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文檔簡介

1、石灰在浮選過程中的作用楊子軒,謝賢,童雄,侯凱,黎繼永,呂昊子省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室,;昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院云南省金屬礦尾礦資源二次利用工程研究中心,云南昆明,650093摘要:石灰主要作為非目的礦物抑制劑、礦漿pH調(diào)整劑、礦漿凝結(jié)劑、目的礦物活化劑以及與其他藥劑組合在浮選流程中發(fā)揮作用。由于石灰的用量以及添加方式都會對浮選指標有一定的影響,所以在不 影響石灰發(fā)揮作用的情況下,應(yīng)該盡量減少石灰的用量并且找到最適宜的添加方式。關(guān)鍵詞:石灰;選礦;浮選;研究與應(yīng)用。doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2021.02.00x中圖分類號:TD 文獻

2、標志碼:A 文章編號:1000-6532 2021021浮選過程中石灰的作用石灰具有非常強的吸水性,與水發(fā)生反響生成消石灰CaOH2,它難溶于水,是一種強堿,實際生產(chǎn)中,石灰常配制成石灰乳添加。石灰在選礦工藝中的應(yīng)用很廣泛,特別是在浮選作業(yè)中,它可以作為抑制劑、pH調(diào)整劑、凝結(jié)劑、活化劑、礦泥分散劑等添加使用;另外石灰也可以與其他藥劑按照一定的比例組合使用1-5。雖然石灰在浮選中具有使用本錢低又易得到的優(yōu)點,但是在使用石灰選礦的過程中也可能對其他藥劑的使用效果造成一定的負 面影響。1.1抑制非目的礦物抑制劑的作用是抑制非目的礦物的可浮性。在硫化銅、鉛、鋅礦石中,常伴生有硫化鐵 礦黃鐵礦、磁黃鐵

3、礦和白鐵礦等、硫砷鐵礦例如毒砂、鎳黃鐵礦例如銅鎳硫化礦 。為了更好地浮選銅、鉛、鋅礦物,就要加石灰抑制硫化鐵礦物。在有些情況下,為了加 強對非目的礦物的抑制,也可以把抑制劑石灰直接參加磨機中。廖德華8對山西某復(fù)雜多金屬硫化礦從金精礦中回收金銀銅鉛鋅的研究中,在回收鉛 時,參加石灰是為了加強對黃鐵礦的抑制作用,隨著石灰的用量增大,鉛精礦的品位有所提高而回收率那么由略微降低。此時,鉛精礦中銅含量和銅損失率大幅度降低,鋅含量略有降低。綜合考慮,從試驗結(jié)果可以得到一個石灰的適宜用量,從而到達理想的分選效果;戴子林等9在對內(nèi)蒙某銅鉛鋅硫化礦做浮選研究時,在鉛浮選時為了加強對磁黃鐵礦的抑制,將收稿日期:2

4、021-10-30抑制劑也不能對磨機有作者簡介:楊子軒1991-,男,碩士,主要從事稀貴金屬研究。 抑制劑石灰直接參加磨機中,既減少了藥劑一起混用時互相的作用的影響又得到了更佳的浮 選效果。該工藝的前提是抑制劑不能在磨機的運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生變性,破壞性,滿足以上兩點,工業(yè)生產(chǎn)中即可將石灰作為抑制劑參加磨機中。童雄等10 在做鐵閃鋅礦的選礦研究時發(fā)現(xiàn), 鉛鋅硫浮選中使用的調(diào)整劑和硫化鐵礦物的抑制劑多半是石灰或 石灰與其他藥劑聯(lián)合使用。 鐵閃鋅礦對石灰較為敏感。 一般來說, 石灰對被銅離子活化的閃 鋅礦無抑制作用, 但是, 大量的石灰對被銅離子活化的鐵閃鋅礦具有明顯的抑制作用。 在這 點上,鐵閃鋅礦往

5、往具有硫化鐵礦物的特性,因此應(yīng)嚴格控制石灰的用量。1.2 調(diào)整礦漿 pH 值石灰是應(yīng)用最廣泛的堿性調(diào)整劑, 是一種強堿弱酸鹽。 在礦漿中水解后生成 OH-、HCO3-、 CO32-等離子,對礦漿pH值有緩沖作用,pH值可保持在810之間。pH值調(diào)整劑的主要作 用在于產(chǎn)生有利于浮選藥劑的作用條件、改善礦物外表狀況和礦漿離子組成、通過調(diào)整pH值使電位 -pH 匹配從而到達浮選與別離的目的此方法也可以到達無捕收劑浮選11。謝賢、童雄等 12在對某難選高硫鉛鋅礦的選礦試驗研究中應(yīng)用石灰作為礦漿的pH 值調(diào)整劑。通過參加石灰調(diào)整礦漿 pH 值,在硫化礦浮選中可降低礦漿的氧化復(fù)原電位,有利 于黃鐵礦和磁黃

