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有色金属氧化矿石和混合矿石的浮选

2020-05-06 12:0710600
      自然界中硫化矿物受空气或水中氧及水中离子的作用生成氧化矿物,氧化过程通 常发生在矿床的上部,根据地质条件不同氧化层厚度可达10 # 50m。按矿石氧化率(指 某金属以氧化矿物状态存在的百分数)不同可将矿石分为氧化矿、硫化矿和混合矿。一 般规定,氧化率在30%以上为氧化矿,氧化率在10%以下为硫化矿,介于两者之间为混 合矿。有色金属氧化矿的主要矿物有氧化铜、氧化铅及氧化锌矿。

 有色金属氧化矿石具有如下特点:①结构较复杂,浸染粒度较细,不易解离,一般很 脆,细磨时易泥化;②矿物组成十分复杂,同一矿床内常含多种同一金属的氧化矿物,而 可浮性差别却很大;③常含有大量矿泥和可溶性盐;④不同矿床中氧化矿性质的差别很 大,甚至同一矿床中不同地段的氧化程度及矿石性质变化很大。因而氧化矿石的浮选 是较困难的。

地段的氧化程度及矿石性质变化很大。因而氧化矿石的浮选 是较困难的。

(一)氧化铜矿及其混合矿石的浮选

常见的主要氧化铜矿物有:孔雀石(CuCO3-Cu(OH)2,含铜57.4%,密度4g/cm3,硬 度4);蓝铜矿(石青,2CuCO3・Cu(OH)2,含铜55.2%,密度4g/cm3,硬度4)。其次有:硅 孔雀石(CuSiO3-2H2O,含铜36.2%,密度2 ~ 2.2g/cm3,硬度2 ~ 4)及赤铜矿(Cu2O,含铜 88.8%,密度 5.8~6.2g/cm3,硬度 3.5 ~ 4)。

脂肪酸类捕收剂对有色金属氧化矿物具有良好的捕收性,但因选择性差(特别当脉 石是碳酸盐矿物时),精矿品位不易提高。黄药类捕收剂中仅高级黄药对有色金属氧化 矿物有_定捕收作用。但未经硫化,直接用黄药浮选氧化铜矿时因成本高在工业上未 得到应用。实践上得到应用的方法有:

① 硫化法一最为普遍,工艺简单,凡能进行硫化的氧化铜矿均可用此法进行浮 选。经硫化后的氧化矿具有硫化矿的性质,可用黄药进行浮选。孔雀石和蓝铜矿很容 易用硫化钠硫化,而硅孔雀石和赤铜矿较难硫化。

硫化时硫化钠用量可达1 ~2kg/(t原矿)。因硫化钠等硫化剂本身易氧化,作用时 间短,生成的硫化膜不稳固,强烈搅拌容易脱落,所以应分批添加,并不需预先搅拌,直 接加入浮选机第一槽。硫化时,矿浆pH值越低,硫化越快。

矿泥多、需分散时应加分散剂,通常用水玻璃。捕收剂一般用丁基黄药或同黑药混 合使用。矿浆pH值通常保持9左右,过低时,可适量添加石灰。

② 有机酸浮选法一有机酸及其皂类可很好地浮选孔雀石及蓝铜矿。如脉石矿物 不是碳酸盐类矿物时可用此法。否则,将使浮选失去选择性。当脉石中含有大量可浮的铁、锰矿物时,会产生同样的效果,使浮选指标变坏。用有机酸类捕收剂进行浮选时, 通常还要添加碳酸钠、水玻璃、磷酸盐作脉石的抑制剂和矿浆调整剂。

也有混合应用硫化法与有机酸浮选法的实例。先用硫化钠及黄药浮起硫化铜及部 分氧化铜,然后再用有机酸类浮选残余的氧化铜。

③ 浸出一沉淀一浮选法一当釆用硫化法和有机酸法都不能得到满意的效果时釆 用。该法利用氧化铜矿物比较容易溶解,将氧化矿先用硫酸浸出,然后用铁粉置换,沉 淀析出金属铜,再用浮选法浮出沉淀铜。该法首先应根据矿物嵌布粒度,将其磨到单体 解离,(- 200网目占40% ~80% )。浸出液为0.5% ~ 3%的稀硫酸溶液,酸的用量随矿 石性质在2.3 ~ 45kg/(t原矿)变化。对于难浸出的矿石,可釆用加温(45 ~ 700)浸出。 浮选在酸性介质中进行,捕收剂用甲酚黑药或双黄药。未溶解的硫化铜矿物和沉淀金 属铜一起上浮,进入浮选精矿。

