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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作第五章 硫 化 矿 浮 选第一节 硫化铜矿浮选一、硫化铜铁矿物的可浮性主要的硫化铜、铁矿物及其可浮性如下：黄铜矿CuFeS2，含Cu34.57%,是主要铜矿物。黄铜矿在右性及弱碱性介质中，能较长时间保持其天然可浮性，但在强碱性（pH10）介质中，由于表面结构受OH-侵蚀，形成氢氧化铁薄膜，其天然可浮性下降。在矿床表层的黄铜矿，因长期受氧化，硬度变小，易过粉碎，所以其可浮性变差。浮选黄铜矿最常用捕收剂是黄药和黑药。近年来也用硫氮类及硫胺酯。在国外，有人用异硫脲盐、丁黄烯酯等取代黄药浮黄铜矿。黄铜矿在碱性介质中，易受氰化物及氧化物及氧化剂的作用
2、而受到抑制。例如，在铜铅分离时，常用氰化物及抑制黄铜矿；铜钼分离时，使用氧化剂使黄铜矿受抑制的方法，已得到广泛应用。黄铜矿在水中细磨时，会吸收溶液中的氧，使表面氧化，硫离子一部分氧化成。以30克黄铜矿在密闭球磨机中磨不同的时间，测得耗氧量如下：磨矿时间，分 5 10 20 40耗氧量，毫克 2.5 3.3 3.8 4.6随着磨矿时间增长，耗所量增多。延长对矿浆的充气时间，也出现相似的情况。因此，黄铜矿在磨矿、搅拌过程中，表面会有一定程度的氧化，在表面同时存在有阴离子格阳离子Cu2+、Fe2+。考虑药剂作用时，必须顾及氧化作用及形成的上述离子。当采用易溶的黄药作捕收剂时，黄原酸离子易与矿物表面的
3、Cu2+形成牢固原吸附；采用胺酯、双黄药等作捕收剂时，就要加入磨机，使这些药剂和解离的新鲜表面接触。有时用铜盐（如硫酸铜）活化被抑制的黄铜矿。辉铜矿Cu2S，含Cu79.8%，是最常见的次生硫化铜矿物，性在脆容易过粉碎泥化。国外许多大型斑岩铜矿的铜矿物为辉铜矿，在我国以辉铜矿为主的铜矿，目前还不多。辉铜矿的捕收剂主要是黄药。它在酸性和碱性介质中，都有较好的可浮性。由于辉铜矿中铜硫结晶的晶格能较小，铜离子半径小，硫离子半径大，易于暴露受到氧化，所以辉铜矿比黄铜矿易氧化。氧化以后，有较多的离子进入矿浆。这引起铜离子的存在，会活化其他矿物，或者消耗药剂，造成选的困难。辉铜矿的抑制剂是Na2SO3、N
4、a2S2O3、K3Fe（CN）6和K4Fe（CN）6。大量的Na2S对辉铜矿也有抑制作用。氰化物对辉铜矿的抑制作用较弱，这是因为辉铜矿表面铜离子不断溶解且与氰化物作用，因而使氰化物失。只有不断加入氰化物，才能达到抑制的目的。斑铜矿CuFeS4，化学成分不固定，按分子式计算含Cu63.3%，有原生、次生两种。斑铜矿的表面性质及可浮性，介于辉铜矿和黄铜矿之间。用黄药作捕收剂时，在酸性及弱碱性介质中均可浮，当pH10以后，其可浮性下降。在强酸性介质中，其可浮性也显著变坏。容易受氰化物抑制。铜蓝CuS,分子式合理的写法是Cu2SCuS2。在铜蓝中铜和硫均有两种不同的离子，它们分别为Cu2+、Cu+和S
5、2-、。铜蓝的可浮性与辉铜矿相似。砷黝铜矿3Cu2SAs2S3，属原生铜矿。它是等轴晶系结晶，实际上不解离。有很多同分异构体。硬度小，脆性高，容易过磨泥化。砷黝铜矿中，含有与SO32-络阴离子相似的AsS33-，容易氧化。用丁黄药浮选砷黝铜矿时，最适宜的pH是1112。介质调整剂用碳酸钠比用石灰好，因为当游离CaO高于400克/米3时，对砷黝铜矿有抑制作用。在硫化钠用量较低（30毫克/升）时，由于硫化了氧化的表面，则可以改善其可浮性，但提高用量，可以完全抑制砷黝铜矿的浮选。对硫化铜矿物的可浮性，可以归纳出如下几条规律：（1）凡是不含铁的矿物，如辉铜矿、铜蓝，可浮性相似，氰化物、石灰对它们的抑物
