液體黃藥生產(chǎn)工藝的改進及其選礦實驗

仵亞妮 馮衛(wèi)國 吳慶偉 劉明亮 孫勝奇

（陜西華光實業(yè)有限責任公司，陜西 華縣 714102）

黃藥是浮選有色金屬硫化礦時最常用的捕收劑之一，長期以來我國生產(chǎn)黃藥的主要是以醇、二硫化碳和固體氫氧化鈉作為原料[1]。正混基黃藥可以代替單一品種的黃藥應(yīng)用于有色金屬硫化礦的浮選，合成方法與合成黃藥方法相同。

某公司采用傳統(tǒng)的工藝以乙醇、丁醇、二硫化碳及氫氧化鈉為主要原料生產(chǎn)混基液體黃藥，該工藝的優(yōu)點是生產(chǎn)的混基黃藥有很好的協(xié)同作用，選礦效果好，整個合成工藝也較簡單，但是合成的黃藥品位較低，生產(chǎn)成本居高不下。為了提高品位、穩(wěn)定指標、降低成本，需對液體黃藥合成工藝中的技術(shù)參數(shù)進行改進。

1 實驗部分

1.1 儀器及原料

儀器：500 L反應(yīng)釜，醇類計量罐，NaOH計量罐，CS2計量罐，1.5 L、0.5 L 浮選機，ZB1012Ⅰ型電熱鼓風干燥箱。

原料：乙醇（C2H5OH），丁醇（C4H9OH），二硫化碳（CS2），氫氧化鈉（NaOH），2#油，均工業(yè)級。粗尾濕礦樣。

1.2 實驗原理

以 CH3(CH2)3OH、CH3CH2OH、CS2和 NaOH 為原料，合成混基黃原酸鈉的反應(yīng)式如下（R=iso－C4H9—，—C2H5—）：

在黃藥生成的同時，還伴隨一些副反應(yīng)發(fā)生，如[2]：

副反應(yīng)會生成桔紅色的副產(chǎn)物。

1.3 合成黃藥實驗

在裝有溫度計的反應(yīng)釜中，按一定的比例加入CH3(CH2)3OH、CH3CH2OH 與 CS2，攪拌 30 min 開始加熱升溫，加入一定含量的NaOH溶液，保持溫度在34～37℃，反應(yīng)一定時間后，有黃藥固體晶體析出，即得液體黃藥。

參照YS/T 271.1—1994，采用滴定法測定黃原酸鈉含量[3]。

1.4 選礦實驗

取鉬尾礦粗精礦樣50 kg，烘干，混勻。取200 g，加水100 g，至φ150×100型錐型球磨機，磨14 min，小于38 μm的質(zhì)量分數(shù)85%。

選礦對比實驗采用一粗一精一掃流程，檢驗其性能和效果。粗選過程同時添加黃藥和2#油，攪拌2 min后進行刮泡作業(yè)，時間3 min；掃選過程同時添加黃藥和2#油，攪拌2 min后進行刮泡作業(yè)，時間2 min；精選過程攪拌30 s后進行刮泡作業(yè)，時間為1.5 min。實驗流程見圖1。

2 結(jié)果與討論

2.1 物料比的影響

在其他條件保持不變的情況下，改變乙醇、丁醇的質(zhì)量比，考察混醇物料比對混基黃原酸鈉品位（質(zhì)量分數(shù)w）及穩(wěn)定性的影響；在穩(wěn)定性實驗研究中，選擇了生產(chǎn)的原樣進行開口放置實驗，開口放置50 h，計算其品位損失率l。實驗結(jié)果如表1。

圖1 選礦實驗流程Fig 1 Process of mineral separation experiment

表1 物料比對產(chǎn)品品位及穩(wěn)定性的影響Tab1 The influence of material ratio on product quality and stability

從表1可以看出，隨著丁醇量的增加，產(chǎn)品品位降低，但是穩(wěn)定性逐漸增強。當乙醇與丁醇的質(zhì)量比為2:1時產(chǎn)品品位最好，但是穩(wěn)定性最差，損失率為28%，當乙醇與丁醇的質(zhì)量比為1:1時產(chǎn)品品位較高，損失率降低到3.24%?？紤]到作為主要原料的丁醇價格相對較高。因此，綜合分析乙醇與丁醇的質(zhì)量比為1:1時較為適宜。

2.2 NaOH含量的影響

實驗中保持其他條件不變，堿的總量不變，改變?nèi)芤篘aOH的含量，考察溶液NaOH含量對產(chǎn)品品位及產(chǎn)量m的影響，其結(jié)果見表2。

