矿浆pH值对硫化铅锌矿浮选的影响

Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．５８３　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．２０１７　现代矿业　总第５８３期　２０１７年１１月第１１期　Ｍ０ＤＥＲＮ　ＭＩＮＩＮＧ　矿浆ｐＨ值对硫化铅锌矿浮选的影响术　刘承鑫　付金涛　云　霞　（１．武汉工程大学资源与土木工程学院；２．西部矿业股份有限公司锡铁山分公司）　摘要锡铁山铅锌矿选矿车间有Ｉ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共４个系列生产线，生产流程复杂，且各个流　程所用药剂及ｐＨ值的调节均不相同。生产中为合理控制矿浆ｐＨ值，通过单因素试验，考察了不　同阶段浮选ｐＨ值对铅锌精矿品位及回收率的影响。考察结果表明：在一定的ｐＨ值范围内，铅锌　矿才能有较好的可浮性，高于或低于该范围，对铅锌矿的可浮性有较大影响；同时ｐＨ值还影响浮　选药剂活性，浮选药剂需要在特定的ｐＨ值环境下才能稳定存在，锡铁山铅锌矿选矿车间Ｉ、Ⅱ、Ⅲ　系列采用的是低碱浮选工艺流程，主要回收铅、锌、硫；ＩＶ系列采用的是高碱浮选工艺流程，主要回　收铅、锌。　关键词矿浆ｐＨ值亲水性　可浮性临界ｐＨ值　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｓｌｕｒｒｙ　ｐＨ　ｏｎ　Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｅａｄ－Ｚｉｎｃ　Ｓｕｌｆｉｄｅ　Ｏｒｅ　Ｌｉｕ　Ｃｈｅｎｇｘｉｎ　Ｆｕ　Ｊｉｎｔａｏ　Ｙｕｎ　Ｘｉａ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；　２．Ｘｉｔｉｅｓｈａｎ　Ｂｒａｎｃｈ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｘｉｔｉｅｓｈａｎ　ｌｅａｄ—ｚｉｎｃ　ｍｉｎｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｈａｓ　ｆｏｕｒ　ｓｅｒｉｅｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ，　ｔｈａｔ　ｉｓ　Ｉ，１１，ＩＩＩ，１Ｖ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｓ　ｃｏｍｐｌｅｘ，ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｒｅａｇｅｎｔ　ｕｓｅｄ　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｐＨ　ａｄｊｕｓｔ　ｖａｌｕｅ　ａｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｔｏ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｕｌｐ　ｐＨ，ｖｉａ　ｓｉｎｇｌｅ　ｆａｃｔｏｒ　ｔｅｓｔｓ，ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｐＨ　ｏｎ　ｌｅａｄ　ｃｏｎｃｅｒｔ—　ｔｒａｔｅ　ａｎｄ　ｚｉｎｃ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ　ｇｒａｄｅ　ａｎｄ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ａｂｏｕｔ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｓｔａｇｅｓ　ｗａｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ，ｌｅａｄ—ｚｉｎｃ　ｏｒｅ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ｆｌｏａｔａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｐＨ　ｒａｎｇｅ，ｈｉｇｈｅｒ　ｏｒ　ｌｏｗｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｉｓ　ｒａｎｇｅ，　ｌｆｏａｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｌｅａｄ—ｚｉｎｃ　ｏｒｅ　ｗｉｌｌ　ｇｒｅａｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ．Ａｌｓｏ，ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ｃａｎ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｒｅａ—　ｇｅｎｔｓ，ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｒｅａｇｅｎｔｓ　ｎｅｅｄｓ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｐＨ　ｔｏ　ｓｔａｂｌｅ　ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ．Ｘｉｔｉｅｓｈａｎ　ｌｅａｄ－ｚｉｎｃ　ｍｉｎｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ　Ｉ，ｌＩ，１１　ｕｓｅｓ　ｌｏｗ　ａｌｋａｌｉｎｅ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｍａｉｎｌｙ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｌｅａｄ，ｚｉｎｃ，ｓｕｌ—　ｆｕｒ．１Ｖ　ｓｅｒｉｅｓ　ｕｓｅｓ　ｈｉｇｈ　ａｌｋａｌｉｎｅ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｍａｉｎｌｙ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｌｅａｄ，ｚｉｎｃ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｐｕｌｐ　ｐＨ，Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ，Ｆｌｏａｔａｂｉｌｉｔｙ，Ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｐＨ　锡铁山是位于青藏高原的大型铅锌矿山。铅锌　矿是一种重要的有色金属矿产资源，其主要选别产　矿浆ｐＨ值对药剂能否正常发挥性能有着较大的影　响。相同药剂在不同的ｐＨ值中其性能会有所改　变，甚至产生较大差异，因此某些药剂需要在特定的　ｐＨ值下才能达到其最优性能。对于特定的矿石及　其相应的浮选工艺而言，只有在适宜的介质ｐＨ值　条件下才有可能获得满意的分选效果。几乎所有浮　物铅和锌在我国很多产业中均发挥着重要的作用。　我国的铅锌矿选矿以浮选工艺为主，而铅锌矿资源　的特性决定了铅锌矿选矿工艺、药剂制度、浮选理论　研究的复杂性¨　。选矿工作者在硫化铅锌矿选矿　方面开展了大量的研究工作，在许多领域均取得了　重要进展。　选药剂的作用都不是绝对的，而是相对的，不管是捕　收作用，还是抑制作用，只有在配合使用时，找到最　佳的用量，才能获得最佳的效果，表现为浮选指标最　优。所以对矿浆ｐＨ值的调节和控制，应将其作为　项重要的浮选工艺条件加以考查和研究　。