项目2硫化矿的浮选

出版社理工分社浮选技术1项目２硫化矿的浮选任务１硫化矿的分类及主要矿物的浮选性任务导入：自然界的矿石中，硫化矿占主要部分。而浮选法是目前硫化矿的主要选矿方法。学习目标：１．掌握硫化矿中的常见的硫化铜矿、硫化铅锌矿的分类及共性；２．掌握硫化铜、硫化铅锌矿的矿石的浮选特性。出版社理工分社浮选技术2２．１．１硫化矿类型硫化矿常见的有硫化铜矿、硫化铅锌矿、硫化铜锌矿、硫化铜铅锌矿、硫化锑矿、硫化砷矿、硫化汞矿等。简单硫化矿的共性是：①矿石中回收的金属主要是一种，少数为两种；②有用矿物结构、构造相对简单，矿石易选；③生产流程相对简单，分选指标高。出版社理工分社浮选技术3２．１．２硫化铜矿物类型及可浮性（１）硫化铜矿的类型硫化铜矿是我国的主要资源，其储量约占我国铜储量的８０％。硫化铜矿物的可浮性好，因此其选矿技术经济指标较高。①单一铜矿。其矿石比较简单，可以回收的有价成分只有铜。脉石主要是石英、硅酸盐类和碳酸盐类。②铜硫矿。这种矿石除铜矿物外，还有硫化铁的矿物可以回收。硫的主要矿物是黄铁矿。这种矿石称为含铜黄铁矿。出版社理工分社浮选技术4③铜硫铁矿。其矿石中除铜矿物和黄铁矿可以回收外，还有值得回收的磁铁矿。④铜钼矿。这种矿石的有用成分除铜矿物外，还含有辉钼矿。有的矿石除铜钼以外，尚有磁铁矿和黄铁矿可以回收。⑤铜镍矿。其有用成分除铜矿物以外，还有含镍的矿物，如硫化镍矿和含镍的黄铁矿、磁黄铁矿等。⑥铜钴矿。其有用成分除铜矿物以外，还有含钴的黄铁矿。将后者选出即为钴精矿。出版社理工分社浮选技术5（２）主要硫化铜矿物及其可浮性①黄铜矿（ＣｕＦｅＳ２）。黄铜矿含Ｃｕ３４．５７％，是我国铜矿中最常见的铜矿物。②辉铜矿（Ｃｕ２Ｓ）。辉铜矿含Ｃｕ７９．８％，是最常见的次生硫化铜矿物，性脆容易过粉碎泥化。③斑铜矿（Ｃｕ５ＦｅＳ４）。斑铜矿的化学成分不固定，按分子式计算含Ｃｕ６３．３％，有原生、次生两种。出版社理工分社浮选技术6①凡是不含铁的矿物，如辉铜矿、铜蓝，可浮性相似，氰化物、石灰对它们的抑制作用较弱。②凡是含铁的铜矿物，如黄铜矿、斑铜矿等，在碱性介质中，易受氰化物和石灰的抑制。③黄药类捕收剂阴离子，主要与阳离子Ｃｕ２＋起化学吸附，所以表面含Ｃｕ２＋多的矿物，与黄药作用强。④硫化铜矿物的可浮性，还受到结晶粒度、嵌布粒度和原生、次生等因素的影响。出版社理工分社浮选技术7（３）主要硫化铁矿物的可浮性几乎所有的硫化铜矿石都有含铁的硫化物，所以在某种意义上说，硫化铜矿的浮选实质上是硫化铜与硫化铁的分离。①黄铁矿（ＦｅＳ２）。黄铁矿含Ｓ５３．４％，在硫化矿中分布很广，几乎各类矿床中都有。②磁黄铁矿（Ｆｅ５Ｓ６～Ｆｅ１６Ｓ１７）。磁黄铁矿的含硫量一般比黄铁矿低，容易氧化和泥化，是比较难浮的硫化铁矿物。③白铁矿（ＦｅＳ２）。白铁矿的化学成分与黄铁矿相同，但结晶不同。出版社理工分社浮选技术8２．１．３硫化铅锌矿物类型及可浮性硫化铅锌矿主要矿物及可浮性如下：①方铅矿（ＰｂＳ）。