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礦物加工中最常用的調節劑

pH調節劑、抑制劑、活化劑、絮凝劑、分散劑通常稱為調節劑。一般來說,浮選劑可分為捕集劑、發泡劑、調節劑三大類。

在礦物加工過程中,通過使用礦物的不同天然疏水性,從分級溢流漿中選擇礦物的過程稱為浮選。在浮選操作中,為了使各種細礦的礦物能夠被有效分離,必須通過藥水處理,并在漿料中攪拌、充氣,容易粘附在氣泡上,礦物的氣泡随氣泡一起漂浮,不與氣泡粘附在礦物上殘留在漿液中,達到礦物富集的目的。浮選過程中使用的各種藥水,統稱為浮選劑,除捕集劑和發泡劑外,在浮選劑中稱為調節劑。調節器的作用是調節捕集器的作用,促進或抑制礦物質的漂浮;調節漿料的酸堿度和離子的組成。根據調節劑的效果分類,大緻可分為pH調節劑、活化劑、抑制劑、分散劑、絮凝劑等。

一、pH調節劑

(1)PH調節劑有:石灰、碳酸鈉、硫酸、二氧化硫、苛性鈉等。

1、石灰:石灰石(CaCO3)在1200°C的高溫下鍛造分解成生石灰(CaO)和二氧化碳,生石灰簡稱石灰,生石灰易吸水變成熟石灰(Ca(OH)2)。熟石灰是一種白色粉末狀物質,不易溶于水,在浮選操作中通常直接加入球磨機或浮選前的混合罐中,也可以與水混合成石灰乳,然後加入到浮選機中,氫氧化鈣為強堿,氫氧化鈣溶于水完全電離, 使溶液呈強堿性。

石灰是最便宜的礦物漿pH調節劑,在多金屬硫化礦床中,當優先使用浮選時,普通石灰可以提高漿料的pH值,使黃色鐵礦石受到抑制。石灰是黃色鐵礦石的典型抑制劑,一般來說,一些黃色鐵礦石可以在弱酸性漿料中浮選,有些也可以在中性或堿性漿料中浮選。氧化後的黃色鐵礦石表面,當pH值大于7時,它不會很好地漂浮。石灰黃色鐵礦石的添加受到抑制。

石灰抑制黃色鐵礦石,因為在礦物表面産生親水膜fe(OH)2和Fe(OH)3。

被石灰抑制的黃色鐵礦石可以通過碳酸鈉和硫酸銅重新漂浮,或者通過将硫酸添加到漿料的pH值至6-7。

2、碳酸鈉:蘇打水叫碳酸鈉,工業上叫純堿,是弱酸強堿鹽,無色固體,易溶于水。水溶液中的電解是鈉離子和碳酸鹽根。

Na2CO3=2Na++CO32-

碳酸鹽再水解使溶液呈堿性

碳酸鈉水溶液呈弱堿性,pH值在8-10之間。在選用鉛鋅硫化鋅礦時,優先采用浮選,選用鉛礦抑制閃蒸鋅礦、黃鐵礦石,礦漿pH值調節至8-10。使用碳酸鈉代替石灰不僅保持了紙漿pH值的穩定性,而且避免了Ca2加對鉛礦物質的抑制。

3、硫酸

工業中使用的硫酸是棕色的,常見的濃硫酸含有H2SO496%~98%,稀硫酸為63%~65%。

硫酸是浮選作業中最常用的酸調節劑,濃硫酸可随意用水溶解。硫酸是一種強酸,在水溶液中電離大量氫離子。

H2SO4=2H++SO42-

在稀釋使用時,要特别注意将硫酸緩慢注入水中,避免大量熱量使加入的水沸騰,導緻硫酸飛濺引起灼傷。

二、活化劑

在浮選過程中增加礦物可浮性的效果稱為活化作用,用于改變礦物表面組成并促進捕集器作用的劑稱為活化劑。

激活大緻可分為:1、自發激活;2、要第一個激活角色;3、複活的作用;4、硫化。

(一)自發活化:在處理有色金屬多金屬礦石時,礦物表面和一些可溶性鹽離子在研磨過程中的作用,如閃鋅礦石與硫化銅礦物的共生作用,礦石開采後總有少量氧化硫化銅礦物被氧化成硫酸銅,在紙漿中Cu2加離子和閃鋅礦表面的作用使其活化, 給銅鋅分離造成困難,需要加入石灰或碳酸鈉等調節劑沉澱,有些可能引起活化的"必然離子"。

