关于硫化矿浮选电化学研究的文献综述

关于硫化矿浮选电化学研究的文献综述一、引言自20世纪60年代硫化矿物浮选电化学理论提出以来，已有近60年。这期间经过全球几代选矿科技工作者的努力和研究工作，在理论和生产实践上都取得了显著的成果。其中主要的研究内容大方向可分为硫化矿无捕收剂浮选、诱导浮选和原生电位浮选。硫化矿物浮选过程基本上是电化学过程，而其实质则为电子传递过程。其具有电化学反应活性得益于硫化矿浮选体系的固一液一气三相界面。用硫化矿电化学理论调控浮选受到的主要影响因素为电位和pH。电位可以调节和控制导致硫化矿表面疏水和亲水的电化学反应，因而决定了硫化矿的浮选和抑制。pH则通过对矿粒表面的亲水性及电性以及药剂解离成为有效离子的程度的影响等来左右浮选过程，实际上pH也作用电位。自电化学调控硫化矿浮选理论应用于选矿生产以来，在很多国家和地区的浮选生产中产生了明显的效益，但从整体说，它仍处于实验室和局部工业试验阶段，其原因既有理论上尚需要进一步发展和完善外，有效控制矿浆电位的方法也是存在的主要实际问题。本文试图对国内有关的研究成果做一综述的介绍，并对今后的研究与生产实践提出一些见解。二、硫化矿浮选电化学基本理论及发展2.1捕收剂疏水化的混合电位机理电化学方法对硫化矿物一黄药类捕收剂一氧浮选体系的研究表明，捕收剂黄药的疏水作用是一个表面电化学反应。阳极氧化(黄药吸附于硫化矿物)与氧的阴极还原的匹配，导致了硫化矿表面的捕收剂疏水化。在某个电位下，阳极氧化反应的速率与阴极还系反应的速率相等，该电位称为混合电位，它能够甩极化曲线求得，并与硫化矿本身性质有很大关系。混合电位模式可以用来阐明捕收剂的疏水作用机理。2.2浮选与电位的关系硫化矿表面捕收剂疏水化混合电位机理，表明了电位对捕收剂阳极氧化反应与分子氧的阴极还原反应有很大的影响。因此，硫化矿物一溶液界面间的电位(Es一硫化矿物电极电位)或铂电极一液相界面间的电位(E一矿浆电位)调节和控制着硫化矿表面的疏水化及浮选过程。2.3电化学调控浮选能带模型陈建华等运用浮选能带模型讨论黄药与硫化矿物半导体作用的电子传递过程以及双黄药解吸的能带模型。电化学因素和硫化矿物半导体性质在硫化矿物表面双黄药还原中占主导作用。提高硫化矿物费米能级和降低硫化矿物边缘能级可以实现矿物表面双黄药的还原，如巯基乙酸对硫化矿物表面双黄药膜的影响是通过提高矿物的费米能级．使矿物表面双黄药被还原；黄腐酸钠则是通过降低矿物的边缘能级实现双黄药膜的还原。2.4硫化矿浮选的机械电化学行为理论Rey等人最先研究了磨矿介质对铅锌硫化矿浮选的影响，发现闪锌矿在瓷磨机中磨矿时，显示出天然可浮性，但在碱性矿浆的钢磨介质中没有发现类似现象。Thornton也发现钢磨介质会导致方铅矿的可浮性下降，而用黄铁矿作介质进行磨矿时，方铅矿的可浮性却有很大改善。胡岳华等研究了磨矿介质类型、机械力的大小对矿物电极电位和表面反应电流的影响，并考察了矿物与矿物之间，矿物与介质之间存在的腐蚀电偶作用，发现这些作用会对硫化矿表面的氧化还原反应机制产生影响，进而影响到矿物表面的疏水和亲水性.。在磨矿环境中，硫化矿界面相互作用表现为一种机械电化学行为，这种行为是力学和电化学过程共同作用的结果，在冲击力和磨剥力的作用下，矿物会发生解理或脱去被氧化的表面，裸露出新鲜表面(Naeentsurface)，并且使表面及次表层产生不同的弹塑性变形，影响硫化矿表面的半导体性质，进而影响其电化学行为。同样，由于体系中存在不同的矿物成分，机械力的影响而产生的高浓度的难免离子和不同活性表面，以及药剂活化或抑制作用，使得整个磨矿环境变为一个高度复杂的耦合电化学系统。2.5硫化矿物抑制的电化学原理等硫化矿物与捕收剂的作用是一电化学过程，因此控制矿物表面阳极和阴极的反应可实现硫化矿物的浮选和抑制。从电化学的两个方面进行控制可实现对硫化矿物的抑制。