从七十年代发展起来的硫化矿无捕收剂浮选在理论和实际上越来越引起人们的关注。除了早已发现的辉钼矿等一些具有天然可浮性的矿物外，人们还注意到一般的硫化矿在一定的化学条件和表面电位下也具有无捕收剂可浮性。无捕收剂浮选的因素是多方面的，如矿物的表面结构和性质、表面的的氧化与还原、表面电位、矿浆的pH值等。在所有的因素中，矿物本身的表面结构和性质无疑是至关重要的。有关闪锌矿的无捕收剂浮选的研究已有过报道，得出的结论均为闪锌矿中铁的含量。其于对闪锌矿中铁的含量是否对闪锌矿可浮性有影响争议颇多，本文对来自广西大厂的铁闪锌矿进行了无捕收剂浮选的研究，考察了其无捕收剂浮选的浮选行为，包括其自诱导浮选行为和硫诱浮选行为，发现铁闪锌矿在弱酸性矿浆中可以实现自诱导浮选，并通过药剂调控矿浆电位，得出不同pH条件下自诱导浮选回收率与矿浆电位的关系以及自诱导浮选的可浮电位区间，进一步通过矿珠表面提取，探讨了铁闪锌矿表面氧化的机理，中性硫可能是主要疏水体。而在中性和弱碱性条件下，铁闪锌矿具有硫诱导无捕收剂可浮性。 一、试验方法 （一）样品与试 矿样取自广西大厂的100号矿，经手选除杂后，瓷球磨矿、干式筛分，-0.1㎜粒级作为浮选用样。经化学分析，铁闪锌矿含锌56.22%、铁15.05%、硫27.61%、铅1.02%。浮选用水为一次蒸馏水预选配制好的各相应pH值缓冲溶液，缓冲溶液的配制如下pH2.2为HCl调制；pH4.7为HAC+NaAC调制；pH7.0为Na2HPO4+KH2PO4调制；pH8.8为 NH3·H20+NH4Cl调制；pH11为Na2CO3+NaHCO3调制；pH12.1为NaOH调制。试验所用药剂除起泡剂丁基醚醇为工业级之外，全部为分析纯试剂。 （二）浮选试验 每次矿样重2.2g，置入烧杯中，加不50ml，用JCX-50W型超声波清洗机清洗表面5min澄清，倒去上面悬浮液，用相应pH值的缓冲溶液冲入25ml挂槽式浮选机中，根据试验要求加入相应药剂调节矿浆，加起泡剂前，测量矿浆电位。丁基醚醇用量为10mg/L，矿浆电位用氧化还原剂过硫酸铵和硫代硫酸钠调节。测量电位仪器为PHS-3C精密pH计，用铂电极和甘汞电极组成电极对，测量的电位数值均换算为标准氢标电位。浮选时间为4min,单矿物浮选判据下：回收率R=m1/m1+m2，m1、m2分别为泡沫产品和槽内产品质量。 （三）矿物表面中性硫量检测 先用四氯化碳提取矿物表面的中性硫，然后将中性硫氧化SO42-，再用离子色谱仪测定。或用Na2SO3溶解CCl4提取液中的中性硫，使之变成Na2S2O3，然后用碘进行微量滴定。 二、结果和讨论 （一）试验结果 1、铁闪锌矿的自诱导浮选行为
1—回收率；2—Eh 图1为pH值对铁闪锌矿自诱导浮选回收率的影响。可以看出，录矿浆pH＜4.7时，铁闪锌矿具有很好的自诱导可浮性，浮选回收率保持在80%以上。当矿浆pH＞4.7时，铁闪锌矿自诱导浮选回收率急剧下降，铁闪锌矿不再可浮。由图1还可以看出，矿浆电位随着矿浆 pH值增加而降低。 1—pH2.2；2—pH4.7；3—pH8.8；4—pH12.1 图2 给出了铁闪锌矿pH为2.2、4.7、8.8、12.1时，浮选回收率与矿浆电位关系曲线。可以看出，在pH值小于4.7时，铁闪锌矿只在一定的电位区域内才可实现自诱导浮选。以回收率50%所对应的矿浆电位定为浮选电位上限Eh(u)=818mV，Eh(L)=485mV；当pH4.7jf ,Eh(u)=640mV,Eh(L)=410mV。可见，在某pH值下，只有当矿浆电位Eh(L) ＜Eh＜Eh(u)时，铁闪锌矿才可上浮。 2、铁闪锌矿的硫诱导浮选行为 用硫化钠作为还原电位调整剂时，硫化矿的无捕收剂浮选被称为第二类无捕收剂浮选或硫诱导浮选。第一类无捕收剂浮选中的普通还原剂Na2S2O4的添加是降低硫化矿无捕收剂浮选的矿浆电位。但第二类无捕收剂浮选中的还原剂Na2S则不同，它除了降低矿物—溶液界面间的电位外，还能在硫化矿表面发生明显吸附，能促进某些硫化矿的无捕收剂浮选。1—pH2.2；2—pH4.7；3—pH7.0；4—pH8.8；5—pH112.0 图3为硫化钠用量对铁闪锌矿硫诱导浮选回收率的影响。由图3可以看出，在酸性条件下，硫化钠的添加抑制铁闪锌矿的无捕收剂浮选，pH越低，抑制越明显。在强碱性条件时，硫化钠的添加对铁闪锌矿的浮选无影响。只有在中性和弱性条件下，硫化钠的添加，在小用量时，可以改善铁闪锌矿的无捕收剂浮选，但当用量大于1×10-3mol/L，浮选受到抑制。且碱性越强，抑制越强烈。表明铁闪锌矿在中性和弱碱性条件下，具有硫诱导浮选。1—回收率；2—S0 图4为不同pH下，铁闪锌矿表面零价硫提取量与自诱导浮选回收率的关系。图4表明，不同pH下，铁闪锌矿浮选回收率与从其表面提取的零价硫的量随pH值的变化有着非常一致的关系，均随pH增大而降低。同此可以推论，之所以在矿浆pH＜4.7时，铁闪锌矿具有很好的自诱导浮选，是因为在铁闪锌矿表面自身氧化生成的疏水物质中性硫S0。 铁内锌矿在中性和弱碱性条件下，硫化钠的添加，在小用量时，要以改善铁内锌矿的无捕收剂浮选，即硫诱导浮选。是因为添加了硫化钠后，溶液中大量的HS-吸附在矿物表面被氧化，生成了疏水物质中性硫S0。硫诱导浮选需要严格的矿浆化学环境条件，表现为矿浆电位、矿浆pH值和硫化钠用量。当矿浆电位满足HS- 可以氧化生成疏水物质SO，便可以发生硫诱导现象。硫化钠用量过高，矿浆电位明显变小，HS-的氧化电位不能满足，同时大量亲水性HS-吸附在矿物表面，诱导可浮性消失。 三、结论 （一）当矿将pH＜4.7时，铁闪锌矿具有很好的自诱可浮性。 （二）在一定的pH条件下，只有在合适的矿浆电位范围，即Eh(L)＜Eh＜Eh(u)时，铁闪锌矿才可自诱导浮选。 （三）在中性和弱碱性条件下，铁闪锌矿具有硫诱导无捕收剂浮选。 （四）S0是铁闪锌矿无捕收剂浮选的主要疏水体。 张芹 胡岳华 徐兢 陈铁军（1．武汉科技大学化学与资源环境工程学院，武汉430081；2.中南大学资源加工与生物工程学院，长沙410083）下一篇：采空区高温爆破安全技术措施
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