孔雀石浮选中的硫化及其铵盐强化机制探究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:hello0306
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近年来随着硫化矿石资源的枯竭,氧化铜矿石资源的开发利用越来越受到关注。工业上普遍使用硫化浮选来回收氧化铜矿物资源,硫化是该工艺的关键环节。多年来,学者们在氧化铜矿物的硫化浮选领域做了大量工作。然而,在孔雀石硫化浮选中,一方面其硫化机制的研究长期陷于“硫化是化学吸附还是离子交换”的争论,另一方面,目前尚未在浮选的硫化钠浓度下确定其硫化产物的晶相,因此目前孔雀石浮选中的硫化机理仍不明确,自然铵盐及乙二胺等强化其硫化的机制也没有得到合理解释。这严重阻碍了氧化铜矿浮选的理论与实践的发展。因此,正确认识孔雀石浮选过程中的硫化对氧化铜矿硫化浮选理论与实践发展的先决条件。论文以孔雀石为研究对象,研究了其浮选中的硫化及其铵盐强化机制。浮选试验表明适合的硫化钠浓度能显著提高孔雀石的浮选回收率,而过量的硫化钠则抑制孔雀石的浮选。过量硫化钠对孔雀石抑制机理十分复杂,不仅与反应残余液相有关,还与过度硫化的孔雀石表面有关。硫化后的孔雀石经超声波作用,其表面脱落出黄褐色胶体级物质,浮选试验表明此黄褐色物质是活化孔雀石浮选的原因。通过FESEM可观察到硫化孔雀石表面长有絮状物,EDS结果表明该絮状物即为硫化产物;硫化产物在孔雀石表面的分布具有明显的区域性,主要分布于孔雀石的晶楞、晶角、狭缝等处,EPMA面扫描进一步证实了上述特征。以上证明孔雀石经最佳浮选浓度的硫化钠溶液作用后,体系中已有新相生成;但XRD图谱中并未出现硫化产物的衍射峰,这是因为硫化产物的量远低于XRD的检测限。硫化孔雀石的XPS结果表明,硫化产物中的Cu主要为+1价。借助Cu2(OH)2CO3和CuxSy组分在稀硫酸溶液中的溶解性差异,本文提纯得到孔雀石硫化后的硫化产物(CuxSy),硫化产物的XRD结果表明孔雀石硫化产物主要为Cu31S16(Djurlerite)和Cu7S4(Anilite),两者为一价铜的硫化物,与其XPS结果一致。基于上述结果提出了相对合理的孔雀石硫化机制—基于“异相成核”的孔雀石硫化机制:孔雀石浮选中的硫化反应是一个固液多相化学反应,固体产物即硫化产物(CuxSy)附着于孔雀石表面是其活化浮选的根本原因,硫化反应的驱动力是硫化产物与孔雀石溶解度的巨大差异。硫化过程是一个结晶过程,由于核在异相形成,因此硫化产物是通过异相成核的机制形成的。孔雀石硫化反应还是氧化还原反应。在上述的基础上,对铵盐强化孔雀石硫化做了探究。在中性条件下,铵盐溶液中自由氨的浓度极低,铵盐的添加并不能显著影响孔雀石矿浆中铜离子的浓度,也就是说铵盐溶液与孔雀石作用很难生成铜氨络合物。EDS、XPS和铵氮浓度测定等研究一致表明:在“孔雀石+铵盐”和“孔雀石+铵盐+硫化钠”作用体系中,铵氮主要存在于液相中,铵根离子不能吸附在孔雀石表面,也不能与硫离子“共吸附”在孔雀石表面,N元素并不参与构成硫化产物。铵盐的添加可以减少液相中硫化物胶体的形成。FESEM结果表明在相同的放大倍数下,铵盐体系下的硫化产物具有明显的几何形状,而未加铵盐条件下的孔雀石硫化产物似“烂泥状”覆盖在孔雀石表面,其为更微观的结晶物的集合体。XRD结果表明铵盐存在条件下,孔雀石硫化产物中Cu31S16比例明显提高。这些结果表明:在硫化过程中(即硫化产物结晶过程中),铵盐能降低形核率,促进硫化产物的生长,使硫化产物具有更大的颗粒尺寸,因而具有更强的机械强度,使其不易脱落而于液相中形成硫化物胶体,故铵盐作用下,孔雀石表面具有更多的硫化物覆盖,更高的浮选回收率,因此初步提出了“基于硫化产物晶相调控的铵盐强化硫化”的学术观点。
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