，硫化矿表面无捕收剂疏水化机理。电化学研究表明，在氧饱和的水中，硫化矿无捕收剂可浮性很好还原性矿浆中，无捕收剂可浮性很差。但若用氧化性矿浆电位来讨论，则氧的存在与否，对于无捕收剂浮选并不一定必要，关键是要矿浆电位呈氧化性，没有氧的存在，若矿浆电位适宜，无捕收剂浮选仍能进行。若矿浆电位很负，既使在空气中浮选，硫化矿也没有无捕收剂可浮性。但在一般情况下，氧的存在能造成矿浆的氧化性，有别于无捕收剂浮选。三、硫化矿浮选电化学存在的问题3.1化学药剂电位调控浮选化学方法通过添加氧化还原药剂调整矿浆电位可以均匀地改变矿浆的氧化还原性质，但存在使矿浆组成复杂化以及药品的消耗及补加的问题。化学药剂调控矿浆电位在外加电场调控电位实现工业应用以前，将是唯一可以应用于工业生产的电位调控方法。问题在于选择适当的氧化还原剂及自动控制氧化还原剂的添加。3.2外加电场电位调倥浮选其最大的困难是处于高度分散的浮选矿浆体系导电性能差，难以使矿浆中每个矿粒都达到所要求的极化电位。而且由于所完成的氧化还原反应发生在矿粒与电极相接触的多相界面上，由于电极和矿物表面的水化和吸附，难以实现相与相之间的电荷传递。这使外控电位法比化学法调控电位难度大得多。3.3电化学理论调控硫化矿浮选过程中的自动化检测与智能控制水平仍然较低。电化学理论及模型仍需进一步完善。3.4浮选药剂残留，操作缺少充分量化标准等问题。四、发展前景硫化矿物浮选分离电化学工程应用大型化与设备浮选设备向大型化、自动控制、短流程等方面配套发展；无捕收剂浮选进一步扩大应用，因这一技术由于消了黄药类捕收剂在硫化矿物表面的无选择性吸附，充分利用了矿物自身的结构特性和电化学调控的影响，因而可能有更高的分离选择性，比电化学调控下的捕收剂浮选更先进；由于浮选柱技术比浮选机有以下优点：分离精度高、流程短、便于自动控制等，在我国经过长期的研究后开始得到重视，并取得新的进展，电化学和浮选柱技术势必更优化结合。理论发展方面，硫化矿浮选电化学控制策略从二维扩展到三维甚至多维；半导体能带理论、腐蚀电化学理论等进一步发展。应用于硫化矿物电化学浮选，从矿物表面能态、矿物之间的相互作用从介观来解释硫化矿物浮选电化学过程的表面电化学反应本质。参考文献1欧乐明．铜钼分离矿浆电化学及电位调控浮选柱的研究[D]．长沙：中南大学博士学位论文，1998年3月2冯其明．硫化矿物浮选电化学[M]．长沙：中南工业大学出版社，1992年4月3电化学方法预处理矿浆提高铜镍矿石浮选回收率的潜力[J]．国外金属矿选矿，1993，(8)：1—54陈建华．电化学调控浮选能带理论及其在有机抑制剂研究中的应用[D]．长沙：中南大学博士学位论文，1999年3月5覃文庆．硫化矿物颗粒的电化学行为与电位调控浮选技术[D]．长沙：中南大学博士学位论文，1997年l1月6孙水裕．硫化矿浮选的电化学调控及无捕收剂浮选[D]．长沙：中南工业大学，1990．7孙水裕，等．硫化矿浮选抑制的电化学研究[J]．有色矿冶，1990，(2)：16．8陈建华。冯其明，卢毅屏．电化学调控浮选能带理论及应用(I)一半导体一溶液界面能带理论及模型[J]中国有色金属学报。2OOO。10(2)：24O．9王淀佐。孙水褡，李柏淡.硫化矿电化学调控浮选及无捕收剂浮选的理论与应用(Ⅲ)无捕收剂浮选的发展与硫化矿可浮性的新分类[J]国外金属矿选。1992，（2）：14—1710欧乐明.硫化矿浮选电化学技术工程化存在的问题及发展前景[J].国外金属矿选矿，2003．（4）：911李凤接，等．电化学控制浮造在西林铅锌矿的应用[J]．矿冶．1995．4(3)：26~3112张芹．铅锑锌铁硫化矿电化学浮选行为及表面吸附的研究[D]．长沙：中南大学，2004．13赵军伟，等.硫化矿浮选电化学研究现状[J].矿产保护与利用.2003.8(4)：32—36