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矿物加工中最常用的调节剂

pH调节剂、抑制剂、活化剂、絮凝剂、分散剂通常称为调节剂。一般来说,浮选剂可分为捕集剂、发泡剂、调节剂三大类。

在矿物加工过程中,通过使用矿物的不同天然疏水性,从分级溢流浆中选择矿物的过程称为浮选。在浮选操作中,为了使各种细矿的矿物能够被有效分离,必须通过药水处理,并在浆料中搅拌、充气,容易粘附在气泡上,矿物的气泡随气泡一起漂浮,不与气泡粘附在矿物上残留在浆液中,达到矿物富集的目的。浮选过程中使用的各种药水,统称为浮选剂,除捕集剂和发泡剂外,在浮选剂中称为调节剂。调节器的作用是调节捕集器的作用,促进或抑制矿物质的漂浮;调节浆料的酸碱度和离子的组成。根据调节剂的效果分类,大致可分为pH调节剂、活化剂、抑制剂、分散剂、絮凝剂等。

一、pH调节剂

(1)PH调节剂有:石灰、碳酸钠、硫酸、二氧化硫、苛性钠等。

1、石灰:石灰石(CaCO3)在1200°C的高温下锻造分解成生石灰(CaO)和二氧化碳,生石灰简称石灰,生石灰易吸水变成熟石灰(Ca(OH)2)。熟石灰是一种白色粉末状物质,不易溶于水,在浮选操作中通常直接加入球磨机或浮选前的混合罐中,也可以与水混合成石灰乳,然后加入到浮选机中,氢氧化钙为强碱,氢氧化钙溶于水完全电离, 使溶液呈强碱性。

石灰是最便宜的矿物浆pH调节剂,在多金属硫化矿床中,当优先使用浮选时,普通石灰可以提高浆料的pH值,使黄色铁矿石受到抑制。石灰是黄色铁矿石的典型抑制剂,一般来说,一些黄色铁矿石可以在弱酸性浆料中浮选,有些也可以在中性或碱性浆料中浮选。氧化后的黄色铁矿石表面,当pH值大于7时,它不会很好地漂浮。石灰黄色铁矿石的添加受到抑制。

石灰抑制黄色铁矿石,因为在矿物表面产生亲水膜fe(OH)2和Fe(OH)3。

被石灰抑制的黄色铁矿石可以通过碳酸钠和硫酸铜重新漂浮,或者通过将硫酸添加到浆料的pH值至6-7。

2、碳酸钠:苏打水叫碳酸钠,工业上叫纯碱,是弱酸强碱盐,无色固体,易溶于水。水溶液中的电解是钠离子和碳酸盐根。

Na2CO3=2Na++CO32-

碳酸盐再水解使溶液呈碱性

碳酸钠水溶液呈弱碱性,pH值在8-10之间。在选用铅锌硫化锌矿时,优先采用浮选,选用铅矿抑制闪蒸锌矿、黄铁矿石,矿浆pH值调节至8-10。使用碳酸钠代替石灰不仅保持了纸浆pH值的稳定性,而且避免了Ca2加对铅矿物质的抑制。

3、硫酸

工业中使用的硫酸是棕色的,常见的浓硫酸含有H2SO496%~98%,稀硫酸为63%~65%。

硫酸是浮选作业中最常用的酸调节剂,浓硫酸可随意用水溶解。硫酸是一种强酸,在水溶液中电离大量氢离子。

H2SO4=2H++SO42-

在稀释使用时,要特别注意将硫酸缓慢注入水中,避免大量热量使加入的水沸腾,导致硫酸飞溅引起灼伤。

二、活化剂

在浮选过程中增加矿物可浮性的效果称为活化作用,用于改变矿物表面组成并促进捕集器作用的剂称为活化剂。

激活大致可分为:1、自发激活;2、要第一个激活角色;3、复活的作用;4、硫化。

(一)自发活化:在处理有色金属多金属矿石时,矿物表面和一些可溶性盐离子在研磨过程中的作用,如闪锌矿石与硫化铜矿物的共生作用,矿石开采后总有少量氧化硫化铜矿物被氧化成硫酸铜,在纸浆中Cu2加离子和闪锌矿表面的作用使其活化, 给铜锌分离造成困难,需要加入石灰或碳酸钠等调节剂沉淀,有些可能引起活化的"必然离子"。