(二) 預活化是指為選擇礦物并首先活化礦物而活化礦物。當黃色鐵礦石的氧化較重時,硫酸在選擇黃鐵礦石表面溶解氧化膜,使其露出清新的表面,有利于浮選。

(三)複活效應是指以前被抑制的礦物,如被氰化物抑制的閃鋅礦,可以通過硫酸銅複活。

(4)硫化是指金屬氧化礦首先用硫化鈉處理,在氧化礦表面産生金屬硫化礦物膜,然後用黃藥浮選。

用作活化劑的礦化劑有:

硫酸、硫酸鹽、硫化鈉、硫酸銅、草酸、石灰、二氧化硫、硝酸鉛、碳酸鈉、氫氧化鈉、鉛鹽、钯鹽等

三、抑制劑

常見的抑制劑有:硫化鈉、硫酸鋅、氰化鈉、鉻酸鉀、水玻璃、石灰、黃血鹽、單甯、澱粉(糊精)、甲基纖維素等。

(1) 硫化鈉

硫化鈉是有色金屬氧化礦的活化劑,當添加量足夠大時,它也是硫化礦石的抑制劑。

硫化鈉由煤,木材碳和其他燃燒物制成,作為還原氣體來減少硫酸鈉(Na2SO4)。

反應為:Na2SO4加2C

硫化鈉在浮選作業中用作硫化物礦石的抑制劑,硫化鈉在钽選礦的生産實踐中用于抑制黃鐵礦石,煤油用作甘氨酸礦石的捕集劑浮選,因為輝玉礦石的天然可浮性不受硫化鈉的抑制,硫化鈉抑制了黃色鐵礦石, 經過幾次選擇後,獲得合格的钯金濃縮物。

當硫化鈉被添加到漿料中時,漿料是堿性的,使硫化礦物的表面産生親水的氧膜,進而使硫化礦物受到抑制。

(二) 硫酸鋅

硫酸鋅是通過鋅片和稀硫酸在金屬加工廠的作用産生的。硫酸鋅是閃鋅礦石的緩蝕劑,單次使用效果不是很明顯,在與堿、氰化鈉、硫酸鈉等的阻抑作用較強時,pH值越高對漿料的抑制效果越好。

(三)氰化鈉(鉀)

當多金屬礦床采用優先浮選工藝時,使用氰化鈉抑制硫化礦物如黃鐵礦石、閃鋅礦、黃銅礦、氰化鈉和硫酸鋅混合,對閃鋅礦石的抑制效果非常好,當氰化鈉用量較少時可以抑制黃色鐵礦石, 當用量稍高時,可抑制閃鋅礦,當用量增加時,可抑制多種硫化銅礦物。

在生産實踐中,由于氰化鈉有毒,經常使用二氧化硫或硫酸鈉代替,二氧化硫、硫酸鈉比氰化鈉的抑制作用較弱,但由于毒性低,且易被空氣氧化,廢水易于處理,經常使用。另一個優點是,被二氧化硫和硫酸鈉抑制的礦物質更容易被硫酸銅激活,而被氰化鈉抑制的礦物質更難被激活。

(4) 石灰

石灰對黃色鐵礦石的抑制作用:對黃色鐵礦石的石灰抑制是由于在其表面産生硫酸鈣、碳酸鈣和氧化鈣水合物膜。

活化被石灰抑制的黃色鐵礦石可以與碳酸鈉和硫酸銅一起使用,也可以加入,将漿料的pH值降低到6~7,并将钐鐵基黃藥浮選為黃色鐵礦石。

(v) 磷諾克斯

磷諾克斯由五氧化二和氫氧化鈉制成。将氫氧化鈉配制成10%的水溶液,然後加入到五氧化二中。攪拌20分鐘後,将溶液稀釋至0.5%至1%,即可投入使用。氫氧化鈉與五氧化二醇對硫磷的比例為1:1。

(六) 水玻璃

水玻璃是一種無機膠體,也是浮選操作中最常用的抑制劑。水玻璃對石英、矽酸鹽礦物和矽酸鋁礦物(如雲母、長石、柘榴石等)具有良好的抑制作用,被廣泛用作瓦司庫裡石的抑制劑。

