CN111804440B - 通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，属于矿物加工领域，包括以下步骤：(1)磨矿：对硫化矿进行湿磨，在磨矿过程中加入溶解氧调整剂，得到预定细度的矿浆；(2)调浆：加入捕收剂、抑制剂和起泡剂，调整充气搅拌时间/强度，改变矿浆及矿物表面的化学环境；(3)浮选：以气泡为载体将目的矿物运送至矿浆表面，分离得到泡沫精矿和沉砂尾矿；本发明通过添加溶解氧调整剂、调整充气搅拌时间/强度，改变矿浆中溶解氧含量，影响矿浆‑捕收剂‑矿物体系中溶液化学环境和电化学条件，促进或者抑制捕收剂与矿物间的作用，进而调控硫化矿的浮选过程。

Description

通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法
技术领域
本发明属于矿物加工领域，涉及通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，具体涉及一种金属硫化矿浮选过程中富集与分离目的矿物和脉石矿物的方法。
背景技术
目前新型浮选药剂尤其是无毒无害的高效硫化矿捕收剂最佳作用条件研究甚少，导致在许多条件下，捕收剂的性能不能充分发挥。当矿石性质变化时，经常出现难以预料和解决的生产指标大幅波动的问题，造成严重的经济损失，矿物的浮选与矿浆中溶解氧含量密切相关，浮选电化学过程均需要氧气的参与。以方铅矿浮选为例，捕收剂以黄药为例，列出以下反应过程：
阳极氧化过程：
PbS+2X-+4H2O→PbX2+SO4 2-+8H++8e- (1)
2PbS+4X-+3H2O→2PbX2+S2O3 2-+6H++8e- (2)
PbS+2X-→PbX2+S+2e- (3)
X-→Xads+e- (4)
2X-→X2+2e- (5)
阴极还原过程：
O2+2H2O+4e-→4OH- (6)
由上述反应式可知无论是黄药直接与矿物表面作用生成金属黄原酸盐(1)～(3)，还是黄药直接氧化生成双黄药(4)～(5)，阴极还原过程都需要消耗氧。
专利CN 104080541B涉及一种可用于在金属硫化物矿石中富集需要的矿物的方法，所述方法包括在泡沫浮选期间或就在泡沫浮选之前将氧化剂例如过氧化氢加至由矿石制备的浆体中，该专利通过使用过氧化氢选择性改变在金属硫化物矿石中含硫化物脉石的表面化学性质对泡沫浮选程序进行的改进，所述金属硫化物矿石优选为硫化铁例如黄铁矿，利用氧化剂改变了脉石硫化物化合物的表面以使其更亲水，使它们变得更亲水不易存在于回收的精矿中。
专利CN 105745023B公开了一种从含有硫化铁的矿石中回收硫化铜精矿的方法，使用铬含量10～35wt％的高铬铸铁合金制成的研磨介质对硫化铁矿石进行湿磨，结合在浮选前或浮选中向处理后的矿质浆中添加过氧化氢达到了协同效果，提高了精矿品位和硫化铜的回收率。在硫化铜矿石浮选过程中，通过调整过氧化氢的加入量以保持溶解氧的浓度最低。
专利CN 105517714B涉及一种从含硫化铁矿石中通过浮选法回收硫化铜精矿的方法中，在浮选之前或期间在已调节的矿质浆中添加过氧化氢，溶解氧的浓度在添加过氧化氢后确定，调节过氧化氢的添加量以保持溶解氧的浓度为预定目标浓度的1～5倍，针对矿石组成调节过氧化氢的量。
上述三个专利中，浮选过程中先加入黄药进行捕收，然后在浮选之前或期间在已调节的矿质浆中添加过氧化氢，由于初始矿浆中的溶解氧含量比较高，足以满足黄药与硫化铜、硫化铁作用，加入过氧化氢实质上是作为一种抑制剂，在黄药吸附在黄铁矿之前，氧化黄铁矿使其变得更亲水，导致黄铁矿的可浮性变差，在浮选过程中容易被抑制，氧化黄铁矿所需要的溶解氧含量较高，通过氧化黄铁矿表面，减少捕收剂在黄铁矿表面的吸附量，抑制黄铁矿浮选，进而起到选择性富集硫化铜的作用。涉及到的反应式：
FeS2+7.5H2O2→FeO(OH)·H2O+2H2SO4+4H2O (7)
在硫化矿的浮选过程中，由于矿石中硫化铁、耗氧有机质含量变化大，造成矿浆中溶解氧含量大幅波动，最终导致硫化铜精矿的回收率严重偏低，造成较大的经济损失。
发明内容
针对现有技术中“硫化矿中硫化铁、耗氧有机质含量变化大，造成矿浆中溶解氧含量大幅波动，最终导致硫化铜精矿的回收率严重偏低，造成较大的经济损失”的技术问题，本发明的目的在于提供一种通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法。