方铅矿含Ｐｂ８６．６％，是铅的主要矿物原料，可浮性较好。②闪锌矿（ＺｎＳ）。闪锌矿含Ｚｎ６７．１５％，是锌的主要硫化矿物，铁锌矿［（Ｚｎ，Ｆｅ）Ｓ］次之。③砷黄铁矿（ＦｅＡｓＳ）。砷黄铁矿又名毒砂，是多金属硫化矿和贵金属矿石的浮选中最有害的矿物。出版社理工分社浮选技术9任务导入：浮选药剂在浮选过程中起着主要作用。在浮选工艺中所使用的各种药剂，总称为浮选药剂。浮选药剂就其主要用途，基本上可以归纳为３大类：起泡剂，捕收剂，调整剂。各类药剂性质不同，作用也不同。任务２硫化矿的浮选药剂出版社理工分社浮选技术10学习目标：１．掌握浮选药剂的分类及在浮选中的作用；２．了解浮选药剂选择使用的基本原则；３．掌握黄药、黑药的性质；４．了解松醇油的基本性质；５．了解石灰在浮选过程中的作用。出版社理工分社浮选技术11２．２．１浮选药剂的分类及在浮选中的作用浮选药剂在浮选过程中起着主要作用，其绝大部分为有机化合物，这就规定了浮选药剂生产的性质一般是属于基本有机合成工业的范畴。许多化工产品，包括烃类、醇类、卤素衍生物、羰基化合物、酸类、含氮及含硫的脂肪族有机化合物，其中有很多与浮选药剂有着密切联系。出版社理工分社浮选技术12出版社理工分社浮选技术13①起泡剂。分布在水-气界面上的有机表面活性物质，如常用的松油、甲酚油、醇类等。②捕收剂。它的作用是改变矿物表面的疏水性，使浮游的矿粒黏附在气泡上。③调整剂。包括活化剂与抑制剂，改变矿粒表面的性质，影响矿物与捕收剂的作用。出版社理工分社浮选技术14（１）捕收剂凡能选择性地作用于矿物表面，使矿物表面疏水的有机物质，称为捕收剂。①原料来源广，易于制取；②价格低，便于使用，即易溶于水、无臭、无毒、成分稳定、不易变质等；③捕收作用强，具有足够的活性；④有较高的选择性，最好只对某一种矿物具有捕收能力。出版社理工分社浮选技术15图２-２-１黄药分子，黄药与矿物表面作用示意图出版社理工分社浮选技术16图２-２-２捕收剂分类出版社理工分社浮选技术17（２）起泡剂起泡剂是浮游选矿过程中必不可少的药剂。为了使有用矿物有效地富集在空气与水的界面上，必须利用起泡剂造成大量的界面，产生大量泡沫。（３）调整剂调整剂包括活化剂与抑制剂。活化剂是用来提高被抑制矿物的浮游活性。抑制剂的作用是削弱捕收剂与矿物表面的作用，恶化矿物可浮性的一种药剂。出版社理工分社浮选技术18出版社理工分社浮选技术19２．２．２药剂选择的基本原则在浮选工艺中，可用作矿物浮选剂的化合物很多，但在浮选实践中常用的不过几十种。一般情况下，优良的浮选药剂必须符合下列条件：①原料来源充足；②成本低廉；③浮选活性强；④便于使用；⑤毒性低或无毒等。出版社理工分社浮选技术20２．２．３药剂的发展（１）浮选药剂的发展概况很早以前，人们就用粘有油脂的鹅毛从含金的矿砂中提选沙金。以后开始在工业中应用全油浮选，其最大的缺点是药剂（石油）消耗量大，开始时每吨硫化矿要加药剂１～３ｔ。