烃油乳化与乳化剂对辉钼矿捕收机理及其在硫化钼矿石浮选实践中的应用

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:109
    克莱麦克斯40年代的研究发现,增大烃油用量可以提高矿石粗选的钼回收率(见图1),可以提高中矿(连生体)上浮量(见图2)。但是,实践中,提高烃油用量比较困难,即使只加227g/t烃油和91g/t2#油,对0.5%~0.7%MoS2钼矿石,所产生泡沫层仍然浅薄,难以操作,再增加烃油已不可能。 
图1  烃油用量对辉钼矿收率影响 

图2  烃油与中矿浮游量

    烃油不溶于水,经机械搅拌“粉碎”成小油滴进入矿浆。这种油-水分散相是一个不稳定的体系:较大油滴会因为与水的密度差而漂浮析出;细小油滴因界面面积大增,引起体系的热力学不稳定,界面能形成很大聚结力,使小油滴兼并,最终形成足以按重力析出的大油滴。显然,油滴愈小,兼并过程愈长,分散的时间愈久。另外,当矿浆加入的烃油量增多,小油滴数增多,碰撞、兼并将更快。    乳化剂是具有亲水也有亲油基的表面活性剂,它的加入,会吸附在油-水界面上,使界面的表面张力下降,油-水分散相稳定,而防止了小油滴的兼并。由于连续相是水相,要求形成的乳化液应为水包油型(O/W)。    显然,强化机械搅拌,尽量使油滴变小,或添加浮化剂,使油-水分散相趋于稳定,都可提高烃油分散程度,提高其浮选效果。    60年代曾研究利用超声波来分散油。在超声波作用下,煤油液滴变小,油-水分散相得以稳定,用以捕收辉钼矿效果提高。    克莱麦克斯在试验室曾对许多工业乳化剂作过尝试,其中有树胶,如黄蓍胶、阿拉伯胶等;土耳其磺化红油;润湿剂,如气溶胶和多种皂类。但当用烃油和松油浮选辉钼矿时,这些乳化剂都有害于钼矿石浮选,对烃油捕收剂起相反作用。[next]    最后,经以数百种表面活性剂中筛选出阿蒂克·辛太克斯。它与烃油合并使用,可提高烃油添加量,当加454g/t烃油、14.6g/t2#油和22.7g/t辛太克斯后,辉钼矿回收率提高2%,见图3及图4。另外,由于松油耗量大减,总的药剂费用增加不多。显然,松油和辛太克斯用量间应保持平衡,松油若全由辛太克斯取代,则粗粒易浮、而辉钼矿过多损失于细级别;另一方面,2#油用量太多,细粒级钼回收率上升,但粗粒中矿上浮迟缓;若两者用量都过大,泡沫中矿泥量增加,粗粒中矿减少。辛太克斯可使粗粒中矿上浮,所以为获合格钼精矿,粗精矿的再磨、细磨显得很必要。 
图3  烃油与粗精矿品位 

图4  各种药剂对粗磨影响

    辛太克斯于1942年用于生产,它可称作硫酸化椰子油皂。任慧珍等人用红外光谱侧定的图谱见图5。 
图5  辛太克斯VBC红外光谱图

    克莱麦克斯选厂证实,辛太克斯比十二烷基硫酸钠效果略高一些。这与选厂所用循环水中Ca2+离子浓度较高,不与辛太克斯沉淀,与后者易生成十二烷基硫酸钙的沉淀而失效有关。若选矿用水改为去离子水后,两都效果并没大的差别。[next]    添加辛太克斯后能大量添加烃油,且减少2#油耗量。辛太克斯添加量对提高MoS2回收率效果显著,但同时又会降低粗精矿中MoS2的含量(见图6) 
图6  辛太克斯、蒸汽油对辉钼矿浮选的影响

    蒸馏水的表面张力为7.26×10-2N/m,当加有辛太克斯的水溶液、表面张力明显下降,见图7。当辛太克斯浓度超过1.0g/t后、体系表面张力降至3×10-2N/m以下。此时界面表面能与烃油(3×10-2N/m)、辉钼矿(2.4×102N/m)的一致。这或许也是烃油能被乳化及辉钼矿易吸附,体系热力学稳定的原因。 
图7  辛太克斯溶液的表面张力

