论文部分内容阅读
中矿再磨工艺应用十分广泛,能有效解决中矿浮选面临的回收与分离困难等问题,对提高矿产资源综合利用率具有突出效果。虽然中矿再磨的研究已开展多年,但由于中矿性质复杂、影响浮选的因素众多,再磨过程又涉及大量物理和化学变化,导致机理研究未能系统深入,仍存在许多空白与不足,严重制约选矿技术的发展。因此,深入开展中矿再磨对矿物浮选影响及机理研究具有十分重要的理论与实际意义。论文以黄铜矿为研究对象,采用扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、气相/液相色谱-质谱(GC/LC-MS)以及其他物理、化学分析与测试技术,分析再磨前后矿物物理形貌、浮选行为、表面性质和矿浆溶液性质,揭示了中矿再磨对黄铜矿浮选影响的机理,并通过人工混合矿石和实际矿石浮选证实中矿性质与再磨浮选效果之间的联系。主要研究内容和成果如下:(1)通过对磨矿及磨矿后的搅拌环境,包括磨矿介质种类、pH、磨矿时间、离子浓度、矿浆电位、搅拌时间、捕收剂用量等参数进行讨论,查明了中矿再磨对黄铜矿浮选影响的一般规律。结合矿物表面性质研究,揭示了pH=10的环境下低碳钢磨矿造成矿浆电位偏低、表面铁氧化物/氢氧化物含量偏高抑制黄铜矿浮选的机理,并建立了中矿再磨环境对黄铜矿浮选影响的作用模型。(2)通过对离子、药剂吸附和表面性质的研究,揭示了Cu2+、Fe3+和Ca2+参与中矿再磨对黄铜矿、黄铁矿和石英浮选影响的机理,完善了中矿再磨关于离子对浮选影响的理论研究。研究发现在碱性环境下,Cu2+参与再磨生成Cu(OH)2罩盖黄铜矿表面,抑制其浮选,却在黄铁矿表面发生交换吸附和氧化还原反应,促使Cu2+向Cu+转化,活化了黄铁矿表面,增加了黄铜矿与黄铁矿的浮选分离难度。Fe3+和Ca2+参与再磨在黄铜矿和黄铁矿表面生成亲水性Fe(OH)3和CaSx Oy,抑制了黄铜矿和黄铁矿的浮选。Cu2+、Fe3+和Ca2+参与再磨在石英表面吸附含量均较低,分别为0.05%、0.02%和0.15%,对石英浮选的影响较小。(3)对丁基黄药和Z200参与中矿再磨对黄铜矿浮选影响的机理进行了探讨,提出了“捕收剂机械活化”的观点,为中矿再磨相关技术提供了理论支撑。研究发现,当丁基黄药和Z200用量分别为300 g/t和120 g/t时,捕收剂参与再磨比直接搅拌的浮选回收率分别提高3.59%和3.73%。LC-MS分析表明丁基黄药参与再磨,在黄铜矿表面的化学吸附更强,生成较多的C4H9OCSSCu、(C4H9OCSS)2·H2O、(C4H9OCSS)2Fe、(C4H9OCSS)2Cu(OH)和(C4H9OCSSCu)2等物质,有利于黄铜矿浮选。GC-MS分析表明Z200参与再磨,在黄铜矿表面的物理吸附更强,并预先包覆矿物表面防止氧化生成SO42-,促进了黄铜矿浮选。(4)对过度氧化、药剂抑制和泥化罩盖黄铜矿的再磨进行了深入研究,进一步完善了中矿再磨浮选理论。研究表明,在最佳再磨条件下,过度氧化的黄铜矿再磨后,表面O含量由54.32%降至37.77%,S中SO42-含量从21.08%降至9.83%,表面氧化层脱落,有利于其浮选;巯基乙酸钠抑制的黄铜矿再磨后,表面污染C含量从30.81%降至24.58%,巯基乙酸钠吸附量从0.915 mg/g降至0.335mg/g,表面抑制剂解吸,有利于其浮选;高岭石泥化罩盖的黄铜矿再磨后,泥化罩盖程度不变,反而表面Fe含量从27.38%降至25.87%,部分铁氧化物/氢氧化物得到擦洗脱除,有利于其浮选。(5)研究了人工混合矿石和实际矿石的中矿再磨对黄铜矿浮选的影响,分析了二者指标差异的内在原因。武山铜矿原矿采用中矿再磨比循序返回流程铜回收率提高4.04%,低于相同条件下人工混合矿石试验指标(铜回收率提高8.01%)。由于武山铜矿中矿性质较为复杂,包含对中矿再磨有利和不利的特征,导致浮选回收率提高相对困难。而金堆城钼尾矿采用中矿再磨比循序返回流程铜回收率提高6.08%,高于相同磨矿条件下人工混合矿石试验指标(铜回收率提高1.18%)。由于表面受到药剂抑制是该钼尾矿浮选中矿的主要特征,轻度再磨即可显著改善其可浮性,对黄铜矿的回收率提高较为明显。