6、鐵礦等硫化物的抑制, 由于原礦中硫含量很高, 所以硫礦物的抑制對鉛、 鋅 別離起到?jīng)Q定性作用。 石灰用量過多或者過少都會影響生產(chǎn)指標即鉛的回收率和鋅在鉛精礦 中的損失率, 經(jīng)過試驗選定石灰較佳用量, 使得鉛的回收率和鋅在鉛精礦中的損失率都符合 生產(chǎn)要求;王淀佐等 13在研究方鉛礦 -石灰 -乙硫氮體系電化學(xué)調(diào)控浮選時發(fā)現(xiàn),隨著石灰 用量的增加,礦漿 pH值上升,礦漿電位下降。石灰用量低時 900 g/t,在鉛浮選時間內(nèi), 礦漿電位變化大, 隨著石灰用量的增大, 石灰對電位的穩(wěn)定作用越來越明顯, 當(dāng)石灰用量達 1100 g/t時,從磨礦后至鉛浮選結(jié)束,礦漿電位非常穩(wěn)定。這為鉛鋅硫化礦電化學(xué)調(diào)控浮

7、選 別離創(chuàng)造了良好的礦漿環(huán)境。 與此同時, 石灰用量的變化對鉛的浮選影響不大, 鉛粗選總回 收率在石灰用量大時比用量低僅高 2%3%這主要與閃鋅礦的抑制程度有關(guān) 。而鋅那么不同, 當(dāng)石灰用量低 900 g/t 時,浮選時間內(nèi)礦漿電位變化大,鉛粗精礦鋅含量也相應(yīng)增多,隨著 石灰用量的增大,石灰穩(wěn)定礦漿電位作用的增強, 在低氧化電位下,鋅上浮率下降,當(dāng)石灰 用量為1100 g/t時,鋅上浮率變化不大。這說明石灰穩(wěn)定和控制電位的作用對鉛鋅硫的分選 是十分有利的,以至可實現(xiàn)無鋅抑制劑的鉛鋅別離。錢鑫 14 在研究硫化銅礦浮選中,以石 灰作為調(diào)整劑取得了很好的效果。 石灰對方鉛礦, 特別是外表略有氧化的

8、方鉛礦, 有抑制作 用。多金屬硫化礦中浮選方鉛礦時, 一般采用碳酸鈉調(diào)節(jié)礦漿 pH 值,如果黃鐵礦含量較高, 需要選用石灰調(diào)節(jié)礦漿的 pH 值,此時應(yīng)注意控制石灰用量。1.3 礦漿凝結(jié)劑石灰在選礦中可以作為非目的礦物抑制劑, pH 值調(diào)整劑,其本身也是一種凝結(jié)劑,能 使礦漿中的微細顆粒凝結(jié)。當(dāng)石灰作為凝結(jié)劑應(yīng)用于選礦時15 ,用量適當(dāng),浮選泡沫可保使之到達較佳效果。持一定的粘度,有利于浮選的刮泡;當(dāng)用量過大時,將促進微細顆粒凝結(jié),使泡沫發(fā)黏,甚 至有可能引發(fā)“跑槽現(xiàn)象。當(dāng)用量過小時,浮選泡沫粘度可能達不到,將會使礦化氣泡容 易破裂, 影響浮選各項指標。 所以要根據(jù)加礦石的特性適量的添加石灰,M

9、J皮爾斯16在論述礦物加工業(yè)中化學(xué)藥劑在固液別離中的應(yīng)用歷史和將來開展方向 時提到,石灰在礦物加工中可作為凝結(jié)劑、 pH 值調(diào)整劑、硫化鐵礦物的抑制劑,它還可以 使氰化物保持在溶液中, 使溶液苛化, 以除去溶液中的碳酸根離子。 早期選礦尾礦濃密時用 石灰作為凝結(jié)劑,在控制高固體濃度體系時應(yīng)用石灰;尹海軍17在鋁土礦正浮選精礦過濾助濾劑的研究及應(yīng)用一文中說到: 石灰本身就是一種凝結(jié)劑, 能使礦漿中微細顆粒凝結(jié)。 這 是由于。玄2+被吸附在微細礦泥外表,中和礦泥外表的負電荷而引起彼此之間的聚沉1.4 活化目的礦物目前石灰作為目的礦物活化劑的應(yīng)用范圍較窄,從目前的選礦學(xué)研究來看石灰作為活 化劑主要用