    加有辛太克斯的矿浆,辉钼矿的ξ-电位如图8和图9所示。图示这样体系里,辉钼矿的ξ-电位不受PH和辛太克斯浓度的影响。这表明辛太克斯能吸附在辉钼矿的“棱”上,使ξ-电位稳定在-28~29mV间。 
图8  含6.110-3mol/L辛太克斯水溶液中
辉钼矿ξ-电位与PH关系 
图9  PH=8时,ξ-电位与辛太克斯浓度

    克莱麦克斯公司自1942年研制并首次应用了辛太克斯L(Art Syntex L)以来,辛太克斯已广泛应用于国外主产钼矿选矿厂。辛太克斯也已陆续出现“L”、“M”、“A”、“IG”、“T”及“HD”等牌号。辛太克斯VBC是近年出现的又一种新牌号。诸多牌号产品虽都称为辛太克斯,但实则成份不完全相同。[next]    沈阳有色属研究所自1980年起开始研制工作。任慧珍等人经对辛太克斯VBC剖析后,根据它的结构将其称作“硫单甘酯”,并用椰子油及合成脂肪酸两种不同原料,生产出四种类型的“硫单甘酯”,经红外光谱和核磁共振等检测,研制的“硫单甘酯”与辛太克斯结构一致,浮选效果相近。李长忱、金成江用硫单甘酯选别金堆城钼矿石的试验室研究结果列于表1。

 

 

 

 

表1  硫单甘酯浮选对比试验

矿样药剂(原料与工艺)细度(%-200目)产率(%)品位(%Mo)回收率(%)药剂耗量(g/t)
硫单甘酯蒸汽油煤油柴油松醇油
A椰子油30#506.551.37092.5160410  25
脂肪酸37#505.451.69092.8580410  25
辛太克斯VBC506.701.34092.9180410  25
常规药剂608.401.02088.63  200 150
B椰子油30#505.601.60691.5615 330 92
脂肪酸37#505.241.60690.1115 330 92
辛太克斯VBC505.311.61690.7715 330 92
常规药剂604.911.71391.50  200 190
C椰子油醇溶液519.770.90992.4810  18094
椰子油水溶液519.160.92992.0710  18094
脂肪酸醇介质518.3510.4091.3210  18094
脂肪酸水介质518.0911.0191.5010  18094
常规药剂6211.800.72692.39  140 137
   
    A、B样是硫单甘酯不同小型合成条件下的对比试验,C样则是工业扩大试验合成产品的浮选试验。显然,在放粗磨矿细度条件下(由60%-200目放粗到50%-200),无论那种产品,均取得与辛太克斯VBC基本一致的结果。
    硫单甘斯用于金堆城钼业公司一选厂的工业试验结果见表2。 表2  金堆城一选厂硫单甘酯试验结果

 药剂耗量(g/t)球磨效率(t/h·台)原矿品位(%)粗选回收率(%)精矿品位(%)精选回收率(%)总回收率(%)
煤油柴油松醇油硫单甘酯
试验前197 153 10.060.11885.2752.6096.0280.62
试验后27155758.211.760.11086.6251.0395.7581.32
对比-140+155-788.21.67(+16.5%)-0.008+1.35-1.57-0.27+0.7

    试前磨矿细度约为(71%~77%)-200目,试验里放粗至58%-200目,使选厂处理能力提高16.5%,粗选回收率提高1.35%,总回收率提高0.7%。效果是显著的。
    硫单甘酯在小寺沟的试验结果也很好。第一次工业试验里,在原矿中混入部分难选灰岩钼矿(平时药剂条件下会使钼收率下降)。当加入硫单甘酯,粗选2#油由75g/t降至34g/t、分离精选煤油由25g/t升至80g/t。粗选回收率没提高,但分离浮选作业回收率提高6%,使总的浮选回收率增加4.97%。第二次工业试验里,矿石为易选的斑岩钼矿石,当添加6g/t 9#硫单甘酯后粗选回收率提高了2.52%,精选回收率提高0.61%,总回收率提高2.71%。粗选2#油由75g/t降至34g/t,分离精选2#油22g/t增加到87g/t。    金堆城钼业公司和石油化工科学研究院合作,合成了与辛太克斯VBC相似的药剂—— PF100。钼矿石浮选采用PF100后,泡沫增多,泡变小,泡沫形成加快,对提高粗选钼回收率明显。采用PF100浮选小寺沟钼矿石时,发现矿浆浓度对提高钼回收率有很大影响,见表3。
表3  PF100矿浆浓度对浮选小寺沟矿石影响