在１９０２—１９１２年期间，出现了新的表层浮选和泡沫浮选方法，在此期间广泛地进行了对于泡沫浮选法的探寻。出版社理工分社浮选技术21（２）浮选药剂的发展方向浮选工艺是一种复杂的物理化学过程，它的理论基础直接建立在表面化学、胶体化学、结晶学与物理学之上。而浮选药剂则是建立在浮游选矿与化学之间的一种边缘学科。同时，随着现代基础科学的发展和各种测试手段的应用，为选矿药剂的发展奠定了良好的基础。出版社理工分社浮选技术22２．２．４硫化矿捕收剂硫化矿石浮选时，最常用的捕收剂是黄药类，其次为黑药类、硫氮类、硫胺脂、硫醇类及硫脲衍生物类捕收剂等。这类捕收剂的特点是分子内部通常具有二价硫原子组成的亲固基，同时疏水基分子量较小，对硫化矿物有捕收作用，而对脉石矿物如石英和方解石没有捕收作用，所以用这类捕收剂浮选硫化矿时，易将石英和方解石等脉石分离除去。出版社理工分社浮选技术23（１）黄药类这类药剂包括黄药、黄药酯等。１）黄药（黄原酸盐）黄药为烃基二硫代碳酸盐（ＲＯＣＳＳＭｅ），其结构式如图２-２-３所示。出版社理工分社浮选技术24图２-２-３黄药结构图出版社理工分社浮选技术25①黄药的解离、水解和分解。在水中解离：②黄药的氧化。黄药本身是还原剂，易被氧化。在有Ｏ２和ＣＯ２同时存在时，氧化速度比只有Ｏ２存在时更快。出版社理工分社浮选技术26③黄药的捕收能力。黄药的捕收能力与分子中非极性部分的烃链长度、异构有关。烃链增长（即碳原子数增多）则捕收能力增强，烃链短则捕收能力弱。④黄药的选择性。碱土金属（如钙、镁、钡等）的黄原酸盐易溶。黄药对碱土金属矿物（如萤石ＣａＦ２、方解石ＣａＣＯ３、重晶石ＢａＳＯ４等）没有捕收作用。出版社理工分社浮选技术27２）黄药酯黄药很容易与各种烷基化试剂作用生成硫代酯，主要为黄药分子中，碱金属被烃基取代生成黄药酯类，其通式为ＲＯＣＳＳＲ′，可将其看作是黄药的衍生物。这类捕收剂属于非离子型极性捕收剂，它在水中的溶解度都很低，大部分呈油状。出版社理工分社浮选技术28（２）黑药类黑药是仅次于黄药，应用较广的硫化矿物捕收剂。黑药是二烃基二硫代磷酸盐，其中常用的烃基为甲酚基或烷氧基。目前生产的黑药有甲酚黑药和丁基铵黑药两种，其结构式如图２-２-４所示。出版社理工分社浮选技术29图２-２-４黑药结构示意图出版社理工分社浮选技术30（３）硫氮类①氨基二硫代甲酸盐。它是二乙胺（或二丁胺）与二硫化碳、氢氧化钠反应的化合物：②硫氮酯。其通式为ＲＮＣＳＳＲ′，是硫氮与丙烯腈等的反应产物。如二乙基硫氮腈酯［（Ｃ２Ｈ５）２ＮＣＳＳＣＨ２ＣＮ］是棕褐色油状液体，稍有鱼腥味，难溶于水，可溶于有机溶剂，有起泡性。浮选硫化铜矿时，硫氮酯可代替丁基黄药和松醇油，但其凝固低，添加时需要采取保温措施。出版社理工分社浮选技术31（４）硫胺酯硫胺酯是国内外广泛应用的硫酯型捕收剂，是黄原酸分子中的烃基被烷基氨基取代。硫胺酯的结构如下：（５）硫醇类硫醇类捕收剂有苯骈噻唑硫醇（巯基苯骈噻唑，ＭＢＴ）。结构式为：出版社理工分社浮选技术32（６）硫脲衍生物类二苯基硫脲是硫脲衍生物类捕收剂，俗称白药。