表2 溶液NaOH含量的影響Tab 2 The influence of NaOH content in solution

從表2可以看出，溶液NaOH的含量對產(chǎn)品的品位及產(chǎn)量有很大影響。當NaOH的質(zhì)量分數(shù)為42%時，產(chǎn)品品位較高、產(chǎn)量最高。NaOH的含量較低，帶入反應(yīng)中的水分增加，不利于正反應(yīng)的進行，造成產(chǎn)品品位下降；NaOH的含量太大，局部反應(yīng)速率太快，導致反應(yīng)液不均勻，導致產(chǎn)率降低，在工業(yè)中NaOH的含量過大也不易操作，因此確定加NaOH的質(zhì)量分數(shù)為42%為宜。

2.3 NaOH溶液加入速度的影響

實驗中保持其他條件不變，改變NaOH加入的時間，考察NaOH加入速度對產(chǎn)品品位的影響，其結(jié)果見表3。

表3 NaOH溶液加入速度的影響Tab 3 The influence of NaOH solution adding speed

從表3可以看出，加堿速度對產(chǎn)品的品位有很大影響。加堿速度較快，一方面，反應(yīng)劇烈，反應(yīng)中瞬時放出的熱量較大，冷凝水難以達到瞬時冷卻，反應(yīng)溫度上升較快溫度難以控制，CS2揮發(fā)較快；另一方面，加堿速度太快，局部反應(yīng)過快，在短時間內(nèi)，反應(yīng)物會由液體凝結(jié)為半固體產(chǎn)物,有很多未反應(yīng)物被固體產(chǎn)物包裹起來，使反應(yīng)液不均勻，而得不到充分接觸，造成產(chǎn)品品位下降，加堿時間增加到120 min時產(chǎn)品的品位相對增幅不大，因此確定加堿時間90 min時為宜。

2.4 保溫時間的影響

實驗分別在其加完堿后分別保溫0、30、60 min取樣，考察對產(chǎn)品品位的影響，其結(jié)果見表4。

表4 保溫時間對產(chǎn)品品位的影響Tab 4 The influence of heat preservation time on product grade

從表4可以看出，加完堿30 min后產(chǎn)品品位無明顯變化，說明加完堿30 min內(nèi)反應(yīng)基本完成，為降低能耗，確定加完堿后再繼續(xù)攪拌30 min停止反應(yīng)。

2.5 重復性實驗

為了驗證優(yōu)化工藝條件時產(chǎn)品品位是否穩(wěn)定，作一組4批重復性實驗，乙醇、丁醇、二硫化碳的投料分別為50、50、130 kg，NaOH的加入時間控制為90 min，所得產(chǎn)品的黃原酸鈉質(zhì)量分數(shù)分別為71.40%、69.40%、68.33%和68.86%，基本都在69%左右，表明實驗重現(xiàn)性好。

2.6 選礦實驗

采用一粗一精一掃進行選礦實驗流程，結(jié)果見表5。

從表5可看出，乙醇與丁醇質(zhì)量比為1.5:1時，雖然精礦回收率最高，但其主要選礦指標均最差；乙醇與丁醇質(zhì)量比為1:2時，回收率雖然最高，但其精選段硫回收率最低，會增大閉路循環(huán)時粗掃選段返回量。

表5 選礦實驗結(jié)果Tab 5 Mineral separation experiment results

乙醇與丁醇質(zhì)量比為1:1時，精礦品位最高，中礦循環(huán)量較小，對生產(chǎn)現(xiàn)場中礦返回壓力小。

3 結(jié)論

通過合成實驗確定的優(yōu)化工藝條件為：乙醇與丁醇的質(zhì)量比1:1，NaOH的質(zhì)量分數(shù)42%，堿加入量75 kg,堿加入時間為1.5 h，反應(yīng)溫度34～37℃，以此條件所得混基黃原酸鈉品位最好。經(jīng)室內(nèi)選礦實驗驗證，在此條件下生產(chǎn)的黃藥選礦效果最好。

[1]楊曉玲,張紅亮.液體異丙基黃原酸鈉的合成[J].應(yīng)用化工,2012,36(6):895-897.

[2]熊薪.黃藥合成工藝的生產(chǎn)實踐[J].銅業(yè)工程,2003(9):29-31.

[3]YS/T 271.1—1994黃藥化學分析方法 乙酸鉛滴定法測定黃原酸鹽含量[S].