（采礦工程專業(yè)論文）高碳脆硫銻鉛鋅礦浮選新工藝研究.pdf

高碳脆硫銻鋁鋅礦浮選新工藝研究 摘要 脆硫銻鉛礦是一種重要的銻礦資源。我國廣西地區(qū)的脆硫銻鉛礦是一 個富含銻、鉛、銀、鋅、鉍、銦、硫等多種有價元素的金屬硫化礦，該地 區(qū)礦物的特點：有用礦物種類多而復雜、品位較低，且碳質(zhì)礦石的含量較 高。本文通過脆硫銻鋁礦的純礦物和實際礦石的浮選試驗，研究了捕收劑、 起泡劑以及抑制劑對含碳條件下脆硫銻鉛鋅礦的影響。通過量子化學和組 合藥劑的協(xié)同效應的計算，研究了組合藥劑協(xié)同發(fā)生的機理。研究結(jié)果對 于含碳條件下硫化礦的浮選研究具有重要的指導意義和學術(shù)價值。 本論文研究了捕收劑對高碳脆硫銻鉛礦浮選的影響。含碳條件下的脆 硫銻鉛礦，使用單一、常規(guī)的捕收劑，浮選回收率較低，不利于脆硫銻鉛 礦的回收；而常規(guī)捕收劑的聯(lián)合用藥能明顯的提高脆硫銻鋁礦高精礦的品 位及回收率。根據(jù)組合藥劑的協(xié)同效應原理，協(xié)同效應的值越大，組合藥 劑的作用效果越明顯。通過對試驗中幾種不同組合捕收劑的計算，得出協(xié) 同效應大小關(guān)系為：黃藥+ 黑藥 黑藥+ 乙硫氮 黃藥+ 乙硫氦；對于實際礦石， 黃藥和黑藥組合的協(xié)同效應，對鉛的協(xié)同效應值為2 2 0 8 ，對銻的協(xié)同效 應值為8 6 8 。 在純礦物浮選試驗的基礎上進行了含碳脆硫銻鉛鋅實際礦石的試驗。 實驗結(jié)果表明在不需要預先脫碳的條件下，采用具有捕收作用的極性起泡 劑s n c 來代替?zhèn)鹘y(tǒng)起泡劑二號油，能減少起泡劑分子在碳質(zhì)脈石表面的吸 i 附，從而有效消除含碳礦物的影響，有利于浮選指標的提高。黃藥+ 黑藥以 2 ：1 的比例組合使用，能使脆硫銻鉛鋅礦中鉛的回收率提高1 4 2 ；銻的回 收率提高8 1 。使用組合抑制劑d 3 來抑制鐵閃鋅礦，能明顯的減少鋅在 銻鉛礦中的互含。根據(jù)純礦物試驗和實際礦石的試驗結(jié)果，該流程用到實 際工業(yè)中去，通過現(xiàn)場的試驗得出精礦的品位提高5 ，總回收率提高了8 。 對起泡劑性能測定的結(jié)果表明：二號油容易受碳質(zhì)礦物的影響，兩s n c 在受到碳質(zhì)礦物影響的較小，起泡性能較穩(wěn)定。從量子化學的角度以及藥 劑的協(xié)同效應角度探討了組合藥劑的作用機理。研究的結(jié)果表明極性基團 電荷密度越大，基團電子的吸附性越強；電荷密度越小，基團的吸附能力 越弱。通過計算可知：三者電荷密度的大小關(guān)系為：黑藥 乙硫氮 黃藥； 因此，黑藥基團對礦物的粒子的吸附能力要大于乙硫氮和黃藥對礦物粒子 的吸附能力，即是黑藥與脆硫鉛銻礦表面陽離子的的結(jié)合能力比黃藥和乙 硫氦的的吸附能力要強，捕收效果要好。 通過對組合藥劑協(xié)同效應的計算，表明黑藥和黃藥的組合存在明顯的 協(xié)同效應，當黃藥與黑藥的按2 ：1 的比例混合使用時，麓夠提高鉛、銻的 回收率和品位。 關(guān)鍵詞：高碳脆硫銻鉛礦鐵閃鋅礦組合捕收劑起泡劑抑制劑 l i r e s e a r c ho nt h en e wt e c h n o l o g yo f t h ef l o ，i = a t i o no fp b s b z no r ew i t h t h e h i g hc o n t e n to fc a r b o n a b s t r a c t j a m e s o n i t ei sa ni m p o r t a n ts bo fo r e j a m e s o n i t ec o n t e n ts bp ba gz nb i e t c 1 1 1 c ya r eal o to fs c a r c ee l e m e n ts u l f i d em i n e r a l si ng u a n g x ic h i n a t h e c h a r a c t e ro f o r ei sal o to f k i n d s ，l o wg r a d e ，w i t hh i 曲c o n t e n to f c a r b o ni nh e r e t h ep a p e rs t u d i e dt h a tt h ee f f e c to fc o l l e c t o r sa n df f o t h e ra n dd e p r e s s a n t0 1 1 j a m e s o n i t ew i t hc o n t e n tc a r b o nt oe x a m i n a t i o no fp u r em i n e r a la n do r eo f j a m e s o n i t e t h e yw e r ec o u n t e dt h ev a l u eo fq u a n t u mc h e m i s t r ya n ds y n e r g i s t i c e f f e c to fc o m b i n a t i o no fr e a g e n t m e c h a n i s mo fc o m b i n a t i o no fr e a g e n tw a s r e s e a r c h e d t h ec o n c l u s i o n so fs t u d y i n gh a v ei m p