粗选浓度(%)产率(%)品   位(%)钼回收率(%)
精矿尾矿原矿
30373.587.033.291.740.0140.00980.1310.13289.7493.05

    PF100浮选杨家杖子矿务局岭前矿的试验结果见图10。
 
图10  柴油PF100对浮选影响

    在国产几种烃油分散剂中,北京矿冶研究总院研制的S-11是和辛太克斯药剂浮选效果相似,而结构不同的新药剂。[next]    辛太克斯原料中甘油短缺,椰子油依赖进口,生产成本较高。S-11为石油化工副产品乙二醇和脂肪(AES)合成产品。原料来源广泛。S-11为阴离子型表面活性剂,HLB值(水油度)约为12~13,主要有效成份为脂肪酸二乙二醇单酯硫酸钠,结构式及与辛太克斯对照见图11。
              H     O  
                     
            HCOCR  
  H     O             
          HCH      
HCOCC11H23            
             O        
HCOH O             
          HCH   O  
HCOSO            
          HCOSO  
  H     ONa          
          H     ONa
辛太克斯(Syntex)        S-11      
图11  S-11与辛太克斯结构式

    S-11在使用时,对钙、离子不灵敏。S-11在较高温度(特别高于40后)易水解。它在碱性介质中,酯基水解成脂肪酸;在酸性介质中,水解成单酯和硫酸。因而,在保存和应用时,应保持介质的碱性环境。辛太克斯与S-11捕收效果对比见表4。浮选效果见表5。
表4  S-11与辛太克斯对照(浮选条件相同)

药剂粗选效率(%)粗精矿品位(%)
S-11+CO-11(烃油)辛太克斯+蒸汽油92.7891.190.980.86

表5  S-11浮选效果

矿  样给矿细度(%-200目)粗选指标总指标
回收率(%)品位(%)回收率(%)品位(%)
金堆城混合样4593.5212.3386.8155.50
矿  样给矿细度(%-200目)回收率(%)品位(%)
CuMoCuMo
山口铜钼矿石70(一段)88.15~89.8377.00~80.1322.18~22.770.46~0.49

    由表4可见,S-11与辛太克斯效果相近。铜山口铜钼矿石,当用S-11时,只需要一段磨矿到70%-200目即可与两段磨矿(75%-200目,90%-200目)浮选指标相当。
    显然S-11浮选效果可与辛太克斯媲美,其价格低廉,宜推广。    作为烃油的乳化剂,除了克莱麦克斯所研究过的辛太克斯与十二烷基硫酸钠外,日本和田正夫、真岛、户田等人报道,在用煤油作辉钼矿捕收剂时,非离子型表面活性剂也是有效的煤油乳化剂,试验结果见表6。    聚氧乙烯(OE)的个数对表面活性剂水油度(HLB)有很大影响,OE个数增多,HLB值加大,表面活性亲水性增强,乳化性能加强。其中,可能壬基苯基聚氧乙烯醚乳化效果要较好一些。
表6  非离子型表面活性剂对煤油捕收辉钼矿的浮选影响

活性剂名称HLB粗精矿品位(%)回收率(%)
MoS2FeMoS2Fe
POE油醇醚839.8711.3890.735.3
POE月桂醇醚1941.1010.8490.432.6
POE油酸脂941.4611.3892.835.6
POE油酸脂1241.2211.1393.233.7
POE油酸脂1639.7011.5695.137.9
POE壬基苯基醚845.4411.7193.132.8
POE壬基苯基醚1238.4012.6595.342.9
POE壬基苯基醚1639.0112.6594.041.6
无浮化剂/39.249.5788.329.4
标签: 乳化剂
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