硫化鈉在有色金屬礦浮選中的應(yīng)用

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（湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南 衡陽(yáng) 421513）

隨著科技的迅猛發(fā)展，各行業(yè)對(duì)資源的消耗也是日益劇增，我國(guó)對(duì)資源的消耗量更是達(dá)到了歷史新高，對(duì)銅等有色金屬的需求量不斷增加。有色金屬資源對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用，其金屬一般都是通過(guò)有色金屬礦中選冶所得。目前，我國(guó)有色金屬礦趨于貧、細(xì)、雜，造成分選困難，且選礦指標(biāo)不太理想，因此加強(qiáng)對(duì)復(fù)雜難處理有色金屬礦浮選工藝研究勢(shì)在必行[1]。

硫化鈉（Na2S）因其特殊的化學(xué)性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，在有色金屬礦的浮選中，可用來(lái)抑制黃銅礦等有色金屬硫化礦、硫化有色金屬氧化物、活化黃鐵礦等有色金屬硫化礦、作誘導(dǎo)浮選劑等[2]。

1 硫化鈉性質(zhì)

通常情況下，純硫化鈉晶體呈白色，密度約為1.86g/cm3。其常見(jiàn)的商品又名硫化堿、臭堿等。硫化鈉不穩(wěn)定，其潮解性較強(qiáng)，易在潮濕的空氣中或光照下變成黃到棕黑色，從而生成硫酸鹽等化合物[3]。因此，在保存時(shí)需避光、避潮而防其失效。硫化鈉易在水中溶解而發(fā)生一系列強(qiáng)烈水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物具有較強(qiáng)的堿性：

由以上各反應(yīng)可看出，硫化鈉溶液中含有S2-、HS-、OH-、Na+等離子以及硫化氫。硫化鈉濃度和溶液的酸堿度，影響溶液中這些離子及硫化氫的濃度。若溶液酸度增大，導(dǎo)致HS-和H2S增多，若酸性過(guò)大，溶液中將會(huì)有毒性氣體H2S冒出。硫化鈉水解產(chǎn)生的這些離子決定在浮選中的作用。

2 硫化鈉在有色金屬礦中的應(yīng)用

2.1 作有色金屬氧化礦的硫化劑

由于大多數(shù)有色金屬氧化礦是離子鍵結(jié)合而成的，該類礦物的可浮性較差，黃藥等常規(guī)捕收劑在其浮選中難以有效發(fā)揮捕收作用。當(dāng)氧化礦礦漿中加入硫化鈉溶液后，礦物表面可硫化生成一層硫化物薄膜，此薄膜疏水性較強(qiáng)，此時(shí)黃藥類捕收劑容易與此硫化物薄膜表面作用，從而使氧化礦上浮[4]。

一般地，采用硫化鈉硫化金屬氧化礦，硫化鈉的用量受礦石的性質(zhì)影響較大，礦物氧化率越高，硫化鈉的用量則越大。一般處理每噸礦石，硫化鈉用量達(dá)到公斤級(jí)，如云南某高氧化率、含泥量大、成分及嵌布關(guān)系復(fù)雜的難處理氧化銅礦石，黃晟[6]等采用預(yù)先脫泥再硫化浮選的浮選工藝進(jìn)行回收該氧化銅礦，硫化鈉單耗為6100g/t，最終獲得良好指標(biāo)?？梢?jiàn)在氧化礦硫化浮選中，要使得到比較滿意的選礦指標(biāo)，需要添加大量的硫化鈉。

2.2 作有色金屬礦的活化劑

硫化鈉在堿性環(huán)境中才能更好地實(shí)現(xiàn)硫化作用，保證有足夠的S2-參加反應(yīng)，不使礦漿中的S2-離子水解變成HS-離子。菱鋅礦、褐鐵礦等可用胺類藥劑浮選，湯亞飛[7]進(jìn)行了相關(guān)的研究，結(jié)果表明，在酸性條件下，胺才能通過(guò)靜電力吸附在礦物表面，進(jìn)行褐鐵礦胺浮選。但在浮選體系中加入適量Na2S后，褐鐵礦表面形成硫化物薄膜，而此時(shí)硫化膜對(duì)胺的吸附加強(qiáng)，因此可通過(guò)添加FeS顆粒，使褐鐵礦在堿性條件下進(jìn)行有效胺浮選[5]。

在伴生有黃鐵礦的硫化礦浮選中，常用石灰作黃鐵礦抑制劑，主要是生產(chǎn)親水性氫氧化物（Ca（OH）2、Fe（OH）2等）附著在黃鐵礦表面。覃文慶[8]等在被石灰抑制的黃鐵礦礦漿中加入Na2S后，發(fā)現(xiàn)Na2S水解產(chǎn)生的的HS-離子與黃鐵礦表面的氫氧化物薄膜發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，自身又可吸附于黃鐵礦表面[9]。黃鐵礦在礦漿中可以充當(dāng)電解質(zhì)，當(dāng)HS-的界面電位比黃鐵礦的界面電位小時(shí)，HS-在黃藥表面失去電子而生成具有良好可浮性的單質(zhì)硫，從而使黃鐵礦活化變得具有疏水性。

2.3 作有色金屬硫化礦的抑制劑

在浮選生產(chǎn)實(shí)踐中，用硫化鈉作為抑制劑是比較廣泛的。例如，分離等有色金屬硫化礦的混合精礦時(shí)，用硫化鈉作抑制劑來(lái)抑制其他硫化礦達(dá)到分離的目的[10]。輝鉬礦具有天然良好的可浮性，較難被抑制，可用煤油等烴基油為捕收劑浮選輝鉬礦，經(jīng)幾次精選可得到合格的鉬精礦。朱賢文[11]等在進(jìn)行分離某銅鉬礦時(shí)，用硫化鈉和巰基乙酸鈉作銅礦物的抑制劑浮鉬，最終獲得的鉬精礦鉬品位46.40%、含銅1.28%，鉬回收率75.40%，含銅較少，浮選指標(biāo)良好。