水玻璃是由石英砂和碳酸鈉加熱熔化而成的水玻璃燒結塊,燒結塊溶于水,形成糊狀膠體。其組成複雜,含有寄生蟲酸鈉Na2SiO3、正矽酸鈉Na2SiO4、二矽酸鈉Na2SiO5和SiO2凝膠顆粒。常用的Na2SiO3表示。

燃燒水玻璃材料石英和碳酸鈉,由于制備配比不同而形成的應用材料由水玻璃的性質有些不同,一般常用的Na2O和SiO2的比例來表示水玻璃的組成,mNa2O nSiO2比稱為水玻璃子產品,浮選水玻璃,模具n/m為2.0~3.0, 常用的水玻璃品質标準子產品為2.2。帶小子產品的水玻璃是高堿性的,大子產品難以溶解和抑制。

水玻璃的抑制作用主要是HSiO3-和H2SiO3,矽酸鹽分子H2SiO3和矽酸鹽離子HSiO3-具有較強的水合作用性,是一種親水凝膠,離子HSiO3和H2SiO3與矽酸鹽礦物具有相同的酸根,傾向于吸附在石英和矽酸鹽礦物表面,形成親水膜,增加礦物表面的親水性并抑制它們。

(7) 肉堿鈉

在標明的操作中使用吡啶乙酸鈉,當钯精礦的銅含量相對較高時,添加碳化鈉以抑制銅。钯精礦中的銅含量可以從0.5%降低到0.17%以下。

(八) 草酸

草酸的分子式為(COOH)2其結構式

它是一種稱為乙酸的飽和二進制酸,是一種有機抑制劑。草酸是重晶體和柘榴石的有效抑制劑。在螢石浮選中常用草酸來抑制礦脈礦物,保證CaF2的牌号在95%的螢石精礦中。

(9) 甲基纖維素

甲基纖維素,工業産品為淡黃色絮狀物質,化學性質相對穩定,易溶于水。

甲基纖維素是矽酸鎂礦物的有效抑制劑,如燧石,蛇紋石,角蛋白,高土和綠松石。它還抑制石英,碳脈石,泥脈石(矽酸鹽礦物風化産物)等。鎳用甲基纖維素浮選抑制燧石、角閃光,比玻璃加水的效果好。

四、絮凝劑、分散劑

(1) 絮凝劑

絮凝劑廣泛用于浮選過程。例如,為了防止精礦的流失,加速精礦在濃縮濃縮機中的沉積,必要時加入絮凝劑,減少濃縮液在緻密機器溢出的損失,一些精礦漿料難以過濾,添加絮凝劑可以提高過濾速度,減少濾餅中的水分, 更重要的是在尾礦淨水中的應用,防止尾礦水污染到周圍環境,也為尾礦水的循環利用條件。

已投入使用的絮凝劑有:聚丙烯酰胺、聚氧乙烯等。使用最廣泛的是聚丙烯酰胺,稱為3号混凝劑。

3号冷凝劑是一種合成聚合物化合物。生産操作步驟分為水解、中和、過濾、離子交換、聚合等操作。生産聚丙烯酰胺的定型工藝對于硫酸水是合法的,單體水溶液的聚合,成品聚丙烯酰胺的含量為7%~8%。

通過在白鎢礦的密集過濾中使用聚丙胺樣劑,可以減少溢流中精礦的損失。原礦含WO3 0.3%~0.6%,溢流固含量為50~60g/L,含wo3 0.6%~0.8%。

聚丙胺劑還可以大大加快氫氧化鐵、石膏、白鎢礦和重晶體的沉積速度。

總之,聚丙烯酰胺被廣泛使用,效果非常好,可以作為礦脈的抑制劑,粘土的選擇性收獲劑,也是一種很好的絮凝劑。

(二) 分散劑

在浮選作業中,最常見的分散劑是水玻璃。水玻璃對礦物泥有分散作用,對提高貴金屬精礦品位有明顯作用。同一劑在不同的浮選條件下,往往有不同的效果,水玻璃對泥漿的分散是分散劑,石英抑制劑是抑制劑,也可以調節漿料的pH值,是調節劑。是以,藥品的分類有其靈活性,在水玻璃的情況下,既可以用作分散劑又可以作為抑制劑。

來源:天道研究所