矿石的浮选实践

第四章矿石的浮选实践第一节矿物可浮性分类自然界矿物的种类很多，根据矿物在浮选过程中所表现的特征，可将可浮性相似的矿物归纳在一起，以便于我们系统地掌握各种矿石的浮选规律。以矿物表面性质为基础，根据矿物的浮选行为和实践，将矿物分为六类：1.自然金属和重金属硫化矿物———铜、铅、锌、汞、锑等硫化矿物和自然金、铂、铜等属于这一类。这类矿物当没氧化时表面难被水润湿，浮选时最有效的捕收剂是黄药类。2.非极性非金属矿物———如石墨、硫、煤和滑石等。表面难被水润湿，自然疏水性强。浮选可用非极性油类捕收剂，有时只用起泡剂。3.有色金属氧化矿物———即铜、铅、锌的碳酸盐和硫酸盐矿物，以及其他含氧酸的相应的盐类矿物，例如白铅矿、铅矾、菱锌矿、孔雀石、石膏、彩钼铅矿等。这类矿物经硫化后可用黄药类捕收剂浮选。不硫化直接用脂肪酸及其皂也可浮选。4.极性盐类矿物———即晶格中含有碱土金属阳离子（如钙、镁、钡、锶）的矿物，且晶格上键的离子性很强，不用活化晶格上的阳离子就能与捕收剂阴离子发生作用，用脂肪酸很容易浮选。这类矿物有：白钨矿、钼钨钙矿、磷灰石、磷钙土、萤石、重晶石、方解石、白垩、菱镁矿、白云石等。5.氧化物、硅酸盐和铝硅酸盐矿物———这类矿物很多，一部分有工业价值，大部分在浮选时作为脉石丢弃。大多数可用脂肪酸类捕收剂或阳离子捕收剂浮选，然而，其可浮性与矿物表面有无受外来阳离子的作用有关。故其可浮性与矿物的生成条件及矿浆的预处理有密切关系。这类矿物主要有：石英、刚玉、水铝矿、锆石、金红石、钼华、赤铁矿、磁铁矿、锡石、钛铁矿、软锰矿、蓝晶石、红柱石、长石、锂辉石、各种云母、高岭土、石棉、铬铁矿、绿柱石等。6.碱金属和碱土金属的可溶性盐———这类矿物有些在其饱和溶液中可用脂肪酸或阳离子捕收剂浮选，如已能浮选的矿物有：钠盐、钾盐、镁钒、硼酸盐等。第二节非极性非金属矿物的浮选一、非极性非金属矿物的浮选特点该类矿物主要有石墨、滑石、高岭土、自然硫和煤等，具有非极性表面，自然疏水性强，在水中的平衡接触角介于50°~90°，密度小，硬度低。浮选时有如下特点：1.可浮性好，药方简单。在多数情况下，只需添加捕收剂和起泡剂，较少使用调整剂。2.浮选粒度较粗。因矿物疏水性强，与气泡的附着力大，密度又小，故粒度可以较粗。3.磨矿时，应避免过粉碎。因矿物硬度低，磨矿时易造成粉碎或泥化，降低选择性，应避免过磨现象。二、石墨浮选石墨是元素碳结晶的矿物之一，具有质轻、耐高温、导热、导电、润滑、可塑性和化学稳定性好等优良性能，获得广泛应用。根据石墨形成条件，可将石墨矿床分为五类，由于其结构和共生矿物种类均不同，影响可浮性，浮选方法也略有不同。天然石墨的可浮性相当好，浮选法可以从品位为5%~10%的原矿中选出品位为80%~90%的精矿。特别是鳞片状的石墨，几乎都可用浮选的方法分选。1.浮选原则流程及流程内部结构a.原则流程———为保护石墨鳞片不受破损，应采用多段磨选流程。经多次再磨再选，使精矿质量满足要求。磨矿次数与矿石的矿物组成、嵌布特性、原矿品位和对精矿的质量要求有关。再磨是为了将夹在石墨鳞片间的脉石杂质剥离掉，而对石墨本身的粒度影响应尽量小。所以，磨矿设备采用以磨剥作用为主的棒磨机、碾磨机，它们要比以打击力为主的球磨机好。为了提高磨矿效果，磨矿之前应设浓缩作业，将磨矿浓度保持在40%~45%，浓缩设备可采用水力旋流器或沉淀式离心机。精选过程中，如有大于80网目的石墨单体鳞片，应提前分离，可作为冶炼用坩埚的原料。分离方法可用湿法筛分。b.流程的内部结构———多数石墨浮选采用向精选发展的流程结构。粗选时间一般12~15min。扫选次数较少，但是，扫选时间不能太短，否则会导致回收率降低。在石墨充分单体解离的条件下，精选的次数直接影响精矿质量。例如，当最终精矿品位要求80%~90%时，应采用5~6次精选，精矿品位要求95%时，还应再加2~3次精选。