10、在石灰法選白鎢上。黃萬撫 18在對石灰法浮選白鎢礦的研究中發(fā)現(xiàn)石灰對白鎢礦和螢石的影響是不相同的。白鎢礦吸附鈣離子,但在石灰用量很低時就已到達飽和,并且Z電位始終為負值。螢石吸附大量的鈣離子,直到 Z電位由負變正,并且難于到達飽和吸附。這種不同的Z電位,導(dǎo)致碳酸鈉的參加使得碳酸根離子能吸附在帶正電的螢石外表并與鈣離子作用產(chǎn)生碳酸鈣覆 蓋層,并且受到水玻璃的強烈抑制作用。 而白鎢礦由于外表帶負電而不發(fā)生碳酸根離子的吸 附作用, 同時由于參加石灰使白鎢礦外表的電負性變小, 相當(dāng)于白鎢礦外表的正電性增加更 有利于RCOO-的吸附??傊谑曳ㄖ邪祖u礦受到活化,螢石受到抑制;廣西資源縣白鎢礦采用石灰法

11、來浮選白鎢 19 ,比單純用碳酸鈉調(diào)整 pH 值浮選白鎢的指標要好。 該法的特點是 參加適量石灰使礦漿中過剩鈣離子吸附在脈石礦物如螢石、方解石 外表,隨之而引起脈石在礦物外表電荷變化, 當(dāng)參加碳酸鈉后, 吸附在脈石礦物外表上的鈣離子就與碳酸根離子作 用生成較易被水玻璃抑制的CaCO3 皮膜“人造方解石,因而大大提高了水玻璃的選擇性抑制,改善了白鎢的浮選效果。1.5 石灰和其他藥劑組合使用目前國內(nèi)選礦理論已經(jīng)較為成熟了, 本著節(jié)約本錢和提高效益的原那么, 石灰成為很多項選擇 廠應(yīng)用的選礦藥劑。進一步推想可以用石灰代替一局部其他藥劑,即與所替代的藥劑組合, 或者開發(fā)石灰與某種藥劑組合是否能夠到達更

12、好的效果,從而節(jié)約本錢提高效益。袁明華 20在對云南某以銅、鋅、金、銀為主的多金屬硫化礦進行了較佳藥劑試驗研究, 在低堿性介質(zhì)下實現(xiàn)了銅鋅與硫的浮選別離, 對伴生金銀進行了綜合回收。 為盡量提高銅鋅 混合精礦中金、 銀的回收率, 試驗開展了低堿度條件下抑制劑選擇試驗研究, 最終選定石灰、 亞硫酸鈉、水玻璃的組合抑制劑。試驗研究結(jié)果說明,在低堿度下選擇適宜的組合抑制劑, 對綜合回收復(fù)雜多金屬硫化礦中的銅、鋅、金、 銀可取得較為理想的效果。這樣便防止了石 灰用量過大對選廠造成的一系列問題;石灰與碳酸鈉組合選磷21,馬營選礦車間自 1980 年投產(chǎn),一直沿用碳酸鈉、水玻璃、氧化石臘皂的常規(guī)選磷方法.

13、經(jīng)多年本錢分析,碳酸鈉費用占藥劑總本錢的 45%以上,他們采用廉價石灰代替局部碳酸鈉也能取得滿意的效果,經(jīng) 過試驗發(fā)現(xiàn)添加石灰后, 精礦過濾速度明顯加快且對尾礦的澄清及處理起促進作用; 石灰和HA 組合對銅鎳硫化礦的浮選別離 22 。石灰, CaCl2、Na2SO3、HA 、Na2S、KMnO 4、CaClO 2 和H2O2等無機調(diào)整劑單用和混合使用對礦物可浮性的影響,發(fā)現(xiàn)除Na2S和H2O2外,其余無機調(diào)整劑單用和混用,對鎳黃鐵礦均有較強的抑制作用,而對黃銅礦的可浮性影響甚微, 考慮到藥劑來源廣和價格低, 便于生產(chǎn)上使用, 最終選擇了 HA 和石灰作組合抑制劑, 這種 組合劑對鎳黃鐵礦的抑制