为　１０５　浮选实践和理论研究均已证明，在浮选过程中，　武汉工程大学研究生教育创新基金项目（编号：ＣＸ２０１６０４７）。　一刘承鑫（１９９２一），男，硕士研究生，４３００７３湖北省武汉市洪山区　雄楚大道６９３号。　此，本文针对性地研究锡铁山方铅矿和闪锌矿的浮　总第５８３期　现代矿业　２０１７年１１月第１１期　选行为，研究ｐＨ值对其浮选行为的影响，以期为进　一步提高硫化铅锌矿选矿技术水平提供参考。　１矿石性质　矿石中的金属矿物主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁　矿等，脉石矿物主要有石英。矿石中黄铁矿含量较　高，其次是闪锌矿、方铅矿，各种矿物之间嵌布关系　复杂。矿石主要化学成分分析结果见表１。从表１　可以看出，铅含量较低，为２．１３％，而硫含量较高，　达１８．００％。　表１　矿石主要化学成分分析结果　％　堕坌　皇　鱼量　：　：　：　垄：：：　：　：　：　：　：！　锡铁山铅锌矿选矿车间有４个系列生产线，Ｉ、　ＩＩ、ＩＩＩ系列采用的是低碱浮选工艺流程，主要回收　铅、锌、硫；ＩＶ系列采用的是高碱浮选工艺流程，主　要回收铅、锌。一般采用生石灰作为ｐＨ值调整剂。　２试验结果及讨论　矿浆ｐＨ值是指矿浆中氢离子浓度指数，即氢　离子的总数和总物质的量的比。ｐＨ值是水溶液最　重要的理化参数之一。矿浆的自然ｐＨ值是指未加　入任何浮选药剂之前矿物悬浮液的自然酸碱度。实　践证明，矿浆的自然ｐＨ值深受矿物组成及其性质　的影响，包括脉石矿物组分，这与矿物常常以盐的形　式存在有关。　研究认为，介质ｐＨ值对矿物浮选的作用和影　响往往具有多重性，主要包括下列４个方面：①直接　或问接地影响矿物的可浮性；②影响许多药剂的浮　选活性；③影响矿浆中的离子组成；④影响矿浆中矿　泥的分散或凝聚　Ｊ。　２．１对矿物可浮性的影响　不同的矿物颗粒由于表面性质不同，其可浮性　有较大差别。大多数矿物本身不具备可浮性，但是　添加相应的化学药剂可提高其可浮性。如捕收剂的　作用就是改善矿物表面性质，提高可浮性。因为矿　物表面同水及其中溶解物质作用所生成化合物的组　成与矿浆ｐＨ有密切关系。有研究者通过热力学计　算出了不同ｐＨ值下矿物表面有可能生成的化合　物，见表２。　ｐＨ值对硫化矿与非硫化矿的浮选均有影响，锡　铁山铅锌矿主要以硫化矿形式存在，现主要分析ｐＨ　值对硫化矿浮选的影响　Ｊ。各种硫化矿物的浮选　在不同条件下（如药剂种类、药剂用量以及矿浆温　度等）都有各自的临界ｐＨ值。所谓临界ｐＨ值是指　在一定浮选条件下，用硫代化合物类捕收剂浮选各　种硫化矿物时，矿物可浮与不可浮介质ｐＨ值的分　１０６　表２不同ｐＨ值下矿物表面可能生成的化合物　界线（点），超过此ｐＨ值矿物无法浮起，只有低于此　ｐＨ值矿物才可浮　Ｊ。　临界ｐＨ值通常可用气泡接触法经过试验予以　测得，用单个气泡与矿物接触，看其附着与否来作为　矿物可浮与不可浮的评定标志。试验研究表明，矿　物的临界ｐＨ值与矿物的种类与性质、药剂（捕收　剂）的种类与添加量、矿浆温度等因素密切相关。　几种常见的硫化矿物的临界ｐＨ值见表３。　表３几种常见硫化矿物的临界ｐｉｔ值　矿物名称　Ｉ临界ｐＨ值　矿物名称　临界ｐＨ值　磁黄铁矿　６　黄铜矿　１１．８　砷黄铁矿８．４　铜蓝　１３．２　方铅矿　１０．４　闪锌矿（活化后）　１３．３　黄铁矿　１Ｏ．５　斑铜矿　１３．８　黝铜矿　１３．８　辉铜矿　１４．０　注：乙基黄药２５　ｍｇ／Ｌ，纯矿物，室温。　试验中所用ｐＨ剂为生石灰，通过调节矿浆ｐＨ　值，考察其对矿石可浮性的影响，试验结果见表４。　表４不同ｐＨ值铅锌精矿指标　由表４可知，随ｐＨ值的增加，Ｐｂ品位提高，回　收率也同步增加；当ｐＨ值增加到一定程度后，Ｐｈ品　位及回收率有下降的趋势；在浮选ｚｎ行为中也存在　同样的现象，ｚｎ品位及回收率先随ｐＨ值的升高而　增加，达到某个临界ｐＨ值后逐渐下降。