o r t a n td i r e c tm e a n i n ga n d a c a d e m i cv a l u ea b o u tr e s e a r c ho nf l o t a t i o no fs u l f i d em i n e r a l t h ep a p e rs t u d i e dt h a tt h ee f f e c to fc o l l e c t o r so nj a m e s o n i t ew i t hh i 曲 c o n t e n tc a r b o n j a m e s o n i t ew i t hc o n t e n tc a r b o nh a v eal o wr e c o v e r yr a t eu s i n g a l o n ea n dn o r m a lc o l l e c t o r b u tc o m b i n a t i o no fn o r m a lc o l l e c t o rc a ni m p r o v e r e c o v e r ya n dg r a d eo f j a m e s o n i t ec o n c e n t r a t e a c c o r d i n gt ot h e o r yo fs y n e r g i s t i c e f f e c to fc o m b i n a t i o no fr e a g e n t ，v a l u eo fs y n e r g i s t i ce f f e c to fc o m b i n a t i o no f r e a g e n ti sb i g g e ra n dt h ee f f e c to fc o m b i n a t i o no fr e a g e n ti sm o r ed i s t i n c t n e s s t h ev a l u e so fd i f f e r e n tc o m b i n a t i o no fc o l l e c t o rw e r ec a l c u l a t e d t h eo r d e ro f s y n e r g i s t i c e f f e c to ft h r e el ( i n do fc o m b i n a t i o no f r e a g e n t w a s ：x a n t h a t e + a e r o f l o a t a e r o f l o a t + e t h y lt h i oc a r b a m a t e x a n t h a t e + e t h y l t h i oc a r b a m a t e c o m b i n a t e do fx a n t h a t ea n da e r o f l o a tw a sb e t t e r t h ev a l u eo f i n s y n e r g i s t i ce f f e c ti s2 2 0 8 t op ba n d8 6 8 t os b t h ee x a m i n a t i o no fo r eo fj a m e s o n i t ew i t hc o n t e n tc a r b o nw a sc o n d u c t e d o nt h eb a s i se x a m i n a t i o no fp u r eo r e t h er e s u l to fe x a m i n a t i o ni n d i c a t e ：t h e f r o t h e rw i t hf u n c t i o no fc o l l e c t o rs n cc a nd e c r e a s ea d s o r p t i o ni nt h es u r f a c eo f o r e t h es n cc a ne l i m i n a t ee f f e c to fc a r b o n t h ei n d e x e so ff l o t a t i o nw e r ee a s y r o s e n l ec o m b i n e du s eo fr e a g e n to fx a n t h a t e + a e r o f l o a tc a nr i s e1 4 2 t op b a n dr i s e8 1 t os bo nj a m e s o n i t ec o n c e n t r a t e c o m b i n a t i o no fd e p r e s s a n t sd 3 c a nd e c r e a s ep b - s bw i t hc o n t e n to f z n o nt h eb a s i st h er e s u l to f e x a m i n a t i o no f p u r eo r ea n dr o u g ho r e t h ef l o w s h e e to ff l o t a t i o nw a sa p p l i e di ni n d u s t r y t h e r e s u l t si n d i c a t ep bo fr e c o v e r yr o s e5 a n dg r a d er o s