④ 氨浸一硫化沉淀一浮选法一如矿石中含大量碱性脉石,使用酸浸耗量大、成本 过高时釆用。该法将矿石细磨后,加入硫磺粉,然后氨浸。浸出过程中,氧化铜矿中的 铜离子与NH3、C42作用的同时,被硫离子沉淀,成为新的硫化铜颗粒,将氨蒸发回收, 进行硫化铜的浮选。矿浆pH = 6.5 ~ 7.5,用一般硫化铜矿的浮选药剂可得到良好指 标。此法应注意氨的回收,否则会造成环境污染。

⑤ 离析-浮选法-实质是将粒度适当的矿石同2% ~3%的煤粉.1% ~2%的食盐 混合,在700~ 8000之间进行氯化还原焙烧,生成铜的氯化物,从矿石中挥发出来,在炉 内被还原成金属铜,并吸附在煤粒上,再用浮选法与脉石分离。此法适用于处理难选的 氧化铜矿,特别是含泥量较多、结合铜占总铜30%以上的难选氧化铜矿,及含大量硅孔 雀石和赤铜矿的矿石。综合回收金、银及其他稀有金属时,离析法比浸出-浮选法优 越。缺点是热能消耗大、成本较高。

⑥ 混合铜矿石的浮选-混合铜矿石的浮选流程应依据试验确定,可釆用硫化后氧 化矿物和硫化矿物同时浮选的流程,也可釆用先选硫化矿物、尾矿硫化后再选氧化矿物 的流程。同时浮选氧化铜矿物和硫化铜矿物的工艺条件和浮选氧化矿物的基本相同, 但硫化钠和捕收剂用量应随矿石中氧化物含量的减少相应减少。

国外氧化铜矿石多釆用两种工艺:硫化浮选法和酸浸-沉淀-浮选法。

(二)铅锌氧化矿及其混合矿石的浮选

1. 氧化铅矿物及其浮选方法

有工业意义的氧化铅矿物主要有白铅矿(PbCO3,含铅77.6%,密度6.5g/cm3,硬度 3)和铅矶(PbSO4,含铅68.3,密度6.3g/cm3,硬度3)。这两种矿物都可以硫化,故浮选 上常用硫化浮选法。氧化铅矿石经硫化后用黄药或黑药作捕收剂,一般高级黄药效果 较好。硫化前通常先经脱泥处理,脱去粘土、氢氧化铁及其他泥质物质。但脱泥会造成 金属损失,亦可以不经脱泥处理,添加水玻璃等分散剂以消除矿泥的有害影响。硫化剂用硫化钠或硫氢化钠。过量的硫化钠对白铅矿、铅矶和方铅矿均有抑制作用。实践表 明,白铅矿硫化时适宜的pH值为9~10,过多的Ns)*造成pH值过高,将生成易从矿物 表面脱落的胶质硫化铅,从而降低硫化效果。实践中为降低硫化时pH值,有时添加部 分硫氢化钠代替硫化钠,或添加硫酸铵、硫酸等往往也能加快硫化速度,改善浮选指标。 硫化剂加入方式有两种,即一次加入或分批加入,一般通过试验加以确定。

2. 氧化锌矿物及其浮选方法

主要的氧化锌矿物有菱锌矿(ZnCO3,含锌52%,密度4.3g/cm3,硬度5)和异极矿 (H2Zn2SiO5,含锌 54%,密度 3.3 ~3.6g/cm3,硬度 4.5~5.0)。

氧化锌矿石浮选在工业上得到应用的主要有两种方法:

① 加温硫化浮选法一在室温下氧化锌矿物可形成硫化锌胶质沉淀,但不易固着 在其表面。需将矿浆加热到60 ~ 70;,然后加硫化钠进行硫化,在氧化锌表面生成硫 化锌薄膜,硫化后用硫酸铜活化,加黄药进行浮选。此法主要用于浮选菱锌矿,也能浮 选异极矿,但效果较差。

② 脂肪胺浮选法一即在常温下用硫化钠调整矿浆pH值达10.5 ~ 11,然后用阳 离子捕收剂脂肪族第一胺浮选氧化锌。这一方法对菱锌矿及异极矿均有较好的浮选效 果。该法的特点是硫化钠仅用于矿浆pH值的调整,过量的硫化钠并无抑制作用。因 而加入硫化钠后,不需要一定的搅拌时间,就可以添加捕收剂浮选。但用胺盐浮选时矿 泥有显著的影响,因为矿泥能大量吸附胺类药剂,并能附着于矿物表面,使浮选过程的 选择性大大降低。因此,必须进行预先脱泥以消除矿泥的影响。也可用六聚偏磷酸钠 与水玻璃分散矿泥,将胺与硫化钠按1<50左右配成乳浊液浮选,可取消预先脱泥作业, 取得良好的浮选效果。

