銅錄山銅礦浮選基礎研究與應用.pdf

1、銅錄山銅礦是一種復雜的銅礦，含有硫化銅礦如黃銅礦和氧化銅礦如孔雀石。本研究通過浮選實驗、吸附量測定、紅外光譜分析、電化學測試、浮選溶液化學計算以及分子動力學模擬，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理。 浮選實驗結(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，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，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。用丁黃藥作捕收劑時，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，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范圍和實驗濃度內(nèi)，丁黃藥、硫脲和雙硫腙在黃鐵礦表面的吸附量遠遠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。在極化初期，電位為120mV時，黃藥氧化逐步增強，捕收劑薄膜逐漸加厚，傳遞電阻增大，導致黃鐵礦表面疏水，屬于薄膜生長控

6、制階段。當極化電位增加到320mV以后，容抗弧半徑顯著減小，此時薄膜脫落，黃鐵礦開始陽極溶解。這個區(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，遠遠高于黃鐵礦在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反應的發(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，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腐蝕參數(shù)幾乎沒有變化。石灰作調(diào)整劑時，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。 分子動力學模擬計算表明，丁黃藥的最高占據(jù)軌道(HOMO)主要是C-S-S基團，這表明功能基團C-S-S強烈影響分子的氧化還原電位。黃藥的HOMO為-3.4eV。黃鐵礦的導帶低，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+與黃藥反應生成捕收劑鹽。 孔雀石浮選實驗結(jié)果表明，脂肪酸類捕收劑對孔雀石的捕收能力強于羥肟酸類捕收劑。不硫化時，用油酸鈉作捕收劑，孔雀石的浮選回收率達到90％以上。當使用黃藥類捕收劑時，孔雀石需要預先硫化，硫化時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