e8 o nj a m e s o n i t e c o n c e n t r a t e m e c h a n i s mo fc o m b i n a t i o no fr e a g e n tw a sr e s e a r c h e df r o ma n g l eo f q u a n t u mc h e m i s t r ya n ds y n e r g i s t i ce f f e c to fc o m b i n a t i o no fr e a g e n t t h er e s u l t s i n d i c a t e ：t h ev a l u eo fs t a t i ce l e c t r i c i t yi sd i f f e r e n c ei np o l a rg r o u pa n d t h e yh a v e d i f f e r e n c eo r b i t a le n e r g i e st h e na g e n th a v ed i f f e r e n c ea b i l i t ya b o u ta d s o r p t i o n a n dc o l l e c t i o nt oi o n i co fo r e t h ee l e c t r o n i ce n e r g yi sl o w e ra n da b i l i t yo f c o l l e c t i o ni ss t r o n g e r t h er e s u l to f s y n e r g 【s t i ce f f e c to fc o m b i n a t i o no fr e a g e n t w e r ec o u n t e di n d i c a t e ：t h ev a l u eo f s y n e r g i s t i ce f f e c to f c o m b i n a t i o no f r e a g e n ti s b i g g e ra n dt h ee f f e c to fc o m b i n a t i o no fr e a g e n ti sm o r ed i s t i n c t n e s s 硼1 e r e c o v e r yr a t ea n dg r a d ew e r em s ed i g g e ro i lj a m e s o n i t ec o n c e n t r a t e k e y w o r d s ：h i 【g hc o n t e n to f c a r b o n ； o f c o l l e c t o r ；f r o t h e r ； i v j a m e s o n i t e ；m a r m a f i t e ；c o m b i n a t i o n d e p r e s s a n t 廣西大學學位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人聲明：所呈交的學位論文是在導師指導下完成的，研究工作所取得的成果和相 關(guān)知識產(chǎn)權(quán)屬廣西大學所有，本人保證不以其它單位為第一署名單位發(fā)表或使用本論文 的研究內(nèi)容。除己注明部分外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表過的研究成果，也不包含 本人為獲得其它學位而使用過的內(nèi)容。對本文的研究工作提供過重要幫助的個人和集 體，均已在論文中明確說明并致謝。 論文作者簽名強孽 p 0 年瑪l a 日 學位論文使用授權(quán)說明 本人完全了解廣西大學關(guān)于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，即： 按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版本： 學校有權(quán)保存學位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務； 學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文； 在不以贏利為目的的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 請選擇發(fā)布時間： 目卸時發(fā)布口解密后發(fā)布 ( 保密論文需注明，并在解密后遵守此規(guī)定) ：袱葛鍘轷f 月倍 ，r 喇u 危硫葺h 旮鋅號，皇l 新工藝研究 1 1 脆硫銻鉛礦的資源概述 第一章緒論 我國是世界上銻資源最多的國家，礦床類型多，其儲量及產(chǎn)量居世界之首，脆硫銻 鉛礦是其中一種重要的類型l | 吲，我國廣西車河地區(qū)的脆硫銻鉛鋅礦是一個富含銻、鉛、 銀、鋅、鉍、銦、硫等多種有價元素的復雜銻礦床，其儲藏量很大，占我國銻礦資源的 3 0 - 4 0 ，這種礦物中的銻鉛以硫化物固溶物的形式存在，銻和鉛互相嵌布嘲。根據(jù)有 色礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心的報告顯示：到2 0 0 4 年初，我國主要有色金屬銻查明資源總儲量為 2 0 7 萬噸。