说明在铅　锌矿浮选过程中，ｐＨ值的调节存在一定的范围，在　该范围内，浮选效果相对达到最优，当ｐＨ值过低或　过高时，会影响铅锌矿的可浮性，而达不到最佳的浮　刘承鑫选指标。　付金涛等：矿浆ｐＨ值对硫化铅锌矿浮选的影响　２０１７年１１月第１１期　这些难免离子有的可能对矿物有活化作用，有的则　可能具有抑制作用，甚至消耗浮选药剂影响浮选过　程的正常进行。它们对浮选所带来的影响总的来说　比较复杂，需根据具体情况具体分析，但通常是害多　益少。而改变矿浆ｐＨ值会影响矿浆中的离子组　成，从而达到消除或降低矿浆中难免离子的有害影　响。例如，ＩⅡ系列浮选流程中，在优先选铅时，如果　用铅浓密池回水做铅泡沫槽冲洗水时，铅精矿中锌　含量有时容易高于４．００％，这很有可能就是受回水　锡铁山铅锌矿主要为多元素硫化矿体，有用矿　物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和少量的金、银等。　Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ系列采用的是低碱浮选工艺流程，在自然碱　度下利用２５号黑药优先选方铅矿，选铅尾矿再利用　混合浮选闪锌矿和黄铁矿。用生石灰调节矿浆ｐＨ　值为１１—１３，硫酸铜为闪锌矿活化剂，此时正好高　于黄铁矿的临界ｐＨ值１０．５，低于闪锌矿的临界ｐＨ　值１３．３。这时，黄铁矿可浮性较差，闪锌矿可浮性　较强，比较有利于锌、硫分离，硫精矿含锌在０．４０％　以下　。　试验研究表明，由于矿石组成复杂，嵌布粒度各　不相同，造成不同批次的物料可浮性不同，甚至相同　批次物料也存在可浮性的差异，而且矿物粒度也会　影响其可浮性，所以各种矿石浮选时的临界ｐＨ值，　通常都不是一个特定的数值，而往往是一个ｐＨ值　范围。　２．２对药剂浮选活性的影响　浮选所用的各种调整剂以及极性捕收剂，主要　是以它们在溶液中解离出来的某种活性离子或解离　出来的离子与分子保持适宜的比例而发挥有效作用　的。显然，药剂的浮选活性将取决于介质中药剂离　子的浓度或离子与分子的适宜比例。然而在药剂用　量一定的条件下，对于强碱弱酸盐或强酸弱碱盐等　药而言，它们在矿浆中的解离性质将主要取决于矿　浆的ｐＨ值，也就是说介质的ｐＨ值会对药剂的浮选　活性产生显著影响。各种硫代化合物类捕收剂的稳　定范围见表５。　表５各种硫代化合物类捕收剂的稳定范围　捕收剂ｐＨ范围　捕收剂ｐＨ范围　黄药８～１３　二硫代氨基甲酸盐　５～１２　黑药４～１２　硫代氨基甲酸酯４～９　双黄药　１～１１　巯基苯并噻唑　４～９　锡铁山分公司选厂浮选闪锌矿所用的黄药类捕　收剂为强碱弱酸盐亦是弱电解质，所以只有在碱性　或弱碱性介质条件下才具有较好的浮选活性；反之，　如果在酸性特别是在强酸性介质条件下，黄药会迅　速分解成相应的醇类和二硫化碳，并因而使之从根　本上失去捕收性能。因此，现场利用大量白灰控制　矿浆较高的ｐＨ值。此外，矿浆ｐＨ值对某些起泡剂　的起泡性能和所形成的泡沫性质亦可产生影响。例　如在ｐＨ值＞９时，松醇油的起泡性能显著增强，反　之则较弱。　２．３影响矿浆中的离子组成　矿浆中存在的各种难免离子大部分来自矿石可　溶盐的解离，其次则是来自工业用水或浮选药剂。　中难免离子影响的。　为了消除或减少矿浆中某些难免离子（如重金　属离子）对浮选的不利影响，常可通过适当提高矿　浆的ｐＨ值使它们生成氢氧化物不溶物除去，例如　Ｆｅ¨离子与ＯＨ一离子反应可生成Ｆｅ（ＯＨ）　沉淀除　去。　２．４影响矿浆中矿泥的分散和凝聚　浮选中使用的ｐＨ值调整剂常常也是矿泥的分　散剂或凝聚剂，所以改变ｐＨ值常可起到分散或团　聚矿泥的作用。　２．５工业上常用的ｐｌ－Ｉ值调整剂　浮选生产实践中专门作为ｐＨ值调整剂使用的　药剂不多，且往往兼具多种用途，其中比较常用的主　要是普通的无机酸碱，例如硫酸、石灰和碳酸钠等。　ｐＨ值调整剂可归为两类，一是酸性调整剂，二是碱　性调整剂。选矿车间在碱性条件下浮选方铅矿、闪　锌矿以及黄铁矿，现主要分析碱性调整剂。　