硫化-黄药浮选法是指将磨细的氧化铜矿浆加硫化剂进行硫化,然后添加黄药类捕收剂进行浮选。氧化铜矿处于硫化钠溶液中,吸附硫氢根离子和硫离子,吸附平衡后,表面被一层硫化铜覆盖,黄药在硫化过的氧化铜表面的吸附,就像在硫化铜表面吸附一样。经硫化的氧化铜矿表面形成了一层硫化铜薄膜,使氧化铜矿物表面具有硫化铜矿物表面的性质,再经黄药类捕收剂进行浮选。在该方法中,硫化过程进行的好坏起着关键的作用。其问题的关键是必须严格控制硫化剂的用量,因为硫化剂既是氧化铜矿物的有效活化剂,又是硫化铜矿物或被硫化过的氧化铜矿物的抑制剂。但是在加入硫化钠的同时或者之前加入与硫化钠等量的硫酸铵可以消除过量硫化钠的抑制作用,并且已被工业实践证实。
本研究采用动态跟踪硫离子电位进行连续测量,研究硫酸铵对氧化铜矿硫化浮选中S2-消耗情况的影响,揭示硫酸铵促进氧化铜矿硫化浮选的原因。
1 试验原料
试验样品采用取自云南东川汤丹的氧化铜矿,铜含量为56.5%。氧化铜矿物为孔雀石纯矿物,富矿经过手选、瓷磨、挑纯后使用。矿样经磨细筛分为-200目粒级,再用蒸馏水多次清洗后作为试验矿料,试验用水均为蒸馏水,药剂为硫化钠(Na2S•9H2O)和硫酸铵,且均为化学纯。试验中硫化钠和硫酸铵浓度均为10-2mol/L,溶液或者矿浆体积均为100ml。
2 试验原理
试验采用电位型离子传感器,采用硫离子选择电极进行动态跟踪测量。离子选择性膜是所有电位型离子传感器的核心组件。其原理是如果离子能够渗透过两相的界面,然后达到一个电化学平衡,其中两相形成不同的电位,如果仅有一种离子能够在两相中交换,那么两相间的电位差仅由两相中目标离子的活度来决定。所以在此试验中,硫离子电位的高低代表了硫离子浓度的高低。
3 试验研究
3.1 pH值与硫离子浓度的关系试验
在分析天平上称取Na2S•9H2O 0.24g,然后用蒸馏水溶于100ml的容量瓶中,根据硫化钠的水解平衡计算特定pH值下的硫离子浓度,硫离子浓度对数(已根据硫离子浓度与电位的标定曲线将硫离子电位转换为硫离子浓度,再将硫离子浓度转换为硫离子浓度的对数,下同)与pH值的关系见图1。
图1 硫离子浓度的对数与pH值的关系
由图1可见,pH在10左右时,硫离子浓度在10-5 mol/L左右,pH在12左右时,硫离子浓度在10-3 mol/L左右。
2.1 硫化钠的自然氧化试验
试验所用硫化钠为化学纯(Na2S·9H2O),是一种不稳定的物质,在自然条件下容易氧化成硫氧化物。首先进行了硫化钠的自然氧化试验,在分析天平上称取Na2S•9H2O 0.24g,然后溶于100ml的容量瓶中,将该硫化钠溶液倒入烧杯中,搅拌并测量硫离子浓度随时间的变化。硫离子浓度对数与时间的关系见图2。
图2 硫离子浓度对数与时间的关系
由图2可知,随着时间的推移,硫离子浓度的变化很小,几乎不发生变化.说明该浓度下的硫化钠在空气中短时间内,并且在不加任何氧化剂的情况下,所发生的氧化反应比较缓慢。
2.2 孔雀石-硫化钠体系试验
在分析天平上称取1g孔雀石倒入烧杯中,然后称取Na2S•9H2O 0.24g,然后溶于100ml的容量瓶中,将该硫化钠溶液倒入装有孔雀石的烧杯中,搅拌并测定硫离子浓度随时间的变化情况。孔雀石-硫化钠体系中硫离子浓度随时间的变化曲线见图3。
图3 硫离子浓度的对数与时间的关系
由图3可知,硫化钠中加入1g孔雀石后,硫离子的消耗速度明显加快,20min后硫离子浓度已经由10-3mol/L降到了10-7 mol/L,硫离子基本上消耗殆尽,但是此时测量体系的pH值时发现,pH值仍然在12以上,由此可见,硫离子的消耗不是单纯的用于硫化孔雀石,在孔雀石表面生成了硫化铜薄膜,而应该是发生了更复杂的反应,因为硫离子生成硫化铜硫化孔雀石的反应将会造成体系pH值的下降,硫化钠中的硫已经是负二价了,硫离子能发生的反应只有氧化反应,所以在此过程中发生了氧化反应,而且是有氢离子参与的氧化反应,只有该反应吸收氢离子才会导致体系的pH值居高不下。
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