14、能力強,選擇性高。2 石灰對浮選流程的影響2.1 石灰對浮選泡沫的影響石灰在選廠中的應(yīng)用是十分廣泛石灰的, 不同的浮選流程所需的石灰用量是不同的, 石 灰用量不同也會使礦漿 pH 值不同, pH 值得大小有時會影響起泡劑的起泡能力。例如 : 23 松醇油類起泡劑的起泡能力隨 pH 值的升高而增大;酚類起泡劑的起泡能力,那么隨 pH 值的 升高而降低。同時石灰對泡沫的黏度和強度也有一定的影響24 ,在浮選過程中,當(dāng)石灰用量適當(dāng)時, 可使浮選泡沫保持一定的黏度, 但用量過大那么促使微細礦粒粘結(jié) 這是石灰作為 凝結(jié)劑的一種結(jié)果 ,影響浮選過程的選擇性,并使泡沫粘結(jié)膨脹,從而影響浮選指標。2.2 石灰

15、對捕收劑的影響使用脂肪酸類捕收劑時 25,不能使用石灰調(diào)整 pH 值, 因為會生成溶解度很低的脂肪酸 鈣 鹽, 消耗 掉大 量的 脂肪酸 , 并 且會 使 過 程的 選擇 性 變 壞, 其 反 應(yīng)為: +2RCOOH+Ca 宀RCOO2CaJ +2H。鄭居然26在對脂肪酸類捕收劑對大峪口磷礦選別效果的研究中提到,用Na2CO3作為調(diào)整劑既能調(diào)節(jié)礦漿 pH 值又能消除礦漿中難免離子的有害影響和降低磷灰石外表親水性的作 用。雖然石灰和Na2CO3都能到達調(diào)節(jié)礦漿 pH值得作用石灰的本錢也比 Na2CO3要低但 是使用石灰就會有鈣離子的影響, 鈣離子會和脂肪酸類捕收劑發(fā)生反響, 生成脂肪酸鹽沉淀,

16、這就消耗了大量的捕收劑使得選廠的本錢不但沒有降低反而會升高。2.3 石灰對濃縮、過濾的影響在浮選過程中添加的石灰進入浮選流程后,會發(fā)生水解等一系列反響。此時便會有鈣離 子游離出來,長此以往,就會造成鈣離子在設(shè)備上積累結(jié)垢,特別是濃縮和過濾流程27。大量的精礦漿都集中到濃密機中沉降脫水, 在這個往復(fù)不斷的循環(huán)過程中鈣離子在濃密機周 邊和壁上都有可能結(jié)垢, 這就會造成濃密機的有效容積變小, 嚴重者還有可能堵住濃密機的 管道造成工業(yè)事故。同時在過濾的時候 28,比方用陶瓷過濾機過濾從濃密機流出的礦漿, 如果由于鈣離子積累而在濾板上面結(jié)垢, 堵住濾水孔, 后果是相當(dāng)嚴重的, 它會造成精礦含 水量不達標

17、, 嚴重者會損害設(shè)備, 影響精礦指標。 所以, 鈣離子對設(shè)備的影響是不容無視的, 可以考慮用其他藥劑 在本錢不會升高的情況下 代替石灰, 也可以定期對設(shè)備進行維護除 垢,防止以上事故發(fā)生。2.4 石灰對回收率的影響石灰在浮選中的主要作用是作為 pH 值調(diào)整劑和黃鐵礦的抑制劑。但是它在起作用的 同時, 由于使用方式不得當(dāng),也會影響到浮選指標。鈣離子的大量添加,局部會與浮選藥劑 發(fā)生反響,影響浮選的正常進行。礦漿 pH 值也是影響浮選指標的一個重要因素,大局部的 浮選工藝都會有較佳的 pH 值范圍。因此,在石灰作為抑制劑的時候也要注意用量。以上因 素都會對浮選的回收率有所影響。任俊等 29在研究稀