出版社理工分社浮选技术33（７）硫化矿捕收剂的作用机理黄药与硫化矿的作用机理，在２０世纪５０年代前提出了所谓的“化学假说”和“吸附假说”。化学假说认为：“黄药与硫化矿表面发生化学反应，反应产物的溶解度积愈小，反应愈易发生。”出版社理工分社浮选技术34①黄药与方铅矿作用机理。据７０年代的研究认为，其作用机理大致有两种：一种是黄药的氧化产物——双黄药起主要作用；另一种是矿物表面的金属黄原酸盐起主要作用。②黄铁矿与黄药或双黄药作用机理。黄铁矿与方铅矿不同，在正常浮选条件下，反应主要是双黄药。③黄药与其他硫化矿的作用机理。除方铅矿和黄铁矿外，对其他硫化矿的研究较少，大致可归纳到与方铅矿或黄铁矿相似的机理。出版社理工分社浮选技术35２．２．５硫化矿起泡剂起泡剂是浮游选矿过程中必不可少的药剂。为了使有用矿物有效地富集在空气与水的界面上，必须利用起泡剂造成大量的界面，产生大量泡沫。起泡剂分子的结构，与捕收剂有共同之处，多数是由极性基和非极性基组成的表面活性物质。出版社理工分社浮选技术36①起泡剂应是异极性的有机物质，极性基亲水，非极性基亲气，使起泡剂分子在空气与水的界面上产生定向排列。②大部分起泡剂是表面活性物质，能够强烈地降低水的表面张力。同一系列的有机表面活性剂，其表面活性按“三分之一”的规律递增，此即所谓“特劳贝定则”。③起泡剂应有适当的溶解度。起泡剂的溶解度，对起泡剂性能及形成气泡的特性有很大的影响，如溶解度很高，则耗药量大。出版社理工分社浮选技术37出版社理工分社浮选技术38①用量较低时，能形成量多、分布均匀、大小合适、韧性适当和粘度不大的气泡。②应有良好的流动性、适当的水溶性，无毒，无臭，无腐蚀性，便于使用。③无捕收性，对矿浆ｐＨ变化和矿浆中的各种组分有较好的适应性。硫化矿石浮选时，常用的起泡剂有松醇油（２号油）、７３０系列起泡剂等，根据现场的具体条件，也可采用其他种类的起泡剂。出版社理工分社浮选技术39（１）松油及松醇油１）松油松油是浮选实践中应用得比较广泛的一种起泡剂。它是由松树的根、枝茎干馏或蒸馏所得，共主要成分为ａ萜烯醇Ｃ１０Ｈ１７ＯＨ。２）松醇油松油醇是我国应用最广泛的一种起泡剂，其含量比松油稳定，是以松节油为原料，硫酸作催化剂，酒精或平平加为乳化剂的条件下，发生水解反应制得的。出版社理工分社浮选技术40（２）７３０系列起泡剂７３０系列起泡剂，其主要成分有２，２，４三甲基３环己烯１甲醇、１，３，３三甲基双环〔２，２，１〕庚２醇、樟脑、Ｃ６～Ｃ８醇和醚酮等。（３）其他起泡剂１）樟油用樟树的枝叶或根干馏可得到粗樟油，经过１７０～２２０℃，２００～２７０℃，＞２７０℃分馏可分别得到的白油、红油、蓝油。出版社理工分社浮选技术41２）甲酚酸甲酚酸是炼焦工业的副产品，是含酚（Ｃ６Ｈ５ＯＨ）、甲酚（ＣＨ３Ｃ６Ｈ４ＯＨ）及二甲酚（ＣＨ３）２Ｃ６Ｈ３ＯＨ等的混合物。酚易溶于水，但无起泡性。甲酚的三种异构体（邻甲酚、间甲酚和对甲酚）中，间甲