为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明所述通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，包括以下步骤：
(1)磨矿：对硫化矿进行湿磨，在磨矿过程中加入溶解氧调整剂，得到预定细度的矿浆；
(2)调浆：加入捕收剂、抑制剂和起泡剂，调整充气搅拌时间/强度，改变矿浆及矿物表面的化学环境；
(3)浮选：以气泡为载体将目的矿物运送至矿浆表面，分离得到泡沫精矿和沉砂尾矿；
其中，步骤(1)中，根据硫化矿石的性质，选择性地添加溶解氧调整剂，所述溶解氧调整剂包括制氧剂、除氧剂中的至少一种；在步骤(2)中改变充气搅拌时间/强度，以调整矿浆中实际的溶解氧含量至理想值为参考。
矿浆溶解氧含量的理想值基于一系列改变矿浆溶解氧的预备试验确定，在添加不同量的溶解氧调整剂(制氧剂、除氧剂)、改变充气搅拌时间/强度后测得矿浆中溶解氧含量，将各种矿物浮选指标相对于溶解氧含量绘制参照曲线，根据所预期的浮选结果在曲线上确定理想条件下的矿浆溶解氧含量。
优选的，溶解氧调整剂类型的选择和充气搅拌时间/强度取决于未加调整剂前的矿浆溶解氧含量和理想条件下矿浆溶解氧含量之间的差别：
若未处理的矿浆中其溶解氧含量高于理想条件下矿浆溶解氧含量，应当加入适量的除氧剂或降低充气搅拌时间/强度；若未处理的矿浆中其溶解氧含量低于理想条件下矿浆溶解氧含量，应当加入一定量的制氧剂或加强充气搅拌时间/强度。
步骤(1)中，使用钢球为研磨介质，对硫化矿进行湿磨，磨矿细度为-0.075mm粒级含量占74.0％以上。
本发明硫化矿在磨矿过程中加入制氧剂以提高矿浆中溶解氧含量，特别是矿石中硫化亚铁(FeS)、黄铁矿(FeS2)、含碳有机质含量较多，矿浆中溶解氧消耗比较大；同时，在磨矿过程中，钢球由于电化学腐蚀，会消耗氧气，导致磨矿后的矿浆溶解氧浓度特别低，黄药难以氧化并参与浮选过程，通过增加矿浆中溶解氧含量，促进黄药的氧化以及黄药与矿物表面的作用，加快浮选速率。优选的，所述制氧剂为过氧化氢，以质量百分数为0.5～20％的浓度添加，添加位置为磨机；较优选的，过氧化氢的质量百分数为0.5～10％；更优选的，过氧化氢的质量百分数为0.5～2％。
优选的，所述制氧剂还包括过氧化钙、高锰酸钾、氯酸钾、过碳酸钠、过氧化钠中的一种或几种。
本发明硫化矿在磨矿过程中加入除氧剂以降低矿浆中溶解氧含量，特别是目的矿物非常好浮，对捕收剂需求不大的情况下，通过降低溶解氧含量，抑制捕收剂对黄铁矿的捕收作用，实现目的矿物与黄铁矿的分离。优选的，所述除氧剂为抗坏血酸，以质量百分数为1～10％的浓度添加，添加位置为磨机；较优选的，抗坏血酸的质量百分数为1～5％；更优选的，抗坏血酸的质量百分数为1～2％。
优选的，所述除氧剂还包括亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、肼及其有机物中的一种或几种。
本发明中的硫化矿，脉石矿物包括黄铁矿、硫化亚铁、耗氧有机质中的一种或多种；有用矿物包括黄铜矿CuFeS2、方铅矿PbS、闪锌矿ZnS、辉钼矿MoS2中的一种或多种。
发明人发现，在矿石性质出现波动时，浮选药剂制度脆弱、适应能力差，生产现象变化很大且难以调节，并造成浮选指标大幅波动和严重的经济损失，经研究发现，这种现象在很大程度上取决于矿浆中溶解氧含量的变化，矿石中有机质、FexSy的成分和相对含量变化时，对矿浆中溶解氧的消耗量大不相同。当FeS、FeS2、和有机质含量较高时，在磨矿及调浆过程中消耗大量的溶解氧，造成矿浆中溶解氧含量非常低，使得捕收剂黄药难以氧化并影响捕收剂与黄药的作用，造成泡沫矿化差、药剂用量大和浮选速率变慢。当矿浆中溶解氧达到某一程度时，黄铁矿等硫化物脉石得到适度氧化，其天然可浮性变强而难以抑制。当溶解氧含量比较高时，硫化物脉石氧化程度较强并生成亲水物质，其可浮性变差，在浮选过程中容易被抑制，抑制剂用量较少。因此，可利用不同矿物所需溶解氧的差别，通过添加溶解氧调整剂(制氧剂、除氧剂)或者改变充气搅拌时间/强度，改变矿浆溶解氧浓度，进而调控矿物的浮选。
本发明技术方案带来的有益效果：
