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低碱度铜硫分离技术

2019-02-11    来源:    
    黄铜矿、黄铁矿属典型的硫化矿矿藏,一般将它们的别离作业简称铜硫别离。在铜硫别离中,浮选法有着十分严峻的含义,而在浮选法中按捺剂的研讨又是一个十分重要的方向。传统的铜硫浮选别离办法是在矿浆中参加很多的石灰,在高碱度环境下进行抑硫浮铜,此工艺已适当老练,别离效果较好,但在使用进程中也存在易结垢、固结、阻塞管道,腐蚀设备、矿山废水污染严峻,不利于有价伴生组分的归纳收回等对立。因而,研讨开发高效的黄铁矿按捺剂,在低碱知件下完成无石灰铜硫浮选别离,进步矿产资源的归纳利用率,具有重要的理论和实践含义。
 
    一、单矿藏实验研讨
 
    (一)单矿藏矿样的制备
 
    实验中所用的黄铁矿(FeS2)取自某矿山矿碎原矿。黄铁矿经砸碎、选择、瓷球磨至100目以下,再用250意图筛子筛去微细矿粒,将所得100~250目粒级的矿藏作为实验样品,并将其存放于真空干燥器中备用。黄铁矿经化验分析其纯度为95.74%,其首要元素化学分析成果见表1。
 
表1  黄铁矿首要元素化学分析成果  %





元素

Cu

Fe

S


含量

0.47

44.8

51.03
 
    实验中所用的黄铜矿(CuFeS2)取自德兴铜矿的黄铜矿浮选精矿,精选后再进行脱药,筛去-250目微细矿粒,将所得的矿样作为实验样品,并将其存放于真空干燥器中备用。经化验分析黄铜矿的纯度为99.05%,其首要元素组成分析成果见表2。
 
表2  黄铜矿首要元素化学分析成果   %





元素

Cu

Fe

S


含量

34.45

30.35

34.80
 
    (二)对黄铁矿、黄铜矿可浮性的影响
 
    [Ca(ClO)2],溶于水且一起分化而放出氧和Ca2+,具有很强的氧化性,具当溶液pH<9时,Ca2+在水溶液中很难发作水解,根本以离子方法存在,鉴于此,进行了Ca(ClO)2用量对黄铜矿、黄铁矿右浮性影响的实验,实验条件和成果见图1。

    从图1可见,在矿浆pH=7~8时,Ca(ClO)2根本不改动黄铜矿的可浮性,但对黄铁矿产生了杰出的按捺效应。跟着其用量的增大,黄铁矿的上浮率大幅度下降。在用量为1000g/t时,黄铁矿的收回率只要19.20%,当其用量持续增大,收回率改动不大。
 
    (三)人工混合矿的浮选别离实验
 
    依据前面单矿藏实验可知,在pH=7~8的低碱度环境下,Ca(ClO)2对黄铁矿量示杰出的按捺功能,却根本不改动黄铜矿的可浮性。为了进一步研讨Ca(ClO)2对黄铁矿的按捺效果及完成铜硫别离的可能性,又在低碱条件下进行了不同铜硫比的人工混合矿浮选别离实验研讨。用NaOH调矿浆 pH=7~8,丁黄药用量60g/t,Ca(ClO)2用量1000g/t,2#油用量90g/t。实验成果见表3。
 
表3  黄铜矿、黄铁矿混合矿浮选别离成果     %




实验编号

产品名称

产率

铜档次

硫档次

铜收回率

硫收回率


黄铜矿
黄铁矿
1∶1

精矿
 
尾矿

54.49
 
46.51

30.20
 
1.83

38.60
 
47.60

95.07
 
4.93

48.72
 
51.28


黄铜矿
黄铁矿
1∶5

精矿
 
尾矿

24.92
 
75.08

22.28
 
0.77

44.18
 
49.71

90.60
 
9.40

22.78
 
77.22


黄铜矿
黄铁矿
1∶10

精矿
 
尾矿

16.22
 
83.78

19.47
 
0.48

46.19
 
50.20

88.72
 
11.28

15.12
 
84.88


黄铜矿
黄铁矿
1∶20

精矿
 
尾矿

10.37
 
89.63

18.35
 
0.21

46.19
 
50.73

91.04
 
8.96

9.53
 
90.47
 
    从表3可知,Ca(ClO)2对黄铁矿的按捺功能好,习惯性强,在矿浆pH=7~8 的低碱条件下,选用Ca(ClO)2作为黄铁矿的按捺剂,可完成铜硫浮选别离,并取得较好的别离目标。
 
    二、Ca(ClO)2对黄铁矿按捺机理分析
 
    依据矿藏浮选根本理论能够知道,按捺剂按捺矿藏的首要方法有消除矿藏表面的活化薄膜或捕收剂膜、在矿藏表面构成亲水的薄膜等。为了进一步了解Ca(ClO)2在铜硫别离中的效果,更好地辅导铜硫别离实践,经过矿藏表面化学反响和拉曼光谱分析,研讨了在低碱度铜硫别离进程中Ca(ClO)2对黄铁矿的按捺机理。
 
    (一)Ca(ClO)2对黄铁矿矿藏表面化学成分的影响
 
    有研讨标明,在碱性条件或中性条件下,黄铁矿表面可能发作(1)~(3)式氧化反响,且他们还对硫化矿矿藏表面上元素硫的性质和效果进行过具体的研讨,以为硫化矿表面零价的硫(S0)是很不安稳物质,在氧化条件下,会被氧化成S2O32-、SO42-、HSO42-。
 
                FeS2+2H2O→Fe(OH)2+S0+2H++ne,         (1)
 
                FeS2+5H2O→Fe(OH)2+S2032-+8H++6e,     (2)
 