3. 铅锌混合矿石的分选顺序

对于既有铅锌硫化矿物又有铅锌氧化矿物的矿石,通常釆用先选硫化矿物后选氧 化矿物的流程,即按硫化矿物(混合浮选或优先浮选)一氧化铅一氧化锌的顺序浮选。 实践上也有先选铅后选锌的流程,即:先选硫化铅、氧化铅,再选硫化锌、氧化锌的流程。 前者为先硫后氧流程,后者为先铅后锌流程。

用脂肪胺浮选氧化锌时硫化锌也能很好浮游,故当矿石的氧化率很高、硫化锌不多 时,可以用胺将它们同时回收。矿石的分选顺序要根据矿石的特点,经试验后加以确 定。

多价金属的极性盐类矿物的浮选

这一类矿物的晶格上都含有碱土金属的阳离子,也包括含铁、锰阳离子的极性盐类 矿物。属于这一类的矿物种类很多,主要浮选的矿物有磷灰石、白钨矿、萤石、重晶石、菱镁矿和菱铁矿等,这一类矿物共同的特点是:矿物晶格为离子键,矿物破裂后表面有 强的亲水性,矿物的自然可浮性差;矿物不能被硫代化合物类捕收剂浮选,但能直接被 脂肪酸及其皂类捕收剂浮选,浮选过程的选择性差,故必须使用好调整剂及控制好矿浆 pH值。

(三) 磷灰石的浮选

磷灰石,通式为Ca10X2(PO4)6,式中X代表F、C1或0H基,含P2O540.9% -42.2%, 是制造磷肥和磷酸盐的主要原料。磷块岩是一种沉积生成的含磷灰石的磷矿石。全国 已发现的磷矿石中,储量80%以上属于中低品位含硅_钙质磷块岩矿石。矿石中伴生 有硅质脉石和碳酸盐脉石。实践上分离磷灰石与硅质脉石并不困难,但分离碳酸盐质 脉石却很困难,关键在于没有一种良好选择性的抑制剂。

国外对含硅一钙质磷灰石一般釆用反5正浮选流程。例如,前苏联卡拉套磷矿。 矿石磨至-0.15mm,脱除小于10 - 20!6矿泥,用H7PO+调介质至酸性,用合成脂肪酸 浮选碳酸盐。然后再用苏打调介质至碱性,用塔尔油浮出磷灰石,硅石成为槽内产品。 也有釆用阴离子捕收剂先浮出碳酸盐,再用阳离子捕收剂浮出硅石,P2O5的回收率为 79%。

     (四) 白钨矿的浮选

有工业价值的钨矿物有:黑钨矿(Fe, Mn)WO4,含WO776.5%,又名钨锰铁矿;白钨 矿 CaWO4,含 WO380.56%;钨铁矿 FeWO4,含 WO776.3%;钨锰矿 MnWO4,含 WO776.6%。 由于这些矿物的密度较大,且产出时结晶粒度比较粗,故分选这些矿物的主要方法是重 选。白钨矿的可浮性比较好,性质较脆。故浮选主要用于处理白钨矿矿石和从重选厂 细泥中回收的白钨矿。其余钨矿物的浮选实践很少釆用。白钨矿可用油酸钠浮选,用 苏打调介质pH = 9~10.5。硅质脉石矿物可用水玻璃加以抑制。

钨矿石中含钙矿物有方解石、萤石、磷灰石,有时还右重晶石。这些含钙矿物都能 被脂肪酸类捕收剂浮选。

     (五) 萤石矿的浮选

萤石(CaF2)含氟48.9%,密度3.18>/cm3,硬度4。我国是世界上萤石精矿的主要生 产国之一,萤石的用途极为广泛,主要用于化工、冶炼、陶瓷等工业部门。

萤石的选矿方法:块矿可用手选、重选。化工部门所需高品位萤石精矿必须釆用浮 选。萤石很易用脂肪酸类捕收剂浮选。萤石浮选一般要满足下述条件:①使用温水 (60°C以上);②使用软水;③矿浆pH = 8~9.5;④精选次数至少3次;⑤浮选药剂——pH调整剂为碳酸钠、苛性钠,脉石抑制剂用水玻璃、淀粉、糊精,捕收剂用油酸、植物油 脂肪酸、精制塔尔油。