中矿可视其性质采用单独再磨再选或循序返回的流程，当中矿品位较高，为连生体较少的富中矿时，可以采用循序返回的流程，反之，应该采用单独再磨再选流程。2.药剂制度石墨浮选时，常用煤油或柴油进行捕收，松油为起泡剂，其用量分别为250~300g/（t原矿）和50~150g/（t原矿）。用水玻璃对脉石进行抑制，用量为1.5~2kg/（t原矿）。介质pH调整剂常采用石灰。使用时常将2/3的煤油和水玻璃加在分级机的溢流中，其余的1/3加在一、二次扫选中。松油则全部加在分级机溢流中。三、滑石浮选滑石是一种含水的硅酸盐层状矿物，层内为离子键。因此，表面呈非极性，疏水性较高。滑石的硬度很小，有滑感，密度2.7~2.8g/cm3，有玻璃光泽，致密块体呈油脂光泽，常与菱镁矿、赤铁矿共生。滑石有片状、块状、混合状等，不同结构有不同性质和用途。因滑石具有滑润性、柔性、耐火性、绝缘性、化学稳定性及对油类有强烈的吸附性等特点，广泛用于造纸、陶瓷、橡胶、油漆、医药、铸造等工业部门。细磨是滑石浮选的重要作业。滑石产品的粒度分为：-74um占98%、-44um占98.5%及-44um占99.5%三种，且每种都含有相当数量的15~35um的微粉。滑石的可浮性较好，流程结构简单，一般经1次粗选、3~4次精选和1次扫选即可。浮选可在pH=13至中性介质中进行。捕收剂可用短链的阳离子胺类、石油磺酸盐、高级醇的硫酸盐酯、非极性烃类油等。叶片状的滑石只需用起泡剂。而纤维状滑石需要添加胺类捕收剂，才能浮选。当矿石中含有氧化铁，滑石颗粒受其包裹时，浮选很困难。据报道，将pH值降到6可增加浮选的选择性。浮选时添加适量硅酸钠可使粘土和氧化铁分散，提高分离效果。四、高岭土浮选高岭土一般呈白色致密块状，以高岭土族矿物为主要成分。如混入长石、石英等，就有粗糙的感觉。也常因夹杂硫化铁、氢氧化铁等杂质而降低制品的质量。随着低品位矿床的开采，其加工过程包括：破碎——磨矿——浮选（磁选）——分级——漂白——浓缩——干燥。高岭土可作为陶瓷、耐火砖、美术印刷纸、铜版纸、合成橡胶电线等的原料。高岭土矿床的伴生矿物杂质有很多，其中铁的状态和数量是高岭土矿床开采和利用的突出问题。铁含量即使很低，也可能不满足要求，一般情况可用浮选去除，但当含有非晶形或接近于非晶形的微粒状的氢氧化铁时，则较难去除。高岭土浮选可采用十二烷胺、三乙醇胺、吡啶之类作捕收剂，并以木素磺酸钠或钙作调整剂。介质pH值影响较大，在酸性介质中（pH值小于3），高岭土的品位可达80%以上，回收率可达60%~68%。还可采用超细粒浮选，目的是为了分选那些难于用泡沫浮选处理的微细颗粒，即采用小于44um的载体矿物，使可浮的微粒附着在载体矿物上，随泡沫产品分离。载体矿物可用方解石、重晶石、硫磺等。超细浮选没有专门药剂，一般与去除原矿中杂质采用相同的浮选药剂，并采用水玻璃作分散剂，以提高分选效果。第三节硫化矿浮选自然界的硫化矿众多，其中以铜、铅、锌、钼等的硫化矿物最为重要。一、硫化铜矿石的浮选自然界含铜矿物繁多，具有工业价值的有十几种。浮选处理的主要铜矿物为黄铜矿、辉铜矿、铜蓝、斑铜矿等。我国处理的铜矿石大多数是黄铜矿矿石。所有硫化铜矿石中或多或少地含有硫化铁（黄铁矿），所以硫化铜的浮选任务是与硫化铁和脉石矿物分离，得到铜精矿。如硫化铁含量较大，应将其同时回收。铜矿石中有时还含有金、银、钴、镍等，可考虑这些共生矿的综合回收。1.硫化铜矿石的分类我国铜矿石的工业类型有：层状铜矿、细脉浸染型铜矿、矽卡岩型铜矿、黄铁矿型铜矿和斑岩铜矿。目前世界上60%左右的铜来自斑岩铜矿石。铜矿石浮选的难易和矿石中硫化铁的含量有密切关系。按硫化铁含量的多少，硫化铜矿石分为两类，一类是致密块状铜矿石，一类是浸染状铜矿石。前者的特点是矿石中黄铁矿含量高，有时可达80%~85%，脉石含量很少，硫化铜和硫化铁矿物致密共生。这类矿石在选出硫化铜矿物后剩下的尾矿通常即为硫化铁精矿。如果脉石含量较高，则需对黄铁矿进行分选，得到黄铁矿精矿。后者的矿体中以脉石矿物为主体，硫化铜和硫化铁含量均较低，并浸染状分布在脉石中。