CN109647628B - 1,3,4-噻二唑类化合物在硫化矿浮选中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿物浮选领域,具体公开了一种1,3,4‑噻二唑类化合物在硫化矿浮选中的应用,此外,本发明还提供了一种用于硫化矿物的高效高选择性浮选药剂,其包括1,3,4‑噻二唑类化合物、起泡剂和助捕收剂。1,3,4‑噻二唑类化合物具有优异的硫化矿浮选分离效果,将其和现有气泡剂和助捕收剂复配,有助于进一步提升浮选性能。本发明浮选药剂可优先浮选有用硫化矿物;并且能够在较宽的pH范围内(4‑10)实现有用硫化矿物与黄铁矿的分离,能同时提高精矿铅锌品位和回收率。
Description
技术领域
本发明属于矿物浮选领域,具体涉及一种用于硫化矿物的高效高分选性浮选药剂。
背景技术
在硫化矿物中,黄铁矿(FeS2)是最常见的伴生矿物,含量较高但经济价值低,常常干扰有用矿物(如闪锌矿、方铅矿等)的浮选和冶炼。在浮选工艺中黄铁矿与有用矿物一起浮出,降低了浮选精矿金属品位,影响精矿生产指标;在冶炼工艺中,精矿中过多的黄铁矿会造成酸水、二氧化硫排放量增加,冶炼废渣增多,迫使金属加工企业面对高额的环保费用。长期以来硫化铅锌矿选矿厂急需降低硫化矿物浮选精矿的黄铁矿含量,同时该问题也是浮选研究领域的热点与难点。因此提高硫化矿物浮选药剂的选择性与高效性,降低精矿黄铁矿含量,在科研、经济、环保等方面均具有重要的意义。
浮选药剂是浮选的重要组成部分,通过发展新型浮选药剂或浮选药剂复配是解决矿物加工领域矿物难选问题的最直接、最重要的手段。黄药是硫化矿物通用捕收剂,具有成本低廉、捕收性能稳定的优点,二十世纪就开始在矿物浮选领域广泛应用。浮选常用黄药由黄原酸根(配位基团)与烷氧基团(疏水基团)构成。黄药能与大部分过渡金属稳定配位,但因其选择性捕收能力差,在硫化矿物浮选中使用黄药做捕收剂往往难以实现精矿黄铁矿的有效剔除,并伴有药剂用量大、对浮选矿浆酸碱度要求高等缺点。综上,研发针对硫化矿物的高效、高选择性浮选药剂是矿物浮选领域最迫切的需要。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种1,3,4-噻二唑类化合物的应用,旨在通过1,3,4-噻二唑类化合物的使用,提升硫化矿浮选效果。
本发明第二目的在于,提供一种包含1,3,4-噻二唑类化合物的浮选药剂。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种1,3,4-噻二唑类化合物的应用,将其用作硫化矿的浮选捕收剂;
所述的1,3,4-噻二唑类化合物为具有式1结构式的至少一种化合物;
R1、R2独自为氢基、C1-C15的烷基、C3-C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基、苄基或苄氧基。其中,苯基、苄基、苄氧基的芳香环上允许带有取代基。
本发明发现,式1结构的化合物是非离子型硫化矿物捕收剂,同时具有一定的起泡性,并有很强的捕收性能和较强的选择性;将其用作硫化矿捕收剂,表现出良好的浮选选择性和回收率,可以解决行业内急需解决的硫化铅锌矿浮选精矿掺杂黄铁矿、精矿品位低、回收率低、药剂用量大、对矿浆酸碱度要求高的缺点。
所述的烷基例如为直链烷基或者支链烷基。所述的环烷基优选为所述碳数的三元~六元的单环烷基、或者六元及以上的桥环或者螺环烷基。苯基、苄基、苄氧基的芳香环上允许带有取代基例如为C1~C3的烷基、烷氧基或者卤素等。
本发明所述的应用中,所述结构的1,3,4-噻二唑-1,4-二硫类化合物能够高选择性地分离硫化矿中伴生的硫化铁矿,可以提升浮选精矿的有用矿物的品位。研究还发现,进一步控制巯基上的基团,可以进一步提升浮选选择性和回收率。
作为优选,所述的R1、R2独自为氢基、C2-C6的烷基、C3-C6的丙烯基、苯基、乙炔基或苄基。
