浮选药剂(三)

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:662

    值得指出的是浮选药剂的分类是有条件的,某种药剂在一定条件下属于这一类,在另一条件下可能属于另一类。例如,硫化钠(Na2S)在浮选有色属硫化矿时它是抑制剂,而在浮选有色金属氧化矿时是活化剂,当用量过多时它又是抑制剂;此外,一种药剂同在一浮选过程中也可同时起几种作用。如,石灰既可调整矿浆pH,又可抑制黄矿等。
    1.捕收剂
    捕收剂是改变矿物可浮性的最重要最关键的一类药剂。它能在有用矿物表面生成疏水薄膜,提高矿物的疏水性,有利于矿物颗粒与气泡附着而起捕收作用。捕收剂是一种异极性物质,它的一端为极性基,另一端为非极性基。当药剂与矿粒表面作用时,极性基吸附在矿物表面上,而非极性基朝向外,从而减弱了水分子对矿物表面的亲和力,提高了矿物表面的疏水性。例如捕收剂黄药在矿浆中,当矿粒表面附着有黄药再与气泡接触时,黄药的非极性插人气泡,矿粒随着气泡上浮到矿浆表面(见图1)。

    根据药剂矿物表面作用的极性基不同,捕收剂可分为:阴离子型(硫代化合物类、烃基酸类),阳离子型(胺类),两性型,非离子型(脂类,多硫化物),非极性捕收剂(油类)。[next]
    硫代化合物类捕收剂主要有黄药、黑药、硫醇等,常用于浮选自然金属、有色金属硫化物和硫化后的氧化矿。烃基酸类捕收剂有油酸、氧化石蜡皂等,常用于浮选氧化矿、碱土金属矿、硅酸盐矿等。胺类捕收剂主要用于浮选适应石英硅酸盐矿石,油类捕收剂包括油、变压器油、太阳油,用来浮选具有自然疏水性的矿物,如辉矿、石墨自然硫等,也可以作为辅助捕收剂浮选自然金。选金厂常用的捕收剂有黄药、黑药、胺黑药等。
    1)黄药
    黄药是浮选含金硫化物最常用的捕收剂,化学成分为烃基二硫代碳酸盐(ROCSS Me),其中R为CnH2n+1,类烃基,Me为金属钠或钾。它是一种淡黄色粉末,具有刺激性臭味,有一定的毒性,溶于水,易氧化。使用黄药捕收剂时,必须调整矿浆的pH在7以上,即在碱性矿浆中使用。如在酸性矿浆中使用,必须适当增大用量。浮选实践亦证明:长链烃的高级黄药的捕收能力比低级黄药捕收能力强。
    一般在处理含金硫化矿时,黄药用量在10~15g/t。具体用量取决于浮选矿石性质、矿浆浓度等。其用量随金属品位的提高而增加;随矿石氧化程度的提高而增加。提高矿浆浓度可以减少黄药用量。
    2)黑药
    黑药化学名称为烃基二硫代酸盐。通式为(RO)2PSSH。常用黑药的烃基为甲酚、二甲酚以及各种醇类。
    甲酚黑药由甲酚和五硫化二磷在加热情况下反应生成,为黑褐色的油状液体。密度1.19~1.21g/cm3,有刺激臭味。
    黑药除具有捕收性能外,还具有起泡能力,含游离甲酚愈多,起泡能力愈强。丁基胺黑药是一种阴离子捕收剂,为白色固体,无臭,有起泡性。对含金石英脉矿石选别效果很好。由于它具有捕收和起泡两种性能,所以在一些选金厂中可代替2#油与黄药一并使用。
    此外,烃基酸类捕收剂可以用来选别氧化金矿石;非极性的碳氢油如煤油、变压器油、太阳油,在选金时可作辅助捕收剂用。
    2.起泡剂