我国多数铜矿选矿厂处理的是浸染状铜矿石。2.硫化铜矿石的可浮性我国铜矿石中最常见的铜矿物是黄铜矿（CuFeS2，含铜66.49%），其次是辉铜矿（Cu2S，含铜79.83%）、铜蓝（CuS，含铜66.49%）、斑铜矿（Cu3FeS3，含铜55.5%）。从可浮性看，辉铜矿和铜蓝最易浮选。它们都是次生铜矿，硬度很低，极易泥化。黄铜矿是分布最广的原生矿物，可浮性也好，典型的捕收剂是黄药类，氰化物可抑制它的浮选，重铬酸盐、亚硫酸盐等不能抑制它。斑铜矿的可浮性介于辉铜矿与黄铜矿之间。归纳起来，硫化铜矿石的可浮性有如下规律：a.不含铁的矿物，如辉铜矿、铜蓝等，其可浮性相似。用氰化物、石灰对它们进行抑制时效果较差。b.含铁的矿物，如黄铜矿、斑铜矿等，在碱性介质中易受氰化物和石灰抑制。c.用黄药捕收时，其捕收能力顺序为：辉铜矿铜蓝斑铜矿黄铜矿。由于主要是黄药阴离子和阳离子与铜离子起化学吸附而起捕收作用，表面含铜离子越多的矿物，与黄药作用越强。d.氧化矿物和铜盐含量越高，分选越困难。这一方面降低铜矿物的回收率；另一方面造成与硫化铁难于分离。e.嵌布粒度越粗，矿泥含量越少，越容易浮选，并可得到较高的浮选指标。硫化铜矿物和硫化铁矿物呈致密共生，进行细磨时矿泥含量增加，会造成分离困难，浮选指标恶化。f.次生铜矿物本身可浮性好，但矿浆中铜离子多时易活化其他矿物。次生铜矿物的泥化程度较高，容易氧化，造成细粒级的损失，并增加浮选的困难程度。3.铜矿石的浮选常有两种方案，即优先浮选和混合浮选。（1）优先浮选常先浮铜，再浮硫。捕收剂可用黄药或与黑药混用。对于致密块状含铜黄铁矿，浮铜时为了抑制大量的黄铁矿，要在pH=11~12的强碱性介质中进行，矿浆中的游离CaO控制在700~1000g/L左右。对黄铁矿含量较低的浸染状矿石，pH=8~9时可进行铜矿石浮选。（2）混合浮选常在pH=7~8左右的中性介质中选出铜硫混合精矿，矿浆中的游离CaO控制在100~150g/L左右。然后再对铜硫混合精矿进行分离。混合精矿的分离有石灰法、石灰加氰化物法和加热法。a.石灰法———提高介质pH值使之呈强碱性，抑制黄铁矿。b.石灰加氰化物法———在黄铁矿活性较大、不易被石灰抑制时采用。c.加热法———对比较难分离的铜硫混合精矿采用，以加速黄铁矿表面氧化。以上铜硫分离方法，也可用于铜的优先浮选中。4.铜矿石的浮选实例（1）浸染状铜矿石的浮选一般采用比较简单的流程，经一段磨矿，细度-200网目约占50%~70%，1次粗选，2~3次精选，1~2次扫选。如铜矿物浸染粒度比较细，可考虑采用阶段磨选流程。处理斑铜矿的选矿厂，大多采用粗精矿再磨—精选的阶段磨选流程，其实质是混合—优先浮选流程。先经一段粗磨、粗选、扫选，再将粗精矿再磨再精选得到高品位铜精矿和硫精矿。粗磨细度-200网目约占45%~50%，再磨细度-200网目约占90%~95%。（2）致密铜矿石的浮选致密铜矿石由于黄铜矿和黄铁矿致密共生，黄铁矿往往被次生铜矿物活化，黄铁矿含量较高，难于抑制，分选困难。分选过程中要求同时得到铜精矿和硫精矿。通常选铜后的尾矿就是硫精矿。如果矿石中脉石含量超20%~25%，为得到硫精矿还需再次分选。处理致密铜矿石，常采用两段磨矿或阶段磨矿，磨矿细度要求较细。药剂用量也较大，黄药用量100g/（t原矿）以上，石灰8~10kg/（t原矿）以上。二、多金属硫化矿石的浮选多金属硫化矿石主要是铜、铅、锌等和硫的共生矿。自然界单一金属的铅矿石或锌矿石很少见，常见的为铅—锌、铜—锌、铜—铅—锌、铅—锌—硫、铜—铅—锌—硫共生的矿石。这些矿石中或多或少含有黄铁矿或磁黄铁矿。分选多金属硫化矿石的任务是分别获得铜、铅、锌精矿，当硫化铁含量高时还必须获得硫精矿。矿石中含有金、银和其他伴生元素时，必须考虑回收。1.铅锌硫化矿物的可浮性铅的硫化矿物主要是方铅矿，锌的硫化矿物主要是闪锌矿。方铅矿（PbS，含铅86.6%）———性脆，新鲜表面具有疏水性，未氧化时易浮选，氧化