更进一步优选,R1、R2独自为氢基、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、丙烯基、烯丙基、苯基、苄基或苄氧基。
最优选,R1、R2中,其中一个取代基为H,另一个取代基为乙基、丁基、己基。研究发现,该化合物在硫化矿浮选过程中具有更优的效果。
作为优选,所述的应用中,将硫化矿粉碎、调浆得矿浆,向矿浆中加入包含1,3,4-噻二唑类化合物的浮选药剂,进行浮选。
作为优选,所述的浮选药剂中还包含起泡剂和助捕收剂。研究发现,采用现有起泡剂、助捕收剂和本发明的1,3,4-噻二唑类化合物复配,可以产生协同效果,可以降低1,3,4-噻二唑类化合物用量,不仅如此,还能够改善浮选选择性和回收率。
所述起泡剂包括松油醇、2#油、BK201、甲基异丁基甲醇、2-乙基己醇中的至少一种。
所述助捕收剂包括乙基钠黄药、异丁基钠黄药、丁基钠黄药、丁铵黑药、25号黑药、208黑药、胺黑药、乙基腈酯、丁黄腈酯、乙基氮、丁硫氮、硫氮酯中的至少一种。
研究发现,进一步控制浮选药剂中成分的比例,有助于进一步协同提升浮选药剂的选择性。
作为优选,浮选药剂中,1,3,4-噻二唑捕收剂的重量份为60~90份;起泡剂的重量份不高于20份;助捕收剂的重量份不高于20份。
进一步优选,浮选药剂中,1,3,4-噻二唑捕收剂的重量份为70-90份、起泡剂的重量份为5-10份、助捕收剂的重量份为5-20份。在该优选的范围下,包含有本发明1,3,4-噻二唑捕收剂的浮选药剂具有更优的协同效果,更利于有效提升目标硫化矿的回收率和精矿品味。
作为优选,矿浆的pH为4-10。控制浮选过程的pH在所优选的范围内,可以进一步发挥捕收剂的性能,进一步改善浮选选择性和回收率。
作为优选,浮选过程中,1,3,4-噻二唑捕收剂的用量为3×10-6-1.2×10-5mol/L。
优选的,所述的应用,所述的硫化矿为硫化铅锌矿。本发明所述的1,3,4-噻二唑类化合物在用作硫化铅锌矿的浮选中具有更优的效果。
本发明还提供了一种用于硫化铅锌矿的浮选药剂,其包括1,3,4-噻二唑类化合物。
优选的浮选药剂,还包含起泡剂和助捕收剂。研究发现,1,3,4-噻二唑类化合物、起泡剂和助捕收剂具有良好的协同性,可以改善硫化矿的浮选效果,例如,提升浮选选择性,提升有用矿物精矿有用成分的品位。
起泡剂可以是行业内所熟知的材料,例如为包括松油醇、2#油、BK201、甲基异丁基甲醇、2-乙基己醇中的至少一种。所述助捕收剂可以是硫化矿浮选领域现有的捕收剂,例如为乙基钠黄药、异丁基钠黄药、丁基钠黄药、丁铵黑药、25号黑药、208黑药、胺黑药、乙基腈酯、丁黄腈酯、乙基氮、丁硫氮、硫氮酯中的至少一种。
研究发现,进一步控制浮选药剂中成分的比例,有助于进一步协同提升浮选药剂的选择性。作为优选,浮选药剂中,1,3,4-噻二唑捕收剂的重量份为60~90份,进一步优选为70-90份;起泡剂的重量份不高于20份,进一步优选为5-10份;助捕收剂的重量份不高于20份,进一步优选为5~20份。
本发明所述的浮选药剂的应用方法可采用现有常规方法,在浮选过程中,优选控制浮选过程中pH为4~10。
有益效果
1、本发明发现,将1,3,4-噻二唑类化合物用作硫化矿的浮选捕收剂,可表现出良好的浮选选择性和回收率。
2、本发明研究还发现,将1,3,4-噻二唑类化合物与助捕收剂、起泡剂复配,具有协同增效效果,不仅可协同增加对硫化矿的捕收能力,增强泡沫的稳定性,还有效抑制黄铁矿的浮选,提高硫化矿的浮选选择性,有效提高浮选精矿品位和回收率。
附图说明
图1为实施例1浮选流程图;
图2为对比例1的乙基钠黄药和本发明实施例1所述浮选药剂的回收率数据;
图3为对比例1的乙基钠黄药和本发明实施例1所述浮选药剂的浮选精矿的品位数据;
图4为实施例2浮选流程图;
