典型氧化铅锌矿物水热硫化-浮选基础理论研究

• 作 者: 庞杰
• 出 处: 昆明理工大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 菱锌矿 白铅矿 水热硫化 浮选 硫化锌 硫化铅

中国氧化铅锌矿资源丰富,是世界上的储量大国。目前,采用常规的选矿方法对氧化铅锌矿的选别效果不理想,而冶金工艺又难以经济处理且涉及到污染环境的问题,因此长期以来没有得到合理的开发和利用。为了提高氧化铅锌矿的利用率,本论文以典型的氧化铅锌矿-菱锌矿和白铅矿为研究对象,采用水热硫化-浮选的研究思路,以硫磺为硫化剂,通过水热条件强化硫化过程,使得两种氧化矿物高效硫化,转化为可浮性更好的硫化铅锌矿物,再用传统硫化矿物的浮选方法进行回收。以菱锌矿和白铅矿为研究对象进行了水热硫化反应热力学计算。通过热力学分析,研究了两种矿物的硫化转化的反应规律,查明了有利于硫化转化的热力学条件。结果表明,以硫磺为硫化剂,菱锌矿与白铅矿在一定温度下能够和硫磺发生硫化反应生成硫化锌和硫化铅,且温度的升高有利于硫化反应的进行,说明铅锌氧化物的硫化转化在热力学上是可行的。开展了菱锌矿和白铅矿的水热硫化-浮选试验研究。结果表明,硫磺添加量、反应温度、反应时间、反应p H、搅拌速度和液固比对水热产物的浮选行为有重要影响。最佳的菱锌矿水热硫化条件为:硫与菱锌矿摩尔比为1.3、反应温度为215℃、时间为180min、p H为9左右、转速为550rpm、液固比为4:1。在此条件下,水热产物采用传统的黄药浮选法,获得锌回收率高达93%。最佳白铅矿的水热硫化条件为:硫与白铅矿摩尔比为1.0、反应温度为180℃、反应时间为120min、反应p H为9左右、转速为550rpm、液固比为4:1。水热产物采用传统的黄药浮选法,获得85%的铅回收率。铅、锌的浮选指标较好,证明水热产物可浮性较好。采用XRD、XPS、红外光谱、EPMA、吸附量和接触角等检测手段对菱锌矿和白铅矿水热硫化后产物的表面和组成进行了分析。XRD物相分析表明,当添加少量硫磺后,菱锌矿和白铅矿表面分别会生成Zn S和Pb S;EPMA分析发现,经水热高效硫化后,在矿物表面发现硫的元素含量随着硫的逐渐加入而升高,而碳、氧的元素含量逐渐消失。同时,表面都出现了一层与内部分离的硫化薄膜且随着硫的加入逐渐向矿物内部延伸。XPS分析发现,锌的产物主要由硫化锌和少量的二硫化锌、硫酸盐组成,铅的产物主要由硫化铅和少量二硫化铅、两种硫酸盐组成;同时随着硫的加入,生成的硫化矿物中S的原子浓度显著提高,而C、O的原子浓度明显降低;红外光谱分析表明了两种矿物经水热高效硫化处理后,均出现了硫化物的特征吸收峰。同时对比加入药剂前后,均出现了明显的黄药吸收特征峰,证明了浮选过程中硫化物表面有黄药的化学吸附现象发生;吸附量分析表明,随着硫磺的加入,菱锌矿和白铅矿水热产物表面吸附黄药的量逐渐增大,同时发现锌产物经活化后对黄药的吸附量明显高于未活化的矿样,而铅产物加入捕收剂后对黄药的吸附量明显高于未经捕收后的产物;接触角分析表明,随着硫的加入,水热产物的接触角逐渐增大,疏水性越来越强。同时对比加入药剂前后发现,锌产物在加入黄药的前提下经活化后的疏水性更强,铅产物加入黄药后的疏水性更强。