(二) 预活化是指为选择矿物并首先活化矿物而活化矿物。当黄色铁矿石的氧化较重时,硫酸在选择黄铁矿石表面溶解氧化膜,使其露出清新的表面,有利于浮选。

(三)复活效应是指以前被抑制的矿物,如被氰化物抑制的闪锌矿,可以通过硫酸铜复活。

(4)硫化是指金属氧化矿首先用硫化钠处理,在氧化矿表面产生金属硫化矿物膜,然后用黄药浮选。

用作活化剂的矿化剂有:

硫酸、硫酸盐、硫化钠、硫酸铜、草酸、石灰、二氧化硫、硝酸铅、碳酸钠、氢氧化钠、铅盐、钯盐等

三、抑制剂

常见的抑制剂有:硫化钠、硫酸锌、氰化钠、铬酸钾、水玻璃、石灰、黄血盐、单宁、淀粉(糊精)、甲基纤维素等。

(1) 硫化钠

硫化钠是有色金属氧化矿的活化剂,当添加量足够大时,它也是硫化矿石的抑制剂。

硫化钠由煤,木材碳和其他燃烧物制成,作为还原气体来减少硫酸钠(Na2SO4)。

反应为:Na2SO4加2C

硫化钠在浮选作业中用作硫化物矿石的抑制剂,硫化钠在钽选矿的生产实践中用于抑制黄铁矿石,煤油用作甘氨酸矿石的捕集剂浮选,因为辉玉矿石的天然可浮性不受硫化钠的抑制,硫化钠抑制了黄色铁矿石, 经过几次选择后,获得合格的钯金浓缩物。

当硫化钠被添加到浆料中时,浆料是碱性的,使硫化矿物的表面产生亲水的氧膜,从而使硫化矿物受到抑制。

(二) 硫酸锌

硫酸锌是通过锌片和稀硫酸在金属加工厂的作用产生的。硫酸锌是闪锌矿石的缓蚀剂,单次使用效果不是很明显,在与碱、氰化钠、硫酸钠等的阻抑作用较强时,pH值越高对浆料的抑制效果越好。

(三)氰化钠(钾)

当多金属矿床采用优先浮选工艺时,使用氰化钠抑制硫化矿物如黄铁矿石、闪锌矿、黄铜矿、氰化钠和硫酸锌混合,对闪锌矿石的抑制效果非常好,当氰化钠用量较少时可以抑制黄色铁矿石, 当用量稍高时,可抑制闪锌矿,当用量增加时,可抑制多种硫化铜矿物。

在生产实践中,由于氰化钠有毒,经常使用二氧化硫或硫酸钠代替,二氧化硫、硫酸钠比氰化钠的抑制作用较弱,但由于毒性低,且易被空气氧化,废水易于处理,经常使用。另一个优点是,被二氧化硫和硫酸钠抑制的矿物质更容易被硫酸铜激活,而被氰化钠抑制的矿物质更难被激活。

(4) 石灰

石灰对黄色铁矿石的抑制作用:对黄色铁矿石的石灰抑制是由于在其表面产生硫酸钙、碳酸钙和氧化钙水合物膜。

活化被石灰抑制的黄色铁矿石可以与碳酸钠和硫酸铜一起使用,也可以加入,将浆料的pH值降低到6~7,并将钐铁基黄药浮选为黄色铁矿石。

(v) 磷诺克斯

磷诺克斯由五氧化二和氢氧化钠制成。将氢氧化钠配制成10%的水溶液,然后加入到五氧化二中。搅拌20分钟后,将溶液稀释至0.5%至1%,即可投入使用。氢氧化钠与五氧化二醇对硫磷的比例为1:1。

(六) 水玻璃

水玻璃是一种无机胶体,也是浮选操作中最常用的抑制剂。水玻璃对石英、硅酸盐矿物和硅酸铝矿物(如云母、长石、柘榴石等)具有良好的抑制作用,被广泛用作瓦司库里石的抑制剂。