图5为乙基钠黄药和本发明实施例2所述浮选药剂的回收率数据;
图6为实施例3浮选流程图;
图7为乙基钠黄药和本发明实施例3所述浮选药剂的回收率数据
图8为实施例4浮选流程图;
图9为乙基钠黄药和本发明实施例4所述浮选药剂的回收率数据
图10为乙基钠黄药和本发明实施例4所述浮选药剂的浮选精矿的品位数据;
图11为乙基钠黄药和本发明实施例5所述浮选药剂1#-6#的回收率数据
具体实施方式
以硫化铅锌矿为例说明本发明的效果。
实施例1
将1,3,4-噻二唑类化合物(式1中,R1、R2分别为氢基、正己基)、乙基钠黄药、2#油按0.075mol:0.020mol:0.005mol的比例加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L),在40℃下磁力搅拌30min,使得药剂充分混匀,密封待使用。
采用华南某厂硫化铅锌矿石作为原矿石,原矿石金属品位为Fe:28.3%,Pb:3.8%,Zn:5.5%。将原矿石湿磨4min,使得粒径低于0.074mm。
500g原矿石磨矿(磨矿pH为8,球磨前粒径在0.150-0.074mm,球磨后粒径不大于0.074mm,采用锥形球磨机湿磨,磨矿浓度为35-40%),采用图1所示流程在1.5L浮选机中进行浮选实验,将原矿石(0.150-0.074mm)湿磨4min后倒入1.5L浮选槽,加入适量配制好的本案例浮选药剂,浮选药剂用量为1×10-5mol/L;补充适量水,充气搅拌3min,开启刮板,自动刮泡3min,精矿随泡沫被刮至精矿盆,尾矿残留在浮选槽中,精矿和尾矿经抽滤、烘干后各自称重,对精矿的金属品位进行检测并计算回收率。
对比例1
和实施例1相比,区别仅在于,采用乙基钠黄药替换实施例1的浮选药剂。
实施例1、对比例1的浮选回收率数据见图2所示,浮选精矿矿物的品位数据见图3所示。
由实施例1、对比例1可以看出,相比乙基钠黄药,使用本发明所述药剂进行浮选实验,可显著提高对伴生黄铁矿的铅锌硫化矿中的铅、锌的回收率和品位均有;此外精矿中铁的回收率和品位显著降低。实施例1、对比例1表明,对硫化矿物中的铅和锌,本发明所述药剂比乙基钠黄药具有更强的捕收能力和更好的分选效果。
实施例2
将1,3,4-噻二唑类化合物(式1中,R1、R2分别为氢基、乙基)、乙基钠黄药、松油醇按0.080mol:0.015mol:0.005mol的比例加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L),在40℃下磁力搅拌30min,使得药剂充分混匀,密封待使用。
采用华南地区黄铁矿、方铅矿和闪锌矿精矿。采用图4所示流程,实验分为两组,以乙基钠黄药单一药剂作为浮选药剂与本案例复配的浮选药剂进行比较,二组案例浮选过程参数相同,区别仅在于,采用乙基钠黄药替换本案例的复配的浮选药剂,从而对比乙基钠黄药与本案例浮选药剂的浮选效果。
将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨15min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm,黄铁矿磨矿pH为6,方铅矿和闪锌矿磨矿pH为8,采用卧式球磨机干磨,磨矿浓度为35-40%),每组称取2g倒入40mL浮选槽,加入30mL去离子水后加入浮选药剂,补充适量去离子水,两种浮选药剂用量均为1×10-5mol/L,搅拌3min,开始刮泡,刮泡3min,精矿随泡沫被刮至精矿盆,尾矿残留在浮选槽中,精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重,计算回收率。
图5为实施例2,黄铁矿、方铅矿和闪锌矿精矿回收率。(本案例浮选药剂浓度为1×10-5mol/L,黄铁矿浮选pH初始值调整为6,方铅矿浮选pH、pH初始值调整为8,闪锌矿浮选pH初始值调整为8)。