                FeS2+10H2O→Fe(OH)2+2S042-+18H++14e,  (3)
 
                2S0+3H2O→S2032-+6H++4e,               (4)
 
                S0+4H2O→S042-+8H++6e,                 (5)
 
                S0+4H2O→HS042-+7H++6e,                (6)
 
    Ca(ClO)2是一种强氧化剂,在浮选矿浆中增加少数的Ca(ClO)2,就能使矿浆呈很强的氧化气氛。此刻,黄铁矿表面除发作如(1)~(6)工所示的氧化反响,其表面生成的硫会被进一步氧化成S2O32-、SO42-、HSO42-外,更重要的是其表面反响生成的很多Fe(OH)2会被进一步氧化Fe(OH)3,如(7)式所示。而Fe(OH)3是一种微溶于水的化合物,其溶度积Ksp远远小于Fe(OH)2,且其在碱性介质中能安稳存在。因而,能够断定黄铁矿表面发作的很多的Fe(OH)3,是黄铁矿遭到按捺的一大原因。
 
            2Fe(OH)2+ClO-+H2O=2Fe(OH)3↓+Cl-       (7)
 
    另一方面,Ca(ClO)2溶于水会电离出很多的Ca2+,有研讨标明,当溶液pH<9时,Ca2+在水溶液中很难发作水解,根本以离子方法存在。因而,这些Ca2+会与黄铁矿表面氧化生成的SO42-结合生成沉积。此外,矿浆在浮选充气进程中会吸收部分的CO2,发作一定量的CO32-,因为Ksp碳酸钙<Ksp硫酸钙<Ksp氢氧化钙<Ksp氯化钙<,所以水溶液中会发作如(8)式、(9)式、(10)式所示的反响,终究导致矿藏表面钙组分首要是CaCO3在碱性环境下化学性质十分安稳,且其溶度积Ksp仅有2.8×10-9,属微溶化合物,牢固地包裹在黄铁矿表面,因而能够为这也是导致黄铁矿可浮性变差的又一原因。
 
                CaSO4+CO32-=CaCO3↓+SO42-         (8)
 
                Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O          (9)
 
                CaCl2+CO32-=CaCO3↓+2Cl-         (10)
 
    经过上面一系列的化学反响分析,能够以为无机氧化剂Ca(ClO)2按捺黄铁矿,完成低碱度无石灰铜硫别离的机理是在矿浆pH=7~8的低碱度无石灰铜硫别离的机理是在矿浆pH=7~8的低碱条件下,Ca(ClO)2使其表面发作氧化反响,发作很多的Fe(OH)3亲水物质;另一方面,Ca(ClO)2在水溶液中电离出的最离子Ca2+与溶液中CO32-结合,一起结合产品安稳吸附于黄铁矿表面,这样Fe(OH)3和CaCO3在黄铁矿表面发作协同效果,导致黄铁矿表面构成首要成分为Fe(OH)3和CaCO3的亲水薄膜,大大地增强了黄铁矿表面的亲水性,然后使其在矿浆中被按捺,完成无石灰铜硫别离。
 
    (二)黄铁矿矿藏表面拉曼光谱分析
 
    为了进一步清晰Ca(ClO)2对黄铁矿的按捺机理,证明黄铁矿矿藏表面上述一系列化学反响的存在。又在矿浆pH=7~8的低碱条件下,研讨Ca(ClO)2效果前后黄铁矿矿藏表面的拉曼光谱。图2(a)为黄铁矿经黄药溶液浸泡效果后的矿藏表面拉曼光谱图;图2(b)为黄铁矿经黄药溶液浸泡效果后,再经Ca(ClO)2溶液浸泡效果后的终究矿藏表面拉曼光谱图。

图2  Ca(ClO)2效果前后黄铁矿矿藏表面的拉曼光谱图
 
    从图2(a)可知,在矿浆pH=7~8的低碱条件下,黄铁矿表面经黄药效果后的拉曼光谱图只343cm-1、379cm-1处呈现峰值,而该两峰值均为黄铁矿Fe-[S2]弹性振荡引起。因而,能够揣度丁黄药很难使黄铁矿表面发作化学反响。从图2(b)可知,在参加Ca(ClO)2后,黄铁矿表面发作了显着的改变,其拉曼光谱图除在343cm-1、379cm-1邻近呈现黄铁矿Fe-[S2]的两个弹性振荡峰外,还在282cm-1邻近多了一个峰值,该峰值属典型的CaCO3活性峰,除此之外没有呈现其他振荡峰。因而,能够阐明在矿浆pH=7~8的低碱条件下,黄铁矿表面经Ca(ClO)2溶液效果后,新发作了CaCO3亲水薄膜,然后使其在铜硫别离进程中被充沛按捺。
 
    三、定论
 
    (一)单矿藏浮选实验研讨标明,在矿浆pH=7~8低碱条件下,Ca(ClO)2根本不影响黄铜矿的可浮性,对黄铁矿显现杰出的按捺功能。
 
    (二)人工混合矿的浮选别离实验标明,在矿浆pH=7~8的低碱环境下,Ca(ClO)2在铜硫浮选别离进程中具有杰出的选择性,习惯功能强,能成功地完成各种铜硫比的人工混合矿的无石灰铜硫浮选别离,并取得较好的目标。
 
    (三)矿藏表面化学反响和拉曼光谱分析标明,在低碱度条件下,Ca(ClO)2氧化黄铁矿表面,使其表面生成首要成分为Fe(OH)3和CaCO3的亲水薄膜,进步了黄铁矿的矿藏表面亲水性,使其在铜硫浮选别离作业中被充沛按捺,然后成功地完成无石灰铜硫别离。
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