水玻璃是由石英砂和碳酸钠加热熔化而成的水玻璃烧结块,烧结块溶于水,形成糊状胶体。其组成复杂,含有寄生虫酸钠Na2SiO3、正硅酸钠Na2SiO4、二硅酸钠Na2SiO5和SiO2凝胶颗粒。常用的Na2SiO3表示。

燃烧水玻璃材料石英和碳酸钠,由于制备配比不同而形成的应用材料由水玻璃的性质有些不同,一般常用的Na2O和SiO2的比例来表示水玻璃的组成,mNa2O nSiO2比称为水玻璃模块,浮选水玻璃,模具n/m为2.0~3.0, 常用的水玻璃质量标准模块为2.2。带小模块的水玻璃是高碱性的,大模块难以溶解和抑制。

水玻璃的抑制作用主要是HSiO3-和H2SiO3,硅酸盐分子H2SiO3和硅酸盐离子HSiO3-具有较强的水合作用性,是一种亲水凝胶,离子HSiO3和H2SiO3与硅酸盐矿物具有相同的酸根,倾向于吸附在石英和硅酸盐矿物表面,形成亲水膜,增加矿物表面的亲水性并抑制它们。

(7) 肉碱钠

在选定的操作中使用吡啶乙酸钠,当钯精矿的铜含量相对较高时,添加碳化钠以抑制铜。钯精矿中的铜含量可以从0.5%降低到0.17%以下。

(八) 草酸

草酸的分子式为(COOH)2其结构式

它是一种称为乙酸的饱和二元酸,是一种有机抑制剂。草酸是重晶体和柘榴石的有效抑制剂。在萤石浮选中常用草酸来抑制矿脉矿物,保证CaF2的牌号在95%的萤石精矿中。

(9) 甲基纤维素

甲基纤维素,工业产品为淡黄色絮状物质,化学性质相对稳定,易溶于水。

甲基纤维素是硅酸镁矿物的有效抑制剂,如燧石,蛇纹石,角蛋白,高土和绿松石。它还抑制石英,碳脉石,泥脉石(硅酸盐矿物风化产物)等。镍用甲基纤维素浮选抑制燧石、角闪光,比玻璃加水的效果好。

四、絮凝剂、分散剂

(1) 絮凝剂

絮凝剂广泛用于浮选过程。例如,为了防止精矿的流失,加速精矿在浓缩浓缩机中的沉积,必要时加入絮凝剂,减少浓缩液在致密机器溢出的损失,一些精矿浆料难以过滤,添加絮凝剂可以提高过滤速度,减少滤饼中的水分, 更重要的是在尾矿净水中的应用,防止尾矿水污染到周围环境,也为尾矿水的循环利用条件。

已投入使用的絮凝剂有:聚丙烯酰胺、聚氧乙烯等。使用最广泛的是聚丙烯酰胺,称为3号混凝剂。

3号冷凝剂是一种合成聚合物化合物。生产操作步骤分为水解、中和、过滤、离子交换、聚合等操作。生产聚丙烯酰胺的定型工艺对于硫酸水是合法的,单体水溶液的聚合,成品聚丙烯酰胺的含量为7%~8%。

通过在白钨矿的密集过滤中使用聚丙胺样剂,可以减少溢流中精矿的损失。原矿含WO3 0.3%~0.6%,溢流固含量为50~60g/L,含wo3 0.6%~0.8%。

聚丙胺剂还可以大大加快氢氧化铁、石膏、白钨矿和重晶体的沉积速度。

总之,聚丙烯酰胺被广泛使用,效果非常好,可以作为矿脉的抑制剂,粘土的选择性收获剂,也是一种很好的絮凝剂。

(二) 分散剂

在浮选作业中,最常见的分散剂是水玻璃。水玻璃对矿物泥有分散作用,对提高贵金属精矿品位有明显作用。同一剂在不同的浮选条件下,往往有不同的效果,水玻璃对泥浆的分散是分散剂,石英抑制剂是抑制剂,也可以调节浆料的pH值,是调节剂。因此,药品的分类有其灵活性,在水玻璃的情况下,既可以用作分散剂又可以作为抑制剂。

来源:天道研究所