按2 0 0 2 年的世界儲量排位，鎢銻稀土的產(chǎn)量排在世界第一位【4 】 脆硫銻鉛礦( j a m e s o n i t e ) 屬硫鹽礦物?；瘜W成分為p b 4 f e s b 6 s 1 4 ，晶體屬單斜晶系。英 文名來自英國礦物學家r 詹姆森( r o b e r tj a m e - s o n ) 的姓氏。脆硫銻鉛礦呈鉛灰色，金屬 光澤。摩斯硬度2 5 3 ，比重5 6 。晶體形態(tài)呈柱狀或針狀；通常呈羽毛狀集合體，故有 “羽毛礦”之稱。主要產(chǎn)于多金屬熱液礦床中，可作為提煉鉛、銻的礦物原料。脆硫銻 鉛礦屬高中溫熱液成因的礦物，常見于某些多金屬礦床，如錫石硫化礦礦床和輝銻礦礦 床中，常與黃鐵礦、磁黃鐵礦以及含鐵的閃鋅礦共生。硫化銻礦按所選礦工藝不同可以 分為三種類型1 5 j ： ( 1 ) 單一化銻礦石輝銻礦：單一硫化銻礦石含銻大于1 0 - 1 2 s b 的富礦石可直接熔煉， 而低于1 0 1 2 s b 的單一銻礦石均要進行選礦。輝銻礦的比重，顏色及金屬光澤等均與脈 石礦物有顯著的差別，并且可浮性又比較好，因此，無論是采用單一浮選或重選并輔以 手選進行選分。均能得到較好的結(jié)果。目前浮選是輝銻礦主要的選礦方法。重選主要用 于氧化銻礦石的選礦及粗粒輝銻礦的選別，重介質(zhì)選礦與手選則用作銻礦石的預選。因 此，單一硫化銻礦是的選礦流程有單一浮選流程及重選一浮選聯(lián)合流程等。 ( 2 ) 混合硫化一氧化物銻礦：該礦石粗粒級用重選，細粒級輝銻礦則用浮選及重選一 浮選聯(lián)合流程，但細粒級氧化銻礦石的選礦問題至今仍未完全解決。 ( 3 ) 含銻復雜多金屬硫化物礦石：金屬礦物除了輝銻礦外，還有鎢礦及金等。因此又 高q t 朋l 硫銻鉛諱礦浮嗣臨藝研究 可細分為鉛銻礦，金銻礦等。該礦石主要是輝銻礦與其他共生有用礦物的分選問題，通 常采用復雜的流程處理。 1 2 脆硫銻鉛礦的性質(zhì) 脆硫銻鉛礦分子式可寫為p b 4 f e s b 6 s 1 4 0 其理論化學組成為p b 3 7 7 、f e 2 3 8 、 s b 3 5 1 7 、$ 2 2 1 6 。但成分有時并不完全符合化學式，有時含f e 的含量可達l ( p z 0 ；同 時還可能混入c u 、a g 、z n 、b i 、a g 等。廣西車河地區(qū)9 l 號富礦體礦石為錫石多金屬硫 化礦。主要金屬礦物為錫石2 3 9 、鐵閃鋅礦9 3 7 、脆硫銻鉛礦o 9 0 、磁黃鐵礦 2 1 3 黃鐵礦8 0 2 、毒砂2 8 0 及少量黃銅礦、黝錫礦和伴生金屬銀、銦、鎘等。脈石 礦物為石英、云母、長石、灰質(zhì)頁巖、碳質(zhì)頁巖等。鋅主要以鐵閃鋅礦形態(tài)存在，單質(zhì) 礦物中含鐵9 5 一1 1 8 ，屬高鐵型鐵閃鋅礦，礦石中鐵閃鋅礦多與磁黃鐵礦連生，兩 者相互穿插，多數(shù)鐵閃鋅礦顆粒邊緣或內(nèi)部包含大量麻點狀脈石顆粒。這些脈石粒度為 o 0 0 5 - 0 0 2 m m ，這些麻點狀脈石往往是造成鋅精礦中含二氧化硅高的原因之一。磁黃 鐵礦是礦石硫化礦物中數(shù)量最大的礦物，化學成分變化較大，按化學式由f e 7 s 8 到f e 變 化，結(jié)晶由單晶系列到六方晶系變化，其磁性也由鐵磁性到中磁性變化。 1 3 脆硫銻鉛礦浮選工藝研究進展 脆硫銻鉛礦是難選礦石之一，目前選礦的方法有手選、重選、介質(zhì)選、浮選等【6 】。 手選 7 1 是利用銻礦石中含銻礦物與脈石在顏色，光澤，形狀上的差異進行的，該方法雖 然原始，且勞動強度大，但用于銻礦石工業(yè)仍具有特殊的意義，因為銻礦物常呈粗大的 單體結(jié)晶或塊狀集合體晶體產(chǎn)出，手選常能得到品位叫高的塊銻精礦，適合于銻冶金廠 豎式陪燒爐的技術(shù)要求。手選能降低選礦生產(chǎn)成本和能耗。重選對于大多數(shù)銻礦石選廠 均適用，且重選費用低廉，能在較粗大粒度范圍內(nèi)分選出大量合格的粗粒精礦，丟棄大 量脈石。實踐證明，除含晶洞結(jié)構(gòu)的銻礦石外，都可以采用重介質(zhì)選礦。浮選是選銻礦 物主要的選礦方法，硫化銻礦屬易浮礦物，大多采用浮選的方法來提高礦石的品位。 2 ，q u 盹硫黌h 奇鋅礦殍選伍t ；研究 1 3 1 優(yōu)先浮選 這類浮選工藝流程一般用于礦物結(jié)構(gòu)簡單， 有一定的差異，礦物嵌布粒度以粗，中粒為主， 礦指標。 原礦品位較高，各種硫化礦物的可浮性 通常采用一段磨礦就可以獲得較好的選 澳大利亞萊克卓爾茨選礦廠處理銅、鉛、鋅、硫化鐵礦是采用優(yōu)先浮選流程，其主 要過程是添加亞硫酸在磨機中活化黃銅礦后，在口h 值為6 5 條件下，用乙黃藥和鈉黑藥 浮選銅礦物，然后加氰化物( 2 6 0 克噸) 和石灰( 1 4 5 克噸) 抑制閃鋅礦和黃鐵礦，用 乙黃藥( 用量較小) 浮選方鉛礦，鉛浮選的尾礦進行濃縮并在加溫的條件下用硫酸銅( 8 1 0 克噸) 進行處理，然后混合使用乙黃藥和戊黃藥( 在鋅浮選回路中不添加鈉黑藥) 依次 浮選黃鐵礦和閃鋅礦，并在鋅浮選回路中添加石灰( 4 4 0 克噸) 作礦漿的調(diào)整劑。 澳大利亞伍德廊恒( w o o dl a w n ) 礦選礦廠處理難選復雜的硫化礦石睜1 0 l 。其中 主要的金屬礦為方鉛礦、閃鋅礦與黃鐵礦。非金屬礦物有滑石、綠泥石和石英。原礦品 位：c u l 7 ，p b 5 5 ，z n l 4 4 ，a 9 8 7 克噸。該廠于1 9 7 8 年投產(chǎn)，原流程為多段 磨礦多段選別，銅鉛混合浮選，然后選鋅的流程，銅、鉛的精礦質(zhì)量一直較低，達不到 冶煉要求。