6、作用较强。（2）凡是含铁的铜矿物，如黄铜矿、斑铅矿等，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。作用强弱的次序为：辉铜矿铜蓝斑铜矿黄铜矿。（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。结晶及嵌布过细的，比较难浮。次生硫化铜矿容易氧化，比原生铜矿难浮。黄铁矿FeS2,含S53.4%,在硫化矿中分布很广，因而经常遇到黄铁矿与其硫化矿的分离问题。黄铁矿结晶中，两个硫离子成对地组成阴离子团S22-。黄铁矿破碎时，常呈现完整的结晶，其新鲜解离面亲油疏水。在含氧的水中，氧化成存在。
7、黄铁矿表面的轻微氧化，其可浮性提高，而过度氧化，则可浮性下降。黄铁矿的表面状态，与矿浆pH有关，在强酸性（如pH=2）介质中，它的表面可能产生反应，元素硫可提高其表面疏水性。在石灰造成的强碱性介质中，黄铁矿表面罩盖有FeO（OH），可浮性受到抑制。黄铁矿的捕收剂主要是黄药，在pH小于6的介质中最易浮。用黑药作捕收剂时，对于清洗过的黄铁矿，在pH小于3.5时，才能在其表面形成疏水的罩盖。对没有清洗过的黄铁矿（矿浆中有铜、铁离子），在广泛的pH范围内，都可吸附黑药。对黄铁矿的捕收力，黑药比黄药弱。黄铁矿的矿床成因、化学组成和结晶构造，对其可浮性有很大影响。例如，S/Fe接近2，结晶完整的，往往在酸
8、性介质中易浮，在强碱介质中受石灰抑制；当S/Fe偏离2时，则可浮性降低；有些结构不完整的，在酸性介质中，可浮性变坏，在碱性介质中不受石灰抑制。被抑制的黄铁矿，可用硫降低pH进行活化，也可用碳酸钠或二氧化碳活化。活化时常加硫酸铜。磁黄铁矿Fe1-xS(x=0.10.2),容易氧化和泥化，是比较难浮的硫化铁矿物。在碱性和弱酸性矿浆中浮磁黄铁矿，要先用Cu2+离子活化，或用少量硫化钠活化，再用高级黄药捕收。磁黄铁矿的抑制剂有石灰、氰化物和碳酸钠等。在特殊情况下，可用高锰酸钾，如毒砂或镍黄铁矿与磁黄铁矿分离时，可用高锰酸钾抑制磁黄铁矿，而用硫酸铜或硫化钠活化毒砂、镍黄铁矿。磁黄铁矿在矿浆中氧化时，会消
9、耗矿浆中氧。而矿浆中的氧对硫化矿的浮选，是很重要的。矿石中有磁黄铁矿时，用黄药浮其他硫化矿，在氧与磁黄铁矿反应之前，其他硫化矿不浮，而且只有矿浆中剩余有氧，使其它硫化矿表面部分氧化，才能使它们浮游。因此，矿石中有磁黄铁矿的硫化矿浮选时，矿浆搅拌充气调节显得十分重要。磁黄铁矿的活化剂，还有硫酸铜加硫化钠、氟硅酸钠和草酸等。我国的矽卡岩型铜矿中，含硫矿物有很大一部分是磁黄铁矿。由于磁黄铁矿不易浮又兼有磁性，夹杂于磁选铁精矿中，所以它是造成铁精矿中含硫高的主要原因。白铁矿FeS2,化学成分与黄铁矿相同，但结晶不同。黄铁太为等轴晶系，白铁矿相似，但比黄铁矿好。几种硫化铁矿用黄药捕收的可浮性与黄铁太相似
10、，但比黄铁矿好。几种硫化铁矿用黄药捕收的可浮性顺序是：白铁矿黄铁矿磁黄铁矿。二、铜硫矿浮选1.铜硫矿浮选的特点 铜硫矿有两大类：一类是致密块状含铜黄铁矿（又称块矿）；另一类是浸染状含铜黄铁矿（又称浸染矿）。致密块状含铜矿的特点是，矿石中主要是黄铁矿，其含量可达5095%，脉石灰矿物很少。对于这灰矿石，往往是选出硫化物以后，尾矿便是黄铁矿精矿。如果脉石含量较低，而且以浸染状分布在脉石中。影响含铜黄铁矿浮选的主分因素有：（1）铜、铁硫化物的嵌布粒度和共生关系。一般黄铁矿的嵌布料度较组，而铜矿物特别是次有利于硫化铜矿，与黄铁矿共生密切，要磨到比较细时，才能使铜矿物与黄铁矿解离。可以利用这一特性，选出
11、铜硫混合精矿，废弃尾矿，然后将混合精矿再磨再分离。（2）次生硫化铜矿物的影响。次生硫化铜化铜物含量高时，矿浆中铜离子增多，会使黄铁矿受到活化，增加铜硫分离的困难。（3）磁黄铁矿的影响。磁黄铁矿含量高，会影响硫化铜矿物的浮选。磁黄铁矿氧化，消耗矿浆中的氧，严重时，浮选开始阶段铜矿不浮。可以加强充气来改善这种情况。含铜黄铁矿的选别方案有两种：（1）优先浮选。一般是先浮铜，然后再浮硫。对于致密块状含铜黄铁矿，浮铜时为了抑制大量的黄铁矿，要在强碱性介质中（pH=1112）进行。一般矿浆中游离CaO达到7001000克/米3。捕收剂用黄药，或黄药与黑药混用。（2）混合浮选。一般在中性介质（pH=7左右）