本发明提供一种通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，通过添加溶解氧调整剂、调整充气搅拌时间/强度，改变矿浆中溶解氧含量，影响矿浆-捕收剂-矿物体系中溶液化学环境和电化学条件，促进或者抑制捕收剂与矿物间的作用，进而调控硫化矿的浮选过程。
附图说明
图1为本发明实施例1浮选方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所述通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，包括以下步骤：
(1)磨矿：对硫化矿进行湿磨，在磨矿过程中加入溶解氧调整剂，得到预定细度的矿浆；
(2)调浆：加入捕收剂、抑制剂和起泡剂，调整充气搅拌时间/强度，改变矿浆及矿物表面的化学环境；
(3)浮选：以气泡为载体将目的矿物运送至矿浆表面，分离得到泡沫精矿和沉砂尾矿；
其中，步骤(1)中，根据硫化矿石的性质，选择性地添加溶解氧调整剂，所述溶解氧调整剂包括制氧剂、除氧剂中的至少一种；在步骤(2)中改变充气搅拌时间/强度，以调整矿浆中实际的溶解氧含量至理想值为参考。
溶解氧调整剂的用量或者充气搅拌的时间/强度取决于实际测量的矿浆溶解氧浓度，不同的矿石性质，药剂厂家存在些许差异，通过在线监测技术适时调整药剂用量和充气搅拌时间/强度。
在矿浆体系引入捕收剂前便添加溶解氧调整剂，调整溶解氧含量，促进/抑制捕收剂与矿物的作用，进而选择性富集目的矿物。
优选的，步骤(2)中，调浆过程加入石灰作为黄铁矿抑制剂。
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1-3
采用云南某黄铜矿，原矿品位为Cu 0.758％，S 14.69％，Fe品位为18.9％；有机质含量为2.5％；
通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)将原矿在磨机中磨至-200目占74％，在磨矿过程中选择性地加入过氧化氢溶液调整矿浆中溶解氧含量，得到矿浆；
(2)加入丁黄药作为铜矿物捕收剂，石灰作为黄铁矿抑制剂，Z200作为起泡剂，调整充气搅拌时间/强度，改变矿浆及矿物表面的化学环境；
(3)通过一次粗选，两次精选和三次扫选，中矿依次返回，浮选分离后得到泡沫精矿和沉砂尾矿。
在磨矿过程中，过氧化氢的用量相对原矿石用量为50～150g/t；调整充气搅拌时间/强度，保持矿浆溶解氧含量为3.0～5.0mg/L。
调浆过程中，石灰用量为2000～3000g/t，调节矿浆pH为11～12之间；丁黄药用量为20～40g/t，Z200用量为5～15g/t；精选过程中补加石灰总量为1000～2000g/t；扫选过程中补加丁黄药用量5～15g/t。
按照以上流程和药剂用量，通过浮选试验得到的最终精矿指标列于表1。
表1在不同H2O2用量下的铜精矿浮选指标
Figure BDA0002591451310000061
对比例1
磨矿过程不添加H2O2，按照以上流程和药剂用量，通过浮选试验得到的最终精矿指标列于表1。
由表1可知，当过氧化氢的用量相对原矿石用量为100g/t时，调整充气搅拌时间/强度，使得矿浆中溶解氧含量接近矿浆溶解氧含量的理想值，得到较优的浮选指标：Cu品位17.45％，S品位35.00％，Cu回收率90.43％，S品位10.12％。
实施例4-6
采用四川某硫化矿，原矿品位为Cu 4.76％，Zn 1.23％，S 19.5％；通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，包括以下步骤：
(1)将原矿在磨机中磨至-200目占80％，在磨矿过程中选择性地加入抗坏血酸溶液调整矿浆中溶解氧含量，得到矿浆；
(2)加入Z200作为铜矿物捕收剂，石灰作为黄铁矿抑制剂，调整充气搅拌时间/强度，改变矿浆及矿物表面的化学环境；
(3)通过一次粗选，两次精选和三次扫选，中矿依次返回，浮选分离后得到泡沫精矿和沉砂尾矿。
在磨矿过程中，抗坏血酸的用量相对原矿石用量为100～300g/t，调整充气搅拌时间/强度，保持矿浆溶解氧含量为3.0～4.0mg/L。