1 9 8 0 年改為銅鉛鋅依次優(yōu)先浮選流程，銅浮選采用亞硫酸法抑制鉛與硫化礦 物。鉛浮選采用碳酸鈉、硫酸鋅、氰化鈉抑制鋅礦物。各浮選回路中，均加羧甲基纖維 素抑制滑石。鋅浮選用碳酸鈉與石灰作調(diào)整劑。在采用優(yōu)先浮選流程的同時，礦山又改 善配礦措旌，使整個選礦作業(yè)穩(wěn)定。生產(chǎn)指標也有較大的提高，為進一步提高鉛精礦品 位，于1 9 8 1 年3 月又采用在熱礦漿中反浮選工藝，即將鉛浮選的礦漿加溫到8 5 ，鉛 與鋅硫化礦物被抑制，而把黃銅礦、黃鐵礦、滑石浮選除去。銅返回到銅浮選回路，以 增加銅的回收率，黃鐵礦和滑石則作為尾礦丟棄。這樣，是鉛精礦品位由3 0 提高到3 5 ， 其中，銅和鐵的含量也降到冶煉允許范圍。而鉛的回收率，基本保持不變。 銅鉛鋅多金屬硫化礦石的性質(zhì)一般比較復雜，特別是硫化銅礦物與方鉛礦可浮性相 似，所以優(yōu)先浮選流程通常應用較少。 1 3 2 混合一優(yōu)先浮選流程 該流程是將全部硫化礦物浮選得混合精礦，然后對混合精礦進行優(yōu)先浮選或部分分 選流程。其特點是將礦石經(jīng)一段磨礦后，把銅、鉛、鋅等硫化礦物全部浮出，得混合精 礦及廢棄尾礦?；旌暇V有的需要在磨后進行銅鉛部分混合浮選得銅一鉛混合精礦，然后 廣西大苒曩士掣啦 薯 文 r 翻u 盹轆銻鬟h 牽：i t - 浮聾l 伍1 ，開究 進行浮選分離，得銅、鉛精礦。銅鉛混合浮選得尾礦，在選鋅得到鋅精礦。若原礦中含 黃鐵礦較高，將銅鉛混合浮選尾礦進行鋅硫浮選分離得到鋅精礦與硫精礦。 混合一優(yōu)先浮選工藝流程有如下優(yōu)點【1 1 4 1 ：節(jié)省磨礦費用；節(jié)省浮選機得數(shù)量，減少 占地面積；節(jié)省浮選藥劑；礦石在粗礦條件下浮選，可以減少脆性礦物得過粉碎。 這類流程的主要缺點是：混合精礦中有過剩藥劑，給分離浮選作業(yè)帶來較大得困難， 必須要進行脫藥，才能獲得較好得選礦指標，一般采用硫化鈉、活性碳或其他方法進行 脫藥。 混合一優(yōu)先浮選工藝流程適用于處理有用礦物呈均勻嵌布，或彼此致密共生，或一種 有用礦物在另外一種礦物中呈細粒嵌布，他們的連生體較粗，嵌布在脈石的多金屬硫化 礦石，較貧的多金屬硫化礦。 1 3 3 部分混合浮選流程 這類流程的特點是：將礦物可浮性相近的礦先選到混合精礦中，然后進行浮選分離。 例如把易浮的硫化銅、鉛礦物與難浮的硫化鋅、鐵礦物分別選得銅鉛及鋅硫混合精礦， 然后，在浮選分離；或者抑制鋅硫礦物，混合浮選銅、鉛礦物得到銅鉛混合精礦，然后 進行銅鉛分離浮選并從混合浮選尾礦中回收鋅硫礦物，分別獲得銅、鉛、鋅、硫等精礦。 這種流程兼有優(yōu)先浮選和混合浮選兩種流程的優(yōu)點，分離浮選工藝條件比較容易控 制。因此，這類流程在國內(nèi)外銅鉛鋅多金屬硫化礦選礦實踐中得到廣泛的應用。 1 3 4 等可浮選流程 這種流程的特點是將可浮性相近的各種有用礦物選到混合精礦中，然后進行分離浮 選，如方鉛礦、硫化銅礦物；閃鋅礦有易浮和難浮兩種。首先，將易浮的銅鉛鋅硫等硫 化礦物選出來，進行浮選分離；然后再將難浮的鋅硫等硫化礦物選出來，進行分離l ”l 。 這類流程的主要優(yōu)點：免去了對易浮選礦物的活化和隨后分離浮選的強抑制，免去了對 難浮礦物的抑制和隨后分離浮選的強活化。這類工藝流程，主要按有用礦物可浮性的難 以程度在不同的工藝條件下進行浮選，可以節(jié)省藥劑用量，選礦指標也能夠得到提高。 該流程的主要缺點：浮選作業(yè)線較長，所需設備也較多；工藝流程的操作控制比較復雜。 4 廣西j “摯司l 士魯q 止 l ”乞育磷 朋l 硫簪鉛鋅礦殍選新工t ；研競， 1 3 5 微生物浸出工藝 目前，硫化礦礦微生物浸出工藝成為一個新的話題。在2 0 世紀4 0 年代c o l m e r i ， 為生物濕法冶金奠定了基礎。最近幾十年，生物濕法冶金陸續(xù)應用于某些硫化礦生物提 取冶金中，并且多用于處理傳統(tǒng)技術(shù)難處理的低品位復雜礦、廢棄礦石【1 7 - 2 0 1 ，它具有污 染小，成本低、投資少、流程短、能耗低，可以大規(guī)模應用等優(yōu)點。生物提取技術(shù)的研 究已成為當今礦冶技術(shù)的熱點【2 l - 2 2 1 硫化礦微生物浸出機理主要包括直接作用機理和間接 作用機理和復合作用機理【扭凋。針對礦石成分的多樣性和細菌的生物特性，目前比較普 遍接受的是直接間接作用機理，即浸出過程直接作用和間接作用綜合產(chǎn)生的。浸出過程 同時具有附著細菌的直接作用和細菌代謝產(chǎn)物f e ( s 0 4 ) 3 間接浸出作用1 2 7 - 2 9 1 。 1 4 理論研究現(xiàn)狀 1 9 8 9 年t h o m a s 和f o r s s b e r g 3 0 3 3 l 對脆硫銻鉛礦的浮選行為及特性進行了研究， 他們認為脆硫銻鉛礦更接近方鉛礦；脆硫銻鉛礦在一定程度上可無捕收劑浮選，并且在 以黃原酸鹽為捕收劑時，在自然p h 值下，可浮性好，可用重鉻酸鹽進行抑制，但他們研 究的脆硫銻鉛礦是以雜質(zhì)形式存在黃銅礦中的。 鄧海波l s 4 j 研究了廣西長坡選礦廠提供的脆硫銻鉛礦純礦物的浮選行為，發(fā)現(xiàn)脆硫銻 鉛礦在自然p h 中無需活化即可用丁基黃藥浮出，且不受氰化物抑制，這與常見且與之結(jié) 構(gòu)相近的方鉛礦相同；脆硫銻鉛礦在p h 為5 時可浮性最好，這點與輝銻礦相同；但輝銻 礦需活化，在中性或弱堿性條件下難浮或不?。欢嗔蜾R鉛礦在中性或弱堿性條件下可 浮。