由图5可以看出,在所测试的药剂用量范围内,本案例所述浮选药剂对方铅矿和闪锌矿的捕收能力明显强于乙基钠黄药。此外,在较低药剂用量时,如3×10-6-1.2×10-5mol/L,本案例所述药剂对铅锌仍然能够保持较高的浮选回收率(85%以上),充分说明本案例所述药剂在降低成本方面的优势。同时,本案例浮选药剂对黄铁矿的捕收能力明显弱于乙基钠黄药。根据单矿物浮选结果,与传统的硫化物浮选药剂乙基钠黄药相比,本案例浮选药剂的分离效果得到了显著提高,有用矿物的回收率也得到了显著提高。
实施例3
将1,3,4-噻二唑类化合物(式1中,R1、R2分别为氢基、苯基)、乙基钠黄药、松油醇按0.085mol:0.010mol:0.005mol的比例加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L),在40℃下磁力搅拌30min,使得药剂充分混匀,密封待使用。
采用华南地区黄铁矿、方铅矿和闪锌矿精矿,采用图6所示流程,实验分为两组,以乙基钠黄药单一药剂作为浮选药剂与本案例复配的浮选药剂进行比较,二组案例浮选过程参数相同,区别仅在于,采用乙基钠黄药替换本案例的复配的浮选药剂,从而对比乙基钠黄药与配制好的本案例浮选药剂的浮选效果。
具体操作为:将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨15min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm),其中黄铁矿磨矿pH为6,方铅矿和闪锌矿磨矿pH为8,采用卧式球磨机干磨,磨矿浓度为35-40%。每组称取2g磨好的精矿倒入40mL浮选槽,加入30mL去离子水后加入浮选药剂,两种浮选药剂用量均为1×10-5mol/L,补充适量去离子水,搅拌3min,加入pH调整剂(醋酸或氢氧化钠)将浮选体系调至特定pH后搅拌3min,开始刮泡,刮泡3min,精矿随泡沫被刮至精矿盆,尾矿残留在浮选槽中,精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重,计算回收率。
图7为实施例3,某地区黄铁矿、方铅矿和闪锌矿精矿,在本案例浮选药剂浓度在1×10-5mol/L时,在不同pH条件下三种硫化矿的回收率。
由实施例3可以看出,本案例对方铅矿、闪锌矿和黄铁矿三种硫化矿的捕收性能在pH=4-10之间趋于稳定,在这个酸碱度区间内,本案例对有用矿物方铅矿和闪锌矿的回收率高于80%,同时对黄铁矿的回收率低于15%。说明本案例浮选药剂在较为宽广的酸碱范围(pH在4-10之间)内能有高效、高分选性的捕收复杂硫化矿物。
实施例4
将1,3,4-噻二唑类化合物(式1中,R1、R2分别为氢基、丙烯基)、乙基钠黄药、松油醇按0.090mol:0.005mol:0.005mol的比例加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L),在40℃下磁力搅拌30min,使得药剂充分混匀,密封待使用。
采用华南地区黄铁矿、方铅矿和闪锌矿精矿,采用图8所示流程,实验分为两组,以乙基钠黄药单一药剂作为浮选药剂与本案例复配的浮选药剂进行比较,二组案例浮选过程参数相同,区别仅在于,采用乙基钠黄药替换本案例的复配的浮选药剂,从而对比乙基钠黄药与配制好的本案例浮选药剂的浮选效果。