    浮选时泡沫是空气在液体中分散后的许多气泡的集合体。浮选泡沫对气泡的数量、大小及强度有一定的要求。一是要有一定的强度,能在浮选过程中保持稳定,二是气泡尺寸大小适当。一般气泡的大小尺寸以0.2~1mm为好。在浮选过程中泡沫是矿粒上浮的媒介。气泡过大,气液界面面积减小,附着矿粒减少,浮选效果低。气泡过小,则由于上浮力小而携带矿粒上浮速度慢,同样浮选效果不好。[next]
    起泡剂的作用,是使空气在矿浆中分散成微小的气泡并形成较稳定的泡沫。起泡剂的作用原理在于它能降低水与空气界面的表面能。起泡剂分子在矿浆中以一定的方向吸附在气液界面上。由于起泡剂定向排列在气泡表面,会形成一层水化膜,能防止气泡兼并。另一方面,由于起泡剂分子具有定向吸附作用,使气液界面表面能降低,泡壁间水层不易减薄,气泡不易破裂,加强了泡沫稳定。
    选金厂常用的起泡剂有2#油、松油、樟油、重吡啶、甲酚酸等。
    2号油是最常用的浮选起泡剂,起泡性能和浮选效果好。2号油为淡黄色油状液体,有刺激性,具有较强的起泡性能。在选别含金矿石时,其用量一般为20~100g/t。
    樟油可代替松节油使用,选择性能好,多用于获取高质量精矿及优先浮选作业。
    甲酚酸、重吡啶都是炼焦工业副产品,是常用的起泡剂,亦用于选金。
    实践表明,起泡剂用量不宜很大。起泡剂的浓度与溶液表面张力及其起泡能力的关系见图2所示。开始增大起泡剂浓度,溶液的表面张力降低得较明显、起泡能力显著增大。起泡能力达到峰值后再增大起泡剂浓度,表面张力变化较小,起泡能力反而下降。可见,溶液的起泡能力不完全在于表面张力降低。起泡剂浓度达到饱和状态(B点)和纯水(A点)一样,不能生成稳定的泡沫层。

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    3.调整剂
    调整剂是浮选工艺中一类重要的浮选剂。在浮选中,添加捕收剂和起泡剂后,通常可使性质相近的矿物同时浮游。但浮选工艺却要求分离出两种或多种产品,使这类产品中富集有一种或一组有用矿物。而单用捕收剂和起泡剂难以达此目的,还需要一些调整矿物可浮性、矿浆性质的药剂,对浮选过程起选择性的调整作用。
    调整剂按其在浮选过程中的作用可分为:活化剂、抑制剂、介质pH调整剂以及分散与絮凝剂。具体的调整剂属于哪一种,常常和作用的具体条件有密切的关系。同一种药剂在这个条件下属于活化剂,在另一条件下却属于抑制剂。前已述及同一种药剂在一定条件下可以起两种或更多种的作用。因此,某些药剂究竟属于哪一种要具体分析。
    1)抑制剂
    能够从矿物表面或溶液中除去活性离子,在矿物表面吸附形成亲水薄膜或在矿物表面形成亲水胶粒而产生抑制作用。抑制矿物的几种方式如下:
    ①消除溶液中的活化离子,使矿物得到抑制。如石英在Ca2+、Mg2+活化下才能被脂肪酸浮选。若在浮选前加入苏打,使Ca2+、Mg2+生成不溶性盐沉淀,就消除了Ca2+、Mg2+的活化作用,使石英失去可浮性。
    ②消除矿物表面的活化薄膜。用氰化物溶去闪矿表面的硫化铜薄膜,使闪锌矿失去可浮性,达到被抑制的目的。