與輝銻礦相比l j 訓，它的浮選特性更接近方鉛礦；這種礦物通常數(shù)量都不大，但在我 國廣西大廠礦田，則為主要有用礦物之一，其數(shù)量之多在世界上亦是罕見的。 張芹，胡岳華等l j 叫通過對脆硫銻鉛無捕收劑浮選行為的研究認為，脆硫銻鉛礦在p h l o 條件下用乙硫氮作為捕收劑回收鉛銻。在粗選尾礦中添加活化劑硫酸 鉛，浮出其它的硫化礦，然后進行鋅、硫分離，產(chǎn)出合格鋅精礦i j “。長坡選礦廠硫化礦 浮選分離工藝采用優(yōu)先混合浮選分離流程，入選粒度為小于0 2 5 r a m ，在中性介質(zhì)中，用 丁銨黑藥作為捕收劑，亞硫酸鈉和硫酸鋅作為鋅和硫的抑制劑，優(yōu)先浮出鉛銻礦物。在 浮出鉛銻的尾礦中添加硫酸鉛和黃藥，浮出其它硫化礦，然后進行鋅、硫分離，產(chǎn)出合 格鋅精礦。 乙硫氮是重要的金屬硫化礦，諸如方鉛礦，黃銅礦，脆硫鉛銻礦等礦物的常用捕收 劑，具有較強的捕收作用p 川。脆硫銻鉛礦( p b a f e s b 6 s 1 4 ) 屬于我國特有的復雜礦物姍， 是我國廣西河池地區(qū)的主要的鉛銻礦物，國內(nèi)外對其浮選性質(zhì)做過一些研究。劉如意等踟 對脆硫銻鉛礦的工藝研究表明，它在p h = 4 1 0 5 時具有良好可浮性，許多研究表明礦漿 電位對于硫化礦和金屬的浮選有重要的影響【4 1 書l ，硫化礦表面疏水產(chǎn)物形成是由于捕收 劑在礦物的陽極過程造成的，與之對應的陰極過程是氧氣在礦物表面的還原【體4 6 l ；由于 陽極過程影響礦物表面的疏水產(chǎn)物性質(zhì)，所以在浮選體系中，礦漿電位對硫化礦的浮選 性質(zhì)有很大的影響。張芹，徐兢1 4 7 4 8 】等認為丁銨黑藥作為捕收劑，脆硫銻鉛礦在p h 1 0 后回收率開始下降。 1 5 與脆硫銻鉛礦相似的礦物的浮選研究現(xiàn)狀 1 5 1 輝銻礦的性質(zhì)與可浮性 輝銻礦化學成分是s b 2 s 3 ，含s b 7 1 4 ，輝銻礦的硬度為2 2 5 ，密度為4 6 3 ，性脆。 顏色為鉛灰色，屬斜方晶系。其品格構(gòu)造為鏈狀。根據(jù)居里夫一居里原理，解離面往往出 現(xiàn)在平行于化學鍵最堅固的方向，故輝銻礦常具有板面的完全解離，而解離破裂的鍵型 為弱分子鍵，其表面有較好的疏水性。但受礦漿p h 值的影響較大，當p h i 5 時，輝銻 礦的可浮性才較好。輝銻礦是在低溫熱液成礦環(huán)境中生成的，此時其他硫化礦物早已形 成，故能成為較純凈的銻的硫化礦物。如果是中溫熱液成礦環(huán)境中，則它不易單獨生成 礦物，而易與其他硫化礦物生成各種混合晶體或固熔體。 6 ，磅峨硫銻幸 糾h 廣浮璉新工。藝研究 輝銻礦是提取銻的重要原料，輝銻礦可用來制作耐磨擦的合金( 如銅鋅錫合金) ，這 種材料被用來制造堅固的軸承。與鋅和鉛所熔的合金可制印刷機、抽水機、起重機等零 件，還可用于槍彈的材料。銻鉛合金可供制作軍事上所用的榴霰彈等。銻的化合物可作 紡織物的防腐劑，在醫(yī)藥上的用途也較多。輝銻礦常與黃鐵礦、雌黃、雄黃、辰砂、方 解石、石英等共生于低溫熱液礦床，是分布最廣的銻礦石。中國是著名的產(chǎn)銻國家，儲 量居世界第一，尤以湖南新化錫礦山的銻礦儲量大質(zhì)量高。 用黃藥捕收輝銻礦時，需要預先用c l 尹、p b 2 + 活化，硫酸銅活化輝銻礦的p h 范圍是 4 7 4 ，沒有活化的輝銻礦可用中性油捕收。由于輝銻礦與羥基易發(fā)生氧化作用，在堿 性p h 時，水解反應產(chǎn)物之多足以使輝銻礦完全受到抑制。輝銻礦在堿性介質(zhì)中可浮性差 的另一主要原因是它在堿性介質(zhì)中可溶性增大，致使捕收劑不能吸附于礦物表面。 氣體在礦物表面上的吸附對浮選有重要影響。在硫化物礦物與捕收劑相互作用過程 中氧在浮選中的作用特別重要。因此在無氧時的條件下，純凈的硫化物礦物對水具有很 高的穩(wěn)定性。某些硫化物礦物具有相當?shù)奶烊豢筛⌒?。但未氧化的金屬硫化物礦物與黃 藥的相互作用的反應平衡常數(shù)很低( 約為l o 以5 次方) ，因此相互作用的可能性很小。新鮮 的硫化物礦物表面在無氧水中相當親水。然而在有氧的情況下，氧的物理吸附進行極快， 在適當條件下使硫化物礦物疏水性提高。氧對硫化礦的適度作用，可使捕收劑易于吸附， 無論按化學吸附或電化學反應機理進行都對浮選有利。但過度氧化會使硫化礦表面轉(zhuǎn)變 為非硫化物，則對浮選不利。氧的吸附對非硫化物礦物的浮選性質(zhì)也有很大影響。 1 s 2 方鉛礦的性質(zhì)與可浮性 方鉛礦是硫化物中非常著名的礦物，它由金屬元素鉛和非金屬元素硫組成，分子式 為p b $ ，組成中常含有a g 、b i 、s b 、a 盤、c u 、z n s e 等元素。晶體外形常呈立方體， 有時為立方體和八面體的聚形，集合體常呈粒狀和致密塊狀。方鉛礦顏色呈鉛灰色，在 白色瓷板上的條痕呈灰黑色，金屬光澤。摩氏硬度2 5 ，比重7 4 7 6 ，是它重要的鑒定特 征之一方鉛礦還有一個重要特征是發(fā)育三組相互垂直的完全解離，故它很容易裂成立 方體小塊。方鉛礦是自然界分布最廣的含鉛礦物，經(jīng)常在熱液礦脈及接觸交代礦床中產(chǎn) 出，伴生礦物有閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、方解石、石英、重晶石、螢石等。它是煉鉛 的最重要的礦物原料，而含銀的方鉛礦又是煉銀的重要原料。新鮮的方鉛礦表面具有疏 水性，未氧化的方鉛礦很易浮選，表面氧化后可浮性降低。