浮选含硅质脉石的萤石矿并不困难,但浮选含碳酸盐脉石的萤石矿却较困难。抑 制方解石常用丹宁、白盾树胶、重铬酸盐等药剂,同时添加水玻璃与可溶性铝盐可提高 对方解石的选择性抑制作用。浮选含重晶石的萤石矿也较困难。常使用淀粉、木素磺 酸盐、氟化物等药剂抑制重晶石,浮选萤石。当重晶石含量高时可先用重选或浮选除去 重晶石再浮选萤石。以石油磺酸盐为捕收剂,水玻璃和氯化钡作矿浆调整剂浮选重晶 石,再从浮选尾矿中用油酸浮选萤石。

氧化物及硅酸盐矿物浮选

属于这一类矿物的种类很多,例如:石英、赤铁矿、长石、云母、绿柱石、锂辉石、锆英 石、软锰矿、铬铁矿、锡石、钛铁矿及含铀矿物等。这类矿物一般的浮选特征是:具有很 强的亲水性,矿物不能被硫化(极个别矿物例外,如赤铜矿Cu2O可以被硫化),因此不能 用硫代化合物类捕收剂浮选,实践上使用有机酸及其皂类捕收剂浮选。矿物之间可浮 性差异很大,有的必须经活化方能浮选,有的可不经活化直接浮选。也可用胺类阳离子 捕收剂浮选。下面重点介绍铁矿石的浮选。

许多矿物中都含有铁,只有含铁量为25% ~ 72%的铁矿物才是铁的有用矿物。有 工业意义的铁矿物有:磁铁矿(Fe3O4含铁72.4% ),赤铁矿(Fe%。-含铁70% ),褐铁矿 (Fe2O3-nH2O,含铁48% ~63%),菱铁矿(FeCO-,含铁48.3%)。对强磁性铁矿石,最经 济的选矿方法是磁选;对弱磁性铁矿石,实践上釆用的方法很多,主要有:①焙灼磁选; ②重选;③浮选(用于处理细粒浸染的赤铁矿、选矿厂的矿泥等)。

浮选铁的氧化物和氢氧化物的典型捕收剂是脂肪酸及皂。以赤铁矿的可浮性最 好,菱铁矿居中,含水的氧化铁矿物的可浮性最差。介质pH值对铁矿物可浮性的影响 比较明显。研究表明:赤铁矿的可浮性在pH = 6 ~ 7最好,抑制铁矿物浮选最有效的药 剂是淀粉。铁矿石的工业浮选主要有以下四种方案:

① 在苏打介质中以脂肪酸及其皂类为捕收剂浮选铁矿物,即阴离子捕收剂正浮选 方案。

② 在弱酸性介质中(使用少量硫酸)经脱泥后以脂肪酸类捕收剂浮选铁矿物,以水 玻璃为脉石矿物抑制剂。也属于阴离子捕收剂正浮选方案。

③ 选择性絮凝4脱泥4阳离子反浮选方案。以苛性钠为介质调整剂,在强碱介质 中以水玻璃为脉石矿物的分散剂,以淀粉为铁矿物的选择性絮凝剂,用阳离子捕收剂浮 选石英。

④ 脱泥后用阳离子反浮选方案。这一方案和方案③的差异仅在于没有前一段选择

性絮凝作业。

(六)可溶性盐的浮选

主要的可溶性盐有(KC1)、岩盐(NaCl)和硼酸盐等。这些矿物在水中溶解度很大。 浮选必须在其饱和的水溶液中进行。

在自然界的钾盐中常含有一些岩盐、镁盐、石膏、粘土等杂质,必须除去这些杂质。 浮选钾盐以胺盐或烃基硫酸盐为捕收剂。胺盐只能浮选钾盐不能浮选钠盐。含有粘土 时可以釆用脱泥等方法。

主要的硼矿物有硼砂(NazBe/lOd。)、硼酸钙矿(Ca2B6On-5H2O),水硼酸钙镁石 (MgCaB6On-6H2O)和方硼石(Mg()C12L脉石矿物主要为粘土和石膏。含Ca22、 Mg2+的硼矿物可用脂肪酸及其皂浮选,浮选硼砂先用钡盐活化后用脂肪酸浮选。粘土 可通过脱泥除去,石膏可用淀粉等抑制剂加以抑制。当硼矿石中存在含镁的硅酸盐矿 物时,选择性地浮选硼矿物通常是比较困难的。

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