    ③使矿物表面形成亲水性薄膜,增强矿物表面的亲水性,削弱其对捕收剂的吸附活性。形成抑制性亲水薄膜有几种情况:a)形成亲水的离子吸附膜,如矿浆中存在HS-和S2-离子时,可使矿物表面形成亲水的HS-或S2-离子吸附膜;b)形成亲水的胶体薄膜,硅酸盐矿物表面吸附硅酸胶粒后,形成亲水的胶体薄膜达到抑制作用;c)形成亲水的化合物薄膜,方矿表面形成亲水的PbCrO4薄膜,使得方铅矿被重酸盐抑制。
    选金厂常用的抑制剂有:石灰、氰化物、硫化钠、重铬酸盐。对脉石的抑制剂有:水玻璃、淀粉等。
    石灰对黄铁矿有较强的抑制作用,氰化物是黄铁矿以及硫化铜、闪锌矿等常用的抑制剂,同时对金也有抑制作用。但因氰化物能溶解金等贵重金属,因此在浮选金银矿物时,一般不采用氰化物作抑制剂,以避免金的损失。
    上述的作用并不是孤立存在的,某些药剂往往互相配合使用才能有效地实现抑制作用。[next]
    2)活化剂
    可改变矿物表面的化学组成,形成能促使捕收剂附着的薄膜,提高矿物的浮游能力。同时活化剂还可除去矿物表面的抑制性薄膜,恢复矿物原来的浮游活力。活化剂一般通过以下几种方式使矿物得到活化:
    ①在矿物表面生成难溶的活化薄膜。例如白铅矿难于被黄药浮选,经硫化钠活化作用后,便在白铅矿表面生成了硫化铅的活化膜,从而很易于用黄药浮选。
    ②活化离子在矿物表面的吸附。如纯的石英不能被脂肪酸类型捕收剂浮选,石英吸附Ca2+、Mg2+离子后借Ca2+、Mg2+离子对脂肪酸的吸附活性,使石英得以浮选。
    ③清洗掉矿物表面的亲水薄膜。如在强碱性介质中,黄铁矿表面生成了亲水性的Fe(OH)3薄膜而不能被浮选。用硫酸除去黄铁矿表面亲水薄膜后而得到浮选。
    ④消除矿浆中有害离子的影响。当硫化矿浮选时,若矿浆中存在S2-或HS-离子,硫化矿往往不能被黄药浮选,只有当矿浆中这些离子消失并出现游离氧时才能被浮选。
    实践中可作为活化剂的有:有色重金属可溶性盐,如硫酸铜等;碱土金属和部分重金属阳离子;硫化钠和可溶性硫化物等。金选厂中常用活化剂有硫化钠、硝酸铝、硫酸铜等。有的活化剂也有抑制性能。比如硫化钠既可活化含金氧化矿,同时也可抑制金和硫化矿物。因此在浮选工艺中,对活化剂要进行合理选择和添加。
    3)介质pH调整剂
    主要用来调整矿浆pH和调整其他药剂的作用活度,消除有害离子的影响,调整矿浆的分散与团聚。介质(矿浆)pH是浮选的一个重要的工艺参数,矿物通常在一定的pH范围内才能得到良好的浮选。调整介质的pH,一般起下列诸方面的作用:
    ①调整重金属阳离子的浓度。重金属阳离子通常可以生成氢氧化物[Me(OH)m]沉淀。它的溶度积为LMe(OH)m=[Mem+]·[OH-]m=常数。提高介质的pH可以明显降低金属阳离子的浓度。如果Mem+是有害离子,增大pH可以减少它的有害影响。
    ②调整捕收剂离子浓度。捕收剂在水中呈分子或离子存在的状态与介质的pH有密切关系。当弱酸或碱的盐作为捕收剂加入矿浆时,捕收剂就会随溶液的pH而水解成不同组分。
    ③pH对矿物表面电性的影响。各种矿物在水溶液中具有自己的零电点(或等电点),对于各种氧化矿物,H+和OH-离子是其定位离子,当pH高于零电点时,矿物表面带负电;低于零电点时,表面带正电。[next]