黃藥或黑藥是方鉛礦的典型 廣西，v 攀習【士曹鉺立論文 ，r 磅脆硫銻鐳鋅礦凈遺k t ；研究 的捕收劑，白藥和乙硫氮也是常用捕收劑，其中丁銨黑藥對方鉛礦有選擇性捕收作用。 對于乙黃藥，p h 9 5 以后吸附量明顯下降因此，用黃藥捕收時，在弱堿性介質(zhì)中可用 低級黃藥；而在強堿性和石灰介質(zhì)中，要用高級黃藥電化學法研究表明，礦物表面生 成的產(chǎn)物決定于礦物在黃藥溶液中的電極電位。當大于黃藥的氧化還原電位時，礦物表 面以生成雙黃藥為主；反之礦物表面以生成金屬黃原酸鹽為主。 重鉻酸鹽是方鉛礦的有效抑制劑，但對被c u 2 + 活化的方鉛礦，其抑制效果下降。被 重鉻酸鹽抑制過的方鉛礦，很難活化，要用鹽酸或在酸性介質(zhì)中，用氯化鈉處理后才能 活化。氰化物不能抑制它的浮選，硫化鈉對方鉛礦的可浮性很敏感，過量硫離子的存在 可抑制方鉛礦的浮選；二氧化硫、亞硫酸及其鹽類、石灰、硫酸鋅或與其它藥劑配合可 以抑制方鉛礦的浮選。 1 5 3 閃鋅礦及鐵閃鋅礦的性質(zhì)與可浮性 閃鋅礦的化學成分為z n s ，含鋅為6 7 1 ，硫為3 2 9 ，閃鋅礦屬等軸晶系，硫離子 成緊堆積，鋅離子位于半數(shù)四面體空隙中，配位數(shù)為4 ，每個z n 2 + 被四個s 2 離子所包圍 呈四面狀，晶體上常有三角形條紋。一般多呈顆粒狀集合體產(chǎn)出，外生者呈腎狀。鐵閃 鋅礦，它的化學式為( z l l f e ) s ，是富含鐵的閃鋅礦。近乎無色，隨含鐵量的增加，閃 鋅礦晶格上的鋅離子被鐵離子取代形成鐵閃鋅礦，隨著閃鋅礦問格上的鐵離子增加其顏 色也逐漸加深，當鐵離子增加到2 0 以上時鐵閃鋅礦為黑色，由于鐵離予在晶格上置換 的不同，鐵閃鋅礦所表現(xiàn)出來的性質(zhì)也有所不同。張芹 4 t l 等對含鐵1 5 0 2 的鐵閃鋅礦研 究表明：鐵閃鋅礦在酸性條件下可實現(xiàn)無捕收劑浮選，有硫酸銅存在時鐵閃鋅礦的可浮 性得到極大的改善，當硫酸銅用量達到一定程度時，在整個p h 范圍內(nèi)都具有很好的可浮 性。高錳酸鉀濃度為4 - - 6 x 1 0 弓摩爾升時對活化的鐵閃鋅礦有較強的抑制作用，濃度偏高 時卻使其良好的浮游性。其作用機理為：高錳酸鉀濃度低時與鐵閃鋅礦表面活化膜及表 面晶格離子反應生成的金屬羥基化合物起抑制作用并使黃藥脫附，濃度高時則在礦物表 面發(fā)生氧化還原反應生成大量元素硫。 不同產(chǎn)地的閃鋅礦可浮性差異很大，天然的閃鋅礦或多或少受到礦床中銅或其他離 子的活化。一些重金屬鹽如汞、銅、銀、鉛、鎘等都可以活化閃鋅礦的浮選。經(jīng)研究： 未經(jīng)活化的閃鋅礦顯示出相當?shù)挠H水性。通過使用那些更穩(wěn)定的硫化物的金屬離子去取 代礦物表面上的鋅離子，即可發(fā)生活化作用，其反應如下( 以銅，鉛離子為例) ： ，r q t 朋l 硫銻鉗啊_ 礦浮選奢# 藝研，電 z n s + 2 + c u s + z n 2 + 乃心+ p b “錚p b s 4 - z n “ 因此，閃鋅礦顆粒具有銅藍或方鉛礦的表面，從而表現(xiàn)出類似這兩者的性質(zhì)。在工 業(yè)實踐中，廣泛使用的閃鋅礦的活化劑是硫酸銅。硫酸銅活化閃鋅礦與礦漿p h 有很大的 關(guān)系，p h = 6 時，閃鋅礦對兩價銅離子的吸附量最大，在酸性和堿性礦漿中，吸附量均下 降，但在p h = 1 1 時，又有一個吸附量升高的峰值。p h = 9 時，吸附最小。但在生產(chǎn)中， 閃鋅礦往往自發(fā)活化，其原因是含有銅雜質(zhì)，在磨礦過程中，被礦漿中的c u 2 + 活化。這 是造成閃鋅礦與其他礦物分離困難的原因之一。氰化物可以強烈的抑制閃鋅礦和鐵閃鋅 礦，此外硫酸鋅、硫代硫酸鹽等都可以抑制閃鋅礦和鐵閃鋅礦的浮選。 1 6 課題研究內(nèi)容及意義 脆硫銻鉛礦分離是目前多金屬硫化礦分離的難題之一，廣西河池地區(qū)的脆硫鉛銻礦 和鐵閃鋅礦是典型的金屬復合硫化礦，該礦區(qū)的礦石品位低，伴生礦多，碳質(zhì)脈石的含 量較高，在礦物浮選中，由于碳質(zhì)脈石對藥劑的吸附和干擾作用，浮選工藝的穩(wěn)定性和 浮選指標具有非常大的影響，使得是該地區(qū)的脆硫銻鉛礦更加難于浮選。但是，該礦區(qū) 礦石的儲藏量大，具有很大的回收價值，如能有效的回收利用，則意義重大。 在實踐中一般采用兩種工藝來克服碳的影響，一是先脫碳，再進行礦物浮選，該工 藝的優(yōu)點是浮選指標相對穩(wěn)定，但對于可浮性強和磨礦粒度較細的礦物，浮選脫碳工藝 將導致大量有用礦物的流失。另外一種工藝就是不預先脫碳直接浮選，該工藝對于含碳 較低的礦石具有較好的指標，但對于含碳較高的礦石，不僅藥劑消耗大，而且浮選泡沫 非常不穩(wěn)定，生產(chǎn)上不容易實現(xiàn)穩(wěn)定操作。 廣西河池某地脆硫鉛銻鋅礦含碳量達到7 - 1 0 ，采用先浮選脫碳，再進行鉛鋅浮 選的工藝時，由于礦石含碳高，生產(chǎn)上需要加入大量二號油才能起泡，從而導致可浮性 較好的鉛鋅礦物大量上浮，造成大量金屬流失，無法生產(chǎn)。采用不脫碳直接浮選工藝后， 仍很難取得較好的指標，其主要原因是因為常規(guī)浮選藥劑不適應高碳礦石的浮選，尤其 是表面活性較好的起泡劑被碳大量吸附后，導致浮選泡沫層不穩(wěn)定，影響浮選指標。該 課題的研究對含碳脆硫銻鉛礦的浮選和其它含碳礦石的浮選回收具有重要的參考價值。 9 ，r | 巍脆吲潛舒鋼l 礦浮選新工t ；| 開究 2 1 礦樣性質(zhì)及制備 2 1 1 純礦物制備 第二章研究方法 脆硫銻鉛和鐵閃鋅礦試樣取自廣西河池某鉛銻礦山，經(jīng)過錘碎、揀選，瓷球磨，篩 分、制成粒度控制在+ 1 0 0 2 0 0 目之間，并置于干燥器中保存。