18、土礦物浮選的主要影響因素時,發(fā)現(xiàn)pH 值對浮選回收率的影響明顯。其用H205、羥肟酸以及 MOHA作捕收劑對不同類型稀土礦礦石進行浮選時,不同pH值的試驗說明,H205在pH=6.510范圍內(nèi),對稀土回收率影響不大,對品位影響卻很大,適 宜的pH值為8.59.5。用羥肟酸鹽浮選時,在堿性介質(zhì)中,稀土的浮選性最好,在酸性介 質(zhì)中雖然其回收率仍然比擬高, 但精礦中的稀土品位卻急劇下降, pH 值在 8左右時, 稀土 回收率下降到最低點。 MOHA 的浮選說明較適宜的 pH 值為 9左右。 因此, 欲增強捕收劑使 用的選擇性,嚴格地控制浮選體系礦漿的 pH 值是十分重要的。在 2.1 中所提到的石灰

19、對起 泡劑起泡能力及泡沫的不利影響也會對回收率有不利影響,在 2.2 中闡述的石灰對捕收劑的不利影響雖然通過補加藥劑能夠彌補也是會對浮選回收率有一定的不利影響。2.5 石灰對回水利用的影響石灰的大量添加容易引起回水中鈣離子的積累,另外也會對回水的pH 值有很大影響,pH 值和鈣離子的積累都會對回水利用造成一定的影響。如果回水中有大量的鈣離子,在回 水的二次利用時就有可能在選礦設(shè)備上結(jié)垢, 從而影響設(shè)備的正常運行。 鈣離子還可能與其 他藥劑發(fā)生不利反響,造成藥劑用量增加?;厮?pH 值也會影響到對回水處理時的一些方 法,比方在用絮凝劑處理回水的時候 30,在絮凝過程中,都有一個相對較佳的 pH

20、 值存在, 使絮凝反響速度最快,絮體溶解度最小。此 pH 值可通過試驗測定。以上現(xiàn)象都會對選礦指 標有不利影響柏中能等 31針對磷礦浮選工業(yè)化生產(chǎn)中回水利用存在的問題做研究時,取正、反浮選 混合尾礦水和經(jīng)處理后的尾礦回水與新鮮水進行考察比照,結(jié)果發(fā)現(xiàn), 正、 反混合尾礦水及尾礦回水中的 Ca2+、Mg2+、PO43、SO4"含量比新水要高得多?;厮蠧a2+、Mg2+含量過高直接進入正浮選,因磷礦浮選采用的脂肪酸皂屬陰離子型捕收劑,鉛、鐵、銅、鈣、鎂等 多價陽離子對石英、 硅酸鹽等脈石礦物都有活化作用, 會破壞脂肪酸類捕收劑的選擇性。 同 時Ca2+、Mg2+會與脂肪酸根陰離子結(jié)合,

21、削弱捕收劑對磷礦物的捕收能力;PO4,含量過高會抑制磷礦物的浮選;SO4"含量過高會削弱水玻璃對硅質(zhì)脈石的抑制作用。所以,回水中Ca2+、Mg2+、PO43、SO42濃度過高是影響磷礦正浮選的主要原因。其中回水中Ca2+就是來源于石灰的大量添加。何平波等 32在研究鋁土礦浮選脫硅工業(yè)生產(chǎn)中回水高效利用時 發(fā)現(xiàn)其中影響回水利用的原因就有Ca2+的影響,因為堆過赤泥的回水含Ca2+、Fe3+、Al3+,鋁硅酸鹽礦物會吸附它們得到活化,從而縮小了陰離子捕收劑作用下和鋁礦物可浮性的差 異,所以回水中這些金屬離子影響了浮選,其中回水中Ca2+就是來源于拜耳法生產(chǎn)中石灰的添加。3結(jié)論(1) 石灰

22、在浮選中的應(yīng)用廣泛,而且價格低廉,容易得到,是一種很好的選礦藥劑。(2) 石灰雖然可以單獨在浮選中使用,但是配合其他藥劑按一定比例添加會在浮選中發(fā) 揮更好的作用。(3) 雖然石灰在浮選中有很好的效果,但是也不能無節(jié)制的添加。石灰的大量使用會導(dǎo)致Ca2+在設(shè)備上沉積結(jié)垢影響設(shè)備的正常工作,從而影響選礦指標;另外大量Ca2+也會遺留在回水中,回水利用時,會對浮選指標有不利影響。(4) 石灰在未來選礦中的應(yīng)用,應(yīng)該在不影響選礦指標的前提下,盡量減少其用量; 為了到達更好的選礦效果,應(yīng)該盡量開發(fā)石灰與其他藥劑配合使用。參考文獻:1 C.E. Gibson, S. Kelebek. Sensitivit

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