调浆过程中，石灰用量为1500～2500g/t，调节矿浆pH为8.5～10.5之间；Z200用量为80～100g/t，；精选过程中补加石灰总量为500～1500g/t；扫选过程中补加Z200用量5～15g/t。
按照以上流程和药剂用量，通过浮选试验得到的最终精矿指标列于表2。
表2在不同抗坏血酸用量下的铜精矿浮选指标
Figure BDA0002591451310000071
对比例2
磨矿过程不添加抗坏血酸，按照以上流程和药剂用量，通过浮选试验得到的最终精矿指标列于表2。
由表2可知，当抗坏血酸的用量相对原矿石用量为200g/t时，调整充气搅拌时间/强度，使得矿浆中溶解氧含量接近矿浆溶解氧含量的理想值，得到较优的浮选指标：Cu品位21.17％，S品位26.97％，Cu回收率89.2％，S品位7.5％。

Claims (8)

1.通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)磨矿：对硫化矿进行湿磨，在磨矿过程中加入溶解氧调整剂，得到预定细度的矿浆；
(2)调浆：加入捕收剂、抑制剂和起泡剂，调整充气搅拌时间/强度，改变矿浆及矿物表面的化学环境；
(3)浮选：以气泡为载体将目的矿物运送至矿浆表面，分离得到泡沫精矿和沉砂尾矿；
其中，步骤(1)中，根据硫化矿石的性质，选择性地添加溶解氧调整剂，所述溶解氧调整剂为除氧剂，或者除氧剂、制氧剂的组合；
所述除氧剂为抗坏血酸、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、肼及其有机物中的一种或几种；
所述制氧剂为过氧化氢、过氧化钙、高锰酸钾、氯酸钾、过碳酸钠、过氧化钠中的一种或几种；
在步骤(2)中改变充气搅拌时间/强度，以调整矿浆中实际的溶解氧含量至理想值为参考。
2.根据权利要求1所述通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，其特征在于，矿浆溶解氧含量的理想值基于一系列改变矿浆溶解氧的预备试验确定，在添加不同量的溶解氧调整剂、改变充气搅拌时间/强度后测得矿浆中溶解氧含量，将各种矿物浮选指标相对于溶解氧含量绘制参照曲线，根据所预期的浮选结果在曲线上确定理想条件下的矿浆溶解氧含量。
3.根据权利要求1或2所述通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，其特征在于，溶解氧调整剂类型的选择和充气搅拌时间/强度取决于未加调整剂前的矿浆溶解氧含量和理想条件下矿浆溶解氧含量之间的差别：
若未处理的矿浆中其溶解氧含量高于理想条件下矿浆溶解氧含量，应当加入适量的除氧剂或降低充气搅拌时间/强度；若未处理的矿浆中其溶解氧含量低于理想条件下矿浆溶解氧含量，应当加入一定量的制氧剂或加强充气搅拌时间/强度。
4.根据权利要求1所述通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，其特征在于，步骤(1)中，使用钢球为研磨介质，对硫化矿进行湿磨，磨矿细度为-0.075mm粒级含量占74.0％以上。
5.根据权利要求1或2所述通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，其特征在于，所述制氧剂为过氧化氢，以质量百分数为0.5～20％的浓度添加，添加位置为磨机。
6.根据权利要求1或2所述通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，其特征在于，所述除氧剂为抗坏血酸，以质量百分数为1～10％的浓度添加，添加位置为磨机。
7.根据权利要求1、2、4中任一项所述通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，其特征在于，所述的硫化矿，脉石矿物包括黄铁矿、硫化亚铁、耗氧有机质中的一种或多种；有用矿物包括黄铜矿CuFeS2、方铅矿PbS、闪锌矿ZnS、辉钼矿MoS2中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述通过矿浆中溶解氧含量调控硫化矿浮选的方法，其特征在于，步骤(2)中，调浆过程加入石灰作为黄铁矿抑制剂。
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