兩種礦物的純度均在9 5 o 以上，礦物化學分析見表2 - 1 和2 2 ， 表2 - 1 脆硫銻鉛礦純礦物主要金屬含量 t a b l e2 - ic o n t e n to f m a i nm e t a l so f p u r e j a m e s o n i t e ( ) 2 1 2 實際礦石制備 本實驗所用的礦樣取自廣西河池某鉛鋅礦山，礦石自然晾干后，經(jīng)過顎式破碎機粗 碎、對輥細碎后，用篩子篩分到小于2 毫米的粒級，然后采用分堆法混勻。浮選試驗時 每次取3 0 0 克混勻好的礦樣進行試驗。礦石制備流程如圖2 1 所示。 i o 離磅u 乞硫銻鉬r 鋅可亭爭璉新工z | 井兜 r o u g h o ” r o u g l a i rgc r u s h i n g f i n e n e s s c r a s h i n g e q “l(fā) l i t y r1 s a m p l eo f a n a l y s i ss a m p l eo f f i n e n e s ss a m p l eo f t e s t 圖2 - 1 實際礦石礦樣制備流程圖 f i g 2 - 1p r e p a r a t i o no f o r es a m p l eo f f l o wf i g u r e 礦樣主要有用礦物成分為脆硫銻鉛礦、方鉛礦和鐵閃鋅礦，脈石礦物主要是石英、 方解石和碳泥。脆硫銻鉛礦呈條形的針狀棒晶體，鐵閃鋅礦均以不同規(guī)則的小集合體、 他形顆粒塊結(jié)構(gòu)嵌生在方解石集合體中。礦石主要元素分析見表2 3 表2 - 3 實際礦石主要元素分析結(jié)果( ) t a b l e2 - 3r e s u l to f m u l t i - e l e m e n t so f m i n e r a la n a l y s i s ( ) 從2 - 3 實際礦石主要元素分析結(jié)果可以看出，原礦鉛銻的品位較低，鉛銻品位之和 只有2 6 1 ，鋅含量也僅有2 8 ，但該礦含銀較高，達到1 8 9 9 t ，具有較高的回收價值。 在浮選時應重點考慮銀的回收，不宜采用氰化鈉作為抑制劑，以保證銀的回收不受影響。 并且礦石含碳達到7 1 ，對礦石浮選影響比較大，采用常規(guī)浮選藥劑難以獲得很好的指 標。 2 2 實驗藥劑及設備 2 2 1 試驗所用藥劑 試驗所用的藥劑有：捕收劑、起泡劑及調(diào)整劑等，見表2 - 4 。 廣西大掌硬士掣啦說文 ，膏舒t 朋【硫銻鉛鋅可上芋毫奢隅藝- 研究 表2 - 4 藥劑名稱，化學式純度 t a b 2 4t h en cc h e m i c a la n df o r m u l a a n dp u r i t yo f r e a g e n t s 2 2 2 試驗所用設備表 表2 - 5 試驗所用設備 t a b 2 5t h ee q u i p m e n to f e x p e r i m e n t f - 西，“乒q n b 掌位論文，膏q u 乞爿h 擎特鉀妒浮逢新工藝研究 2 3 實驗流程 2 3 1 純礦物浮選試驗流程 純礦物試驗所用的基本流程圖如圖2 2 所示：浮選實驗在x f g c 8 0 型掛槽式浮選機 中進行，葉輪轉(zhuǎn)速1 7 0 0 轉(zhuǎn)分，每次稱取礦樣2 5 克，然后加入2 0 毫升水，用超聲波清 洗器清洗5 分鐘，再用蒸餾水反復清洗，置入有效容積為5 0 毫升的x f g c 8 0 充氣掛槽 浮選即上進行浮選試驗，然后按順序添加調(diào)整劑、捕收劑、起泡劑，然后浮選，對泡沫 產(chǎn)品進行過濾、烘干、稱重，計算回收率。 pur eof e 、 re gula co l l ec 煤矸石 煤炭。 3 4 抑制劑對鐵閃鋅礦可浮性的影響 3 4 1 單一抑制劑對礦物可浮性的影響 ( 1 ) n a 2 c 0 3 對鐵閃鋅礦的抑制作用 考查碳酸鈉用量變化對礦物抑制作用。試驗結(jié)果如圖3 - 9 所示。 02 4 6葛 1 0 圖3 - 9 碳酸鈉用量對兩種礦物可浮性的影響 f i g3 - 9t h ee f f e c to f d o s a g eo f n a c 0 3o i lt w op u r eo r e 注：黃藥：1 0m g l ；s n c ：8 m g l 圖3 - 9 表明碳酸鈉用量變化對礦物抑制作用。從圖中可以看出隨著碳酸鈉用量的增 加，脆硫銻鉛礦和鐵閃鋅礦的回收率都在隨碳酸鈉用量的增加而下降，但是下降的速度 并不是很快，當碳酸鈉的用量達到6 m # l 的時候，兩者的回收率相同，但是，隨碳酸鈉 用量的增加，對鐵閃鋅的抑制并沒有顯著的增加。因此，碳酸鈉對鐵閃鋅的抑制效果并 不理想，不利于脆硫銻鉛礦和鐵閃鋅礦的分離。 ( 2 ) z n s 0 4 對鐵閃鋅礦的抑制作用 考察z n s 0 4 用量變化對礦物的抑制作用。試驗結(jié)果如圖3 - l o 所示。 如 們 加 o 冪v8o口盤 離砑u 曉琉 鉛鋅z r 勻l 璉新工t 井憲 圖3 - 13 硫酸鋅對礦物的可浮性的影響 f i 9 3 - 1 0 t h ee f f e c t o f d o s a g e o f z n s 0 4 0 n t w o m i n e r a l 注：黃藥：1 6r a g l , s n c ：8 m g 幾 圖3 1 0 顯示了z n s 0 4 用量變化對礦物的抑制作用。從圖中