（１）石灰　。价廉易得，碱性较强，可使矿浆　ｐＨ值提高到１１～１２或以上，同时由于石灰对黄铁　矿有较强的抑制效果，所以在硫化矿物的分离浮选　中石灰是应用最广的碱性调整剂。　（２）碳酸钠。俗称苏打，它在整个浮选中的应　用仅次于石灰，但在用羟基含氧酸类捕收剂浮选非　硫化矿时是应用最广的碱性调整剂。　（３）氢氧化钠。俗称苛性碱，与石灰或碳酸钠　相比碱性最强，是最强的碱性调整剂，但价格较贵，　一般在不能使用石灰但又要求在强碱介质条件下的　工艺过程中才使用它作为碱性调整剂。　３结论　（１）矿浆ｐＨ值对硫化矿物浮选影响较大，特别　是用硫代化合物类捕收剂浮选硫化矿物时，通常都　适于在碱性或弱碱性，也就是在较高ｐＨ值介质中　进行，如黑药捕收方铅矿、黄药捕收闪锌矿时。　（２）在分离浮选黄铁矿和闪锌矿时，适宜ｐＨ值　应在１１～１３，此时黄铁矿可浮性较差，闪锌矿可浮　性较强。（下转第１１６页）　ｌＯ７　总第５８３期　现代矿业　２０１７年１１月第１１期　需要进行粗磨，使粗颗粒先单体解离，再进行细磨。　不同磨矿细度条件下矿石中铁矿物的解离度结果见　表１１。不同磨矿细度对磁选结果影响见表１２。　表１１　不同磨矿细度条件下矿石中铁矿物的解离度　％　单体　＞３／４　实际生产时矿石性质的波动性，设计确定１段磨矿　细度为一０．０７４　ｍｍ　５５％，２段磨矿细度为一０．０７４　ｍｍ　８０％。　４．４设计主要技术指标　连生体　３／４～１／２　５．４　１．５　１．０　１／２～１／４　４．６　１．８　１．６　＜１／４　５．５　２．３　１．５　１２．２　３．４　２．３　由于选矿试验矿样的铁品位为２９．４７％，选矿　５１．０　７５．０　８３．９　７２．３　９１．１　９３．６　厂实际供矿铁品位为２８．０１％，因此设计对流程中　各作业产品选矿指标进行了调整。该次设计主要选　矿技术指标见表１３。　表１３　主要选矿技术指标　％　由表１１可知，在磨矿细度为一０．０７４　ｍｍ　７５％　时，铁矿物的单体解离度为９１．１％，磨矿细度为　一０．０７４　ｍｍ　８３．９％时，铁矿物的单体解离度为　９３．６％，预达到较好的选别指标，需使矿物单体解离　度达９０％以上，因此最终磨矿细度为一０．０７４　ｍｍ　７５％～８５％较适宜。　表１２磨矿细度试验结果　％　５　结　语　（１）内蒙古某铁矿石中铁矿物具有中细粒不均　匀的嵌布特征，通过对两大主要试验流程的分析、研　究，确定采用阶段磨矿一弱磁一螺旋溜槽一强磁一　反浮选工艺流程作为最终的设计流程。　（２、）通过对不同磨矿细度单体解离度的分析和　磨矿细度对磁选结果影响的试验分析，设计确定了　１段磨矿细度为一０．０７４　ｍｍ　５５％，２段磨矿细度为　一０．０７４　ｍｍ　８０％。　（３）由于该铁矿石性质较复杂，此次结论依据　来自试验室小型试验，建议补充阶段磨矿一弱磁一　由表１２可知，随着磨矿细度的增加，磁选精矿　螺旋溜槽一强磁一反浮选工艺流程的扩大试验，验　证小型试验指标，为选矿厂生产提供依据。　（收稿日期２０１７－０９－２６）　铁品位增加，回收率略有下降，但下降较少，磨矿细　度在一０．０７４　ｍｍ　５０％以上时，铁精矿品位大于　６７％。考虑下段强磁作业对粒度的要求，同时考虑　（上接第１１１页）细，如该研究中的稀土矿物和含钪　分析值得作为工艺矿物研究的一种手段推广应用。　参考文献　矿物；如果某几种元素随粒度变化表现出非常一致　的变化规律，表明这几种元素组成了一种矿物，如该　研究中铌和钛随粒度的变化规律几乎一致，表明含　［１］　贺友多．炼铁学：上册［Ｍ］．北京：　台金工业出版社，１９８０．　铌矿物主要是铌铁金红石；强度差、易粉化的矿物在　细粒级富集，如研究烧结矿和钢渣时，石灰就在细粒　级明显富集。对同一种矿石的不同粒级进行多元素　１１　６　［２］　曹佳宏．白云鄂博铁矿主东矿体中贫氧化矿选矿工艺矿物学　研究［Ｊ］．矿冶工程，１９９２，１２（１）：４０－４４．　（收稿日期２０１７－０９．２３）