銅錄山銅礦浮選基礎(chǔ)研究與應(yīng)用.pdf

1、銅錄山銅礦是一種復(fù)雜的銅礦，含有硫化銅礦如黃銅礦和氧化銅礦如孔雀石。本研究通過浮選實(shí)驗(yàn)、吸附量測定、紅外光譜分析、電化學(xué)測試、浮選溶液化學(xué)計(jì)算以及分子動力學(xué)模擬，考察了黃銅礦、孔雀石和黃鐵礦在不同捕收劑和調(diào)整劑體系中的浮選行為及作用機(jī)理。 浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用丁黃藥、硫脲及雙硫腙作捕收劑，在較寬pH范圍內(nèi)，即使在高pH條件下，用氫氧化鈉和石灰作調(diào)整劑，黃銅礦均呈現(xiàn)好的可浮性。用丁黃藥作捕收劑，在酸性和中性介質(zhì)中，黃鐵礦呈現(xiàn)一定的

2、可浮性；在堿性介質(zhì)中，可浮性急劇下降。用硫脲和雙硫腙作捕收劑，黃鐵礦的可浮性很差，這表明，硫脲和雙硫腙的選擇性比丁黃藥好。銅離子存在時(shí)，用丁黃藥、硫脲及雙硫腙作捕收劑，黃鐵礦的浮選受到活化，因此，在銅硫分離時(shí)，由于銅礦物溶解的銅離子的活化作用，使得黃銅礦和黃鐵礦的浮選分離非常困難。但是，在高石灰用量條件下，銅離子對黃鐵礦浮選的活化作用受到抑制。黃銅礦和黃鐵礦的浮選行為還與礦漿電位有關(guān)。用丁黃藥作捕收劑時(shí)，黃銅礦最佳浮選電位區(qū)間為-0.1

3、～0.6 V，黃鐵礦的最佳浮選電位范圍為0.1～0.3V。 丁黃藥、硫脲和雙硫腙在黃銅礦表面的吸附可以發(fā)生在較寬pH范圍，此范圍對應(yīng)于黃銅礦浮選pH范圍。隨著捕收劑濃度的增加，吸附量及黃銅礦的浮選回收率都在增大。Zeta電位測定表明，捕收劑的加入均使黃銅礦和黃鐵礦表面ζ-電位更負(fù)，表明黃藥和硫脲在這兩種礦物表面均發(fā)生了吸附。通過紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)，黃銅礦表面有硫脲和雙硫腙的捕收劑鹽存在，而丁黃藥的吸附可能包含捕收劑鹽和雙黃藥的吸附

4、。對于黃鐵礦來說，在較寬pH范圍和實(shí)驗(yàn)濃度內(nèi)，丁黃藥、硫脲和雙硫腙在黃鐵礦表面的吸附量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于在黃銅礦表面的吸附量。紅外光譜表明，黃藥在黃鐵礦表面發(fā)生物理吸附并生成了雙黃藥，硫脲和雙硫腙在黃鐵礦表面發(fā)生分子吸附。 循環(huán)伏安曲線研究幾種捕收劑與黃銅礦的作用結(jié)果表明，丁黃藥和硫氮捕收劑與黃銅礦的作用主要是形成二硫化物，而硫脲與黃銅礦表面的作用主要形成捕收劑鹽。 腐蝕電化學(xué)研究表明，隨著黃藥濃度的增加，腐蝕電位和腐蝕電流的減小

5、，黃鐵礦電極的極化阻抗逐漸增大，這表明黃鐵礦表面有氧化產(chǎn)物生成。不同黃藥濃度下黃鐵礦的EIS圖譜表明，隨著黃藥濃度的增大，容抗弧半徑增大，黃鐵礦表面捕收劑薄膜逐漸變厚，傳導(dǎo)電阻增大，減弱了黃鐵礦的溶解。這表明黃藥在黃鐵礦表面的吸附經(jīng)歷幾個(gè)步驟，如黃藥離子的吸附，雙黃藥的生成以及雙黃藥薄膜的變厚，這些變化都與極化電位有關(guān)。在極化初期，電位為120mV時(shí)，黃藥氧化逐步增強(qiáng)，捕收劑薄膜逐漸加厚，傳遞電阻增大，導(dǎo)致黃鐵礦表面疏水，屬于薄膜生長控

6、制階段。當(dāng)極化電位增加到320mV以后，容抗弧半徑顯著減小，此時(shí)薄膜脫落，黃鐵礦開始陽極溶解。這個(gè)區(qū)間為黃鐵礦浮選電位區(qū)間。 黃鐵礦在不同濃度NaOH和石灰介質(zhì)中的極化曲線和EIS圖譜表明，隨著體系中NaOH濃度的增高，體系的腐蝕電位逐步負(fù)移，腐蝕電流密度也逐步降低，容抗弧半徑增大。這表明黃鐵礦表面有氫氧化鐵沉淀物生成，導(dǎo)致在高pH值條件下黃鐵礦受到抑制。在石灰介質(zhì)中，黃鐵礦表面的電阻大約為11800Ω，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于黃鐵礦在NaOH

7、介質(zhì)中的電阻(8500Ω)，這意味著在石灰介質(zhì)中黃鐵礦發(fā)生強(qiáng)烈的氧化。氫氧化鐵和硫酸鈣沉淀物的生成使得黃鐵礦表面親水，抑制了黃鐵礦表面其它電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。這意味著石灰對黃鐵礦的抑制作用大于NaOH。 黃藥存在時(shí)，黃鐵礦腐蝕電流略有降低，黃藥對黃鐵礦的腐蝕有抑制作用。黃藥在NaOH體系中還可以保持對黃鐵礦一定的捕收能力，捕收劑作用前后電化學(xué)腐蝕參數(shù)幾乎沒有變化。石灰作調(diào)整劑時(shí)，不論加與不加捕收劑，黃鐵礦電極的容抗弧半徑變化不明顯

8、，這表明不論捕收劑存在與否，黃鐵礦表面的氧化產(chǎn)物幾乎相同，黃鐵礦的腐蝕能力沒有受到抑制，因此，在石灰體系中，捕收劑對黃鐵礦的捕收能力明顯降低。對于黃銅礦，無論用NaOH還是石灰作調(diào)整劑，丁黃藥在其表面均可發(fā)生氧化生成疏水產(chǎn)物，黃銅礦仍具有較高可浮性。 分子動力學(xué)模擬計(jì)算表明，丁黃藥的最高占據(jù)軌道(HOMO)主要是C-S-S基團(tuán)，這表明功能基團(tuán)C-S-S強(qiáng)烈影響分子的氧化還原電位。黃藥的HOMO為-3.4eV。黃鐵礦的導(dǎo)帶低，為-

9、3.5eV。與黃鐵礦作用后，黃藥的硫原子電子云密度降低，電子將由黃藥向黃鐵礦表面轉(zhuǎn)移，黃藥分子失去一個(gè)電子變成雙黃藥。黃銅礦與黃藥作用過程中，則是由表面氧化的C12+與黃藥反應(yīng)生成捕收劑鹽。 孔雀石浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，脂肪酸類捕收劑對孔雀石的捕收能力強(qiáng)于羥肟酸類捕收劑。不硫化時(shí)，用油酸鈉作捕收劑，孔雀石的浮選回收率達(dá)到90％以上。當(dāng)使用黃藥類捕收劑時(shí)，孔雀石需要預(yù)先硫化，硫化時(shí)間及硫化鈉的濃度對孔雀石浮選有影響。最佳硫化pH范圍是