具体操作为:将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨15min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm),其中黄铁矿磨矿pH为6,方铅矿和闪锌矿磨矿pH为8,采用卧式球磨机干磨,磨矿浓度为35-40%,然后将磨好的精矿按黄铁矿:方铅矿:闪锌矿=2:1:1混合为人工混合矿(人工混合矿各金属原品位:Fe:14.15%;Pb:16.965;Zn:11.28%)。每组称取人工混合矿2g倒入40mL浮选槽,加入30mL去离子水后加入本案例所述浮选药剂,补充适量去离子水,搅拌3min,开始刮泡,刮泡3min,精矿随泡沫被刮至精矿盆,尾矿残留在浮选槽中,精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重,对精矿的金属品位进行检测并计算回收率。
图9为实施例4,人工混合矿浮选精矿回收率。(浮选药剂浓度为1×10-5mol/L,pH初始值调整为8)
图10为实施例4,人工混合矿浮选精矿品位。(人工混合矿各金属原品位:Fe:14.15%;Pb:16.965;Zn:11.28%,浮选药剂浓度为1×10-5mol/L,pH初始值调整为8)。
由图9-10可以看出,当浮选药剂浓度为1×10-5mol/L时,本案例浮选药剂在人工混合矿中的铅、锌回收率明显提高,分别提高51.52%和61.75%,而铁的回收率下降了8.40%。同时,铅、锌精矿品位明显提高,分别提高了3.11%和1.27%,铁的品位也明显降低,降低了15.1%。可以看出,本案例浮选药剂在人工混合矿中比传统的硫化矿浮选药剂乙基钠黄药更有效,且分选效果更好。
实施例5
采用华南地区黄铁矿、方铅矿和闪锌矿精矿,采用图4所示流程,实验分为7组,以乙基钠黄药单一药剂作为浮选药剂与本案例其他各组复配的浮选药剂进行比较,各组案例浮选过程参数相同,区别仅在于,浮选药剂的种类不同,从而对比乙基钠黄药与系列本案例浮选药剂1#-6#的浮选效果。
具体操作为:将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨15min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm,黄铁矿磨矿pH为6,方铅矿和闪锌矿磨矿pH为8,采用卧式球磨机干磨,磨矿浓度为35-40%),每组称取磨好的精矿2g倒入40mL浮选槽,加入30mL去离子水后加入乙基钠黄药与系列本案例所述浮选药剂1#-6#,补充适量去离子水,浮选药剂浓度均为1×10-5mol/L,搅拌3min,开始刮泡,刮泡3min,精矿随泡沫被刮至精矿盆,尾矿残留在浮选槽中,精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重,对精矿的金属品位进行检测并计算回收率。
系列本案例所述浮选药剂具体配制方法如下:
本案例浮选药剂1#:1,3,4-噻二唑类化合物(式1中,R1、R2分别为氢基、乙基)、乙基钠黄药、松油醇按0.075mol:0.020mol:0.005mol的比例加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L),在40℃下磁力搅拌30min,使得药剂充分混匀,密封待使用;
本案例浮选药剂2#:1,3,4-噻二唑类化合物(式1中,R1、R2分别为氢基、丁基)、乙基钠黄药、松油醇按0.080mol:0.015mol:0.005mol的比例加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L),在40℃下磁力搅拌30min,使得药剂充分混匀,密封待使用;
本案例浮选药剂3#:1,3,4-噻二唑类化合物(式1中,R1、R2分别为氢基、正己基)、乙基钠黄药、松油醇按0.080mol:0.015mol:0.005mol的比例加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L),在40℃下磁力搅拌30min,使得药剂充分混匀,密封待使用;