硫化鈉的抑制作用不僅僅是水解產(chǎn)生的HS-離子引起的，本身電離產(chǎn)生的S-離子可以促進(jìn)硫化鈉的脫藥作用[12]。在方鉛礦浮選中加入硫化礦時(shí)，存在如下的化學(xué)平衡：

礦漿中加入乙基黃藥時(shí)，方鉛礦表面則生產(chǎn)PbS]PbX2（X為乙基黃藥）。繼續(xù)加入硫化鈉后，方鉛礦表面的黃藥脫落下來(lái)，生成新鮮的礦物表面，起到脫藥作用，而水解的S2-離子阻礙黃藥的吸附，因此，硫化鈉起到抑制作用。根據(jù)化學(xué)平衡原理，加入的硫化鈉越多，礦漿體系中S2-離子含量越大，促使上述化學(xué)平衡左移，PbS]PbS越多，導(dǎo)致黃藥在礦物表面的吸附被阻止，方鉛礦可浮性下降，從而被抑制?？墒具M(jìn)一步根據(jù)蹤原子的實(shí)驗(yàn)，證明增加硫化鈉用量，可減少方鉛礦表面黃藥的吸附量[13]。這說(shuō)明S2-離子對(duì)硫化鈉的抑制作用很關(guān)鍵。

2.4 作誘導(dǎo)浮選劑

Na2S還在硫化礦無(wú)捕收劑浮選做還原電位調(diào)整劑。自誘導(dǎo)浮選即第Ⅱ類無(wú)捕收劑浮選中的普通還原劑調(diào)整劑，該類藥劑只能降低硫化礦浮選的礦漿電位。而Na2S不僅降低礦物與溶液的界面電位，還能因發(fā)生吸附而促進(jìn)某些硫化礦的無(wú)捕收劑浮選[14]。

礦漿電位在一定的pH范圍內(nèi)，影響浮選中硫化礦表面的電化學(xué)。有色金屬硫化礦中伴生有金、銀等貴金屬，尤其是黃鐵礦中居多[15]。在堿性礦漿中，因黃鐵礦具有傳輸電子的能力，黃鐵礦表面電位較EHS—/S大。因此，Na2S電解出的HS-和S2-將會(huì)在黃鐵礦發(fā)生電極反應(yīng)。

陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)：HS-=S+H++2e-、S2-=S+2e-

陰極發(fā)生還原反應(yīng)：O2+2H2O+4e-=4OH-

陽(yáng)極反應(yīng)生成的單質(zhì)硫[16]因覆蓋在黃鐵礦的表面，提高黃鐵礦的可浮性，從而實(shí)現(xiàn)分離。硫化鈉的還原特性，可使硫化鈉用于無(wú)捕收劑浮選，被金屬礦物中金屬離子氧化生成單質(zhì)硫附著于礦物表面，使礦物表面變得疏水：

GH.Luttrell和R.H.Yoon[17]用硫化鈉對(duì)六種不同的黃銅礦進(jìn)行了無(wú)捕收劑浮選試驗(yàn)研究，并測(cè)試礦漿電位的情況。結(jié)果表明，該無(wú)捕收劑浮選需在氧化條件下進(jìn)行，如黃銅礦表面有氧化物，可用Na2S處理礦漿。

W.J.Trahar[18]用硫化鈉和氧對(duì)高品位黃銅礦進(jìn)行了無(wú)捕收劑浮選的試驗(yàn)研究。研究表明，在還原環(huán)境中不論是否有硫化鈉存在，黃銅礦均表現(xiàn)出親水性；但加入氧之后，黃銅礦又可上浮。有關(guān)金屬硫化礦物表面氧化產(chǎn)物的生成及其疏水性原因的說(shuō)法還沒(méi)有統(tǒng)一，有待進(jìn)一步研究。

張建軍等[19]分別在有捕收劑與無(wú)捕收劑條件下，在對(duì)山東某含金礦石進(jìn)行浮選實(shí)驗(yàn)，研究表明，無(wú)捕收劑浮選更有利于提高精礦品位，而二者的回收率相差不大。Na2S的誘導(dǎo)效應(yīng)，可促使金銀礦的無(wú)捕收劑浮選，使礦物浮選選擇性提高、藥劑制度簡(jiǎn)單、選礦成本降低，也降低了對(duì)環(huán)境的污染。此工藝為金銀礦物的浮選提供了新技術(shù)指導(dǎo)。

3 結(jié)論

（1）純硫化鈉（Na2S）晶體呈白色，密度約為1.86g/cm3。其常見(jiàn)的商品又名硫化堿、臭堿等。硫化鈉不穩(wěn)定，其潮解性較強(qiáng)，易在潮濕的空氣中或光照下變成黃到棕黑色。硫化鈉易溶于水，在水中發(fā)生一系列水解反應(yīng)，呈較強(qiáng)的堿性。在使用其溶液時(shí)，需現(xiàn)配現(xiàn)用。

（2）硫化鈉因其特殊的化學(xué)性質(zhì)在有色金屬礦的浮選中應(yīng)用廣泛，可作有色金屬氧化礦的硫化劑、有色金屬硫化礦的活化劑、有色金屬礦分離中的抑制劑、誘導(dǎo)浮選劑。硫化鈉在浮選中的作用，與其水解產(chǎn)生的幾種離子有關(guān)。