12、中进行浮选，矿浆中的游离CaO控制在100150克/米3左右。铜硫混合精故再分离时，为了抑制黄铁矿，再加石灰提高pH值。2.铜硫分离 实现铜硫分离，主要的方法有三种：（1）石灰法。其实质是在石灰造成的强碱性介质中抑制黄铁矿。此法多用于黄铁矿比较容易抑制的矿石。此法的缺点是，泡沫易发粘，铜精矿质量不高，设备及管道易结钙，特别对浮选柱的充气器影响最严重。图5-1是某铜硫矿选矿厂处理块矿和浸染故的原则流程。该矿同时处理两种矿石：块矿中黄铁矿占8991%，只有少量的石英、阳起石和绿泥石等脉石；浸染矿中黄铁矿占2229%，脉石是火山砾和凝灰岩。铜矿物主要是黄铜矿，有少量辉铜矿、斑铜矿和铜蓝。图5-1 某
13、铜硫矿浮选原则流程现厂的具体方案是，浸染矿铜硫混浮时，少加石灰、矿浆中游离CaO的含量，控制在100克/米3左右，用丁黄药作捕收剂，松醇油作起泡剂，得到的铜硫混合精矿，进入块矿二段磨矿前的预先分级。块矿浮铜时，加大量石灰，用量1015公斤/吨，矿浆中的游离CaO在800克/米3左右。生产实践证明，采用这种方案处理浸染矿和块矿，显示出如下优点：浸染矿由优先浮铜改为铜硫混选，节省了石灰，回收了黄铁矿；浸染矿的铜硫混合精矿，进入块矿浮选系统，节省了块矿浮选的药剂；铜的总回收率略有提高。该厂处理块矿的药方是：丁黄药100200克/吨，松醇油6070克/吨，石灰1015公斤/吨。所得指标如下：原矿品位，
14、% 精矿品位，% 回收率，%Cu 1.3521821 90S 4041.5 42 9091（2）石灰+氧化物法。它用于黄铁矿活性较大，不易被石灰抑制的矿石。氰化物污染境，是此法的缺点。铜和硫优先浮选时，常用的方案百，用石灰法或石灰+氰化物法硫浮铜。铜浮选的尾矿中，游离CaO常常达到3001000克/米3。为了降低矿浆pH，创造适合黄铁矿浮选的条件，可采用的措施有：1）黄铁矿浮选前，将矿浓缩，然后加水稀再浮选。这需要较多的浓缩设备，花费较多的新鲜水，增加浮选药剂的用量。而且浓缩机溢流，或水力旋流器溢流中硫的损失较大，有的达到40%。2）用酸降低pH，一般用硫酸，但成本较高，设备易腐蚀。也可用氟硅
15、酸活化黄铁矿。3）用CO2烟气活化抑制的黄铁矿，或用亚硫酸铁加碳酸钠。一般用量为3公斤/吨的亚硫酸铁和1公人斤/吨碳酸钠。矿浆中CaO含量高时，亚硫酸铁的用量高达在18公斤/吨。可用石灰窑排出的CO2，或用锅炉废气。CO2降低矿浆pH，按下列反应进行：试验证明，含CO21213%的烟气，加到含游离CaO500700克/米3的矿浆中，经搅拌35分钟后，可使矿浆对酚呈无色反应。烟气的消耗量为6.78.8米3/米3矿浆。采用石灰+氰化物法抑硫浮铜以后，黄铁矿的活化，除使用降低矿浆pH的手段外，还需要添加硫酸铜来活化黄铁矿。 （3）加温法。比较难分离的铜硫混合精矿可用此法来分选。加石灰的蒸气加温法，或不加石灰的蒸气加温法，都会加速黄铁矿表面的氧化，使黄铁矿受到抑制。某公司对铜硫混合精矿加温浮选的研究证明，单用蒸气加温矿浆，在温度3442范围内，可以进行铜硫分离。但对黄铁矿的抑制，比用石灰时弱一些，铜精矿品位较低。加石灰调整pH=11，再用蒸气加温度到6070，效果最好。 三、铜硫铁矿浮选 这种矽卡岩型铜矿，在我国辽宁、河北、安徽和湖北等省均有。这类矿石的特点是：一般储量较小，品位不高，铜矿物主要以黄铜矿为主，含有磁铁矿、黄铁矿和磁黄铁矿。铜硫的选出，可采用优先浮选，或铜硫混合浮选后分离的方案。目前生产中，多用优先浮选。磁铁矿用弱磁选机选
