑的溶解度Sn與烴基碳數(shù)的關(guān)系為：烴基越長(zhǎng)，浮選捕收劑的溶解度越低，因而捕收效果越差。可表示為：lg Sn＝m－0．6284n。式中，m是與捕收劑化合物類(lèi)型有關(guān)的常數(shù)。

（3）金屬離子與藥劑作用的溶度積常數(shù)與烴基碳數(shù)的關(guān)系為：烴基越長(zhǎng)，礦物與藥劑分子作用的溶度積常數(shù)越小，礦物在藥劑分子表面的吸附就越牢固，藥劑捕收能力就越強(qiáng)。可表示為：p Ksp＝a＋blgn。式中，Ksp是金屬離子容度積常數(shù)；a、b值是與藥劑和金屬離子種類(lèi)有關(guān)的常數(shù)。

3 結(jié)論

受捕收劑烴基疏水自由能、捕收劑的溶解度、金屬離子與藥劑作用的溶度積等因素的影響，捕收劑的捕收效果與捕收劑的烴基長(zhǎng)度不是正比關(guān)系，而是曲線關(guān)系。在相同條件下，烴基長(zhǎng)度為9的黃藥、對(duì)多金屬硫化礦混合浮選的效果最好，烴基長(zhǎng)度為10時(shí)的捕收效果最差。同一捕收劑對(duì)于不同的礦物浮選效果也是不同的，且受銅離子活化影響，銻回收率要高于鉛回收率，而鉛銻回收率要高于鋅回收率。

［1］ 張俞明，楊奕旗，鄔清平．大廠錫石多金屬硫化礦浮選分離的實(shí)踐與探討 ［J］．礦產(chǎn)保護(hù)與利用，1999，8（4）：32－33．

［2］ 劉鳳霞，韋根遠(yuǎn)，陳建華，等．新型捕收劑C08在六梅金礦的應(yīng)用 ［J］．黃金，2009，30 （3）：47－50．

［3］ 王景雙，陳建華，魏宗武，等．大廠多金屬硫化礦無(wú)硫酸浮選捕收劑試驗(yàn)研究 ［J］．金屬礦山，2008 （12）：152－156．

［4］ Jianhua Chen，Ye Chen，Zongwu Wei，F(xiàn)engxia Liu．Bulk flotation of auriferous pyrite and arsenopyrite by using tertiary dodecyl mercaptan as collector in weak alkaline pulp［J］．Mineral Engineering，2010 （07）．006．

［5］ 王淀佐，蔣玉仁，林強(qiáng)．選礦與冶金藥劑分子設(shè)計(jì) ［M］．長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1996：23－24．