本案例浮选药剂4#:1,3,4-噻二唑类化合物(式1中,R1、R2分别为氢基、乙炔基)、乙基钠黄药、松油醇按0.090mol:0.005mol:0.005mol的比例加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L),在40℃下磁力搅拌30min,使得药剂充分混匀,密封待使用;
本案例浮选药剂5#:1,3,4-噻二唑类化合物(式1中,R1、R2分别为氢基、苄氧基)、乙基钠黄药、松油醇按0.085mol:0.010mol:0.005mol的比例加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L),在40℃下磁力搅拌30min,使得药剂充分混匀,密封待使用;
本案例浮选药剂6#:1,3,4-噻二唑类化合物(式1中,R1、R2分别为氢基、苯基)、乙基钠黄药、松油醇按0.085mol:0.010mol:0.005mol的比例加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L),在40℃下磁力搅拌30min,使得药剂充分混匀,密封待使用。
图11为实施例5,方铅矿、闪锌矿和黄铁矿浮选回收率。(本案例浮选药剂浓度均为1×10-5mol/L,方铅矿和闪锌矿的pH初始值调整为8,黄铁矿的pH初始值调整为6)
由图11可以看出,当浮选药剂浓度为1×10-5mol/L时,本案例浮选药剂1#-6#对方铅矿和闪锌矿的捕收能力明显均强于乙基钠黄药。同时,本案例浮选药剂对黄铁矿的捕收能力明显均弱于乙基钠黄药。根据单矿物浮选结果,与传统的硫化物浮选药剂乙基钠黄药相比,本案例浮选药剂1#-6#的分选效果得到了显著提高,有用矿物的回收率也得到了显著提高。可以看出,本案例浮选药剂1#-6#比传统的硫化矿浮选药剂乙基钠黄药更有效,且分选效果更好。
Claims (10)
2.如权利要求1所述的应用,其特征在于,所述的R1为氢基,R2为C2-C6的烷基、C3-C6的丙烯基、苯基、乙炔基或苄基。
3.如权利要求1所述的应用,其特征在于,将硫化矿粉碎、调浆得矿浆,向矿浆中加入包含1,3,4-噻二唑类化合物的浮选药剂,进行浮选。
4.如权利要求3所述的应用,其特征在于,所述的浮选药剂中还包含起泡剂和助捕收剂;
所述起泡剂包括松油醇、2#油、BK201、甲基异丁基甲醇、2-乙基己醇中的至少一种;
所述助捕收剂包括乙基钠黄药、异丁基钠黄药、丁基钠黄药、丁铵黑药、25号黑药、208黑药、胺黑药、乙基腈酯、丁黄腈酯、乙基氮、丁硫氮、硫氮酯中的至少一种。
5.如权利要求4所述的应用,其特征在于,浮选药剂中,1,3,4-噻二唑捕收剂的重量份为60~90份;起泡剂的重量份不高于20份;助捕收剂的重量份不高于20份。
6.如权利要求5所述的应用,其特征在于,1,3,4-噻二唑捕收剂的重量份为70-90份、起泡剂的重量份为5-10份、助捕收剂的重量份为5-20份。
7.如权利要求3~6任一项所述的应用,其特征在于,矿浆的pH为4-10。
8.一种包含权利要求1~7任一项应用所述的1,3,4-噻二唑类化合物的浮选药剂。
9.如权利要求8所述的浮选药剂,其特征在于,还包含起泡剂和助捕收剂;
所述起泡剂包括松油醇、2#油、BK201、甲基异丁基甲醇、2-乙基己醇中的至少一种;
所述助捕收剂包括乙基钠黄药、异丁基钠黄药、丁基钠黄药、丁铵黑药、25号黑药、208黑药、胺黑药、乙基腈酯、丁黄腈酯、乙基氮、丁硫氮、硫氮酯中的至少一种;
浮选药剂中,1,3,4-噻二唑捕收剂的重量份为60~90份;起泡剂的重量份不高于20份;助捕收剂的重量份不高于20份。
10.如权利要求9所述的浮选药剂,其特征在于,浮选药剂中,1,3,4-噻二唑捕收剂的重量份为70-90份、起泡剂的重量份为5-20份、助捕收剂的重量份为5-10份。
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