    ④pH对捕收剂与矿物之间的影响。捕收剂离子与矿物表面之间的作用与矿浆的pH有密切关系。捕收剂阴离子与OH-之间可以在矿物表面产生竞争。pH愈高,OH-离子浓度愈大,愈能排斥捕收剂阴离子的作用,在一定的捕收剂浓度下矿物开始被OH-抑制时的pH称为矿物的临界pH。不同矿物的临界pH是不同的。例如:在浓度为25mg/L的乙基黄药溶液中,室温下几种硫化物的临界pH为:磁黄铁矿6.0,黄铁矿8.4,方铅矿10.4,黄铁矿10.5,白铁矿11.0,黄铜矿11.8,铜蓝13.2,活化的闪锌矿13.3,斑铜矿13.8,辉铜矿14.0。浮选实际矿石时,临界pH是一个范围,因同一种矿石中同一矿物的可浮性常存在一些差异。
    鉴于金浮选厂普遍使用石灰作为pH调整剂,而对石灰抑制金的有关情况研究和介绍较少。金镜潭、刘滨蝉等(1994年)曾在实验室中用气泡接触法测定了金的临界pH曲线(如图3所示)。可以看出:a)碱对金存在着抑制作用,几种矿物被碱抑制的顺序是黄铁矿>方铅矿>黄铜矿>金,这与四种矿物的可浮性递增的顺序相一致,说明金与硫代类捕收剂作用能力强,不易被抑制,易于浮选;b)碱对金的抑制是由OH-引起的,与碱的种类无关,没有发现石灰较氢氧化钠具有更强的抑制作用(曲线④和曲线⑤基本重合),因此,没有发现所谓“石灰强烈抑制金”的现象;c)测定的结果提供了黄药浮金临界pH范围:对乙黄药pH<11,对丁黄药pH<12。这与金浮选生产实践基本相符。

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    ⑤pH影响矿泥的分散与凝聚。生产中应用的pH调整剂也是矿泥的分散或凝聚剂。
    ⑥pH影响抑制剂的浓度。一些抑制剂由强碱和弱酸所构成,其在水中可以水解,所以介质pH的高低将直接影响它的水解程度。
    4)分散与絮凝剂
    为了使矿浆处于分散状态必须加入分散剂。分散剂作用的共同特征是使矿粒表面的负电性增强,增大矿粒之间的排斥力,并使矿粒表面呈强的亲水性,必须强烈分散矿泥时要在加入分散剂前首先加入苛性钠,使矿浆pH升高,在强碱性介质中矿泥才具有高的分散性。
    生产中使用得最广泛的分散剂是水玻璃。因为它既价廉又有好的分散效果,水玻璃在水中生成H2SiO3分子、SiO32-和HSiO3-离子及水玻璃胶粒,它们吸附在矿粒表面大大地增强了矿粒表面的亲水性,故水玻璃是良好的分散剂。
    苏打既是碱,可以调节矿浆pH,又具有分散作用。当要求矿浆pH不十分高又希望分散矿浆时苏打是一种有效的药剂。有时为了增强苏打的分散作用可以配合使用少量水玻璃。
    各种聚磷酸盐有分散作用,常用的有三聚磷酸盐(Na5P3O10)和六偏磷酸盐(NaPO36
    木素璜酸盐、单宁等也有分散作用,但专门作为分散剂,生产中比较少用。
    能使矿浆中细粒物料产生聚结现象的有三类物质:①无机电解质,最常见的有石灰、明矾(硫酸铝)、硫酸铁和硫酸亚铁等;②有机捕收剂;③有机高分子絮凝剂。有机高分子絮凝剂就其来源又分为天然和入工合成两种:属于天然的有淀粉、糊精、梭甲基纤维素等;属于入工合成的有聚丙烯酞胺及各种类型的水溶性高分子聚合物。
    由于合成的高分子絮凝剂具有絮凝能力强,用量少,价格廉等优点,已广泛用于黄金矿山的选厂,作为循环水澄清,尾矿水净化等用途。

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