不同碳链长度的黄药对大厂多金属硫化矿混合浮选指标的影响

周旭日，魏宗武

（1．江西理工大学 （南昌校区）教育培训部，江西 南昌330013；2．广西大学资源与冶金学院，广西南宁530004）

大厂是我国重要的锡石多金属硫化矿基地，矿石中除含有锡石外，还含有脆硫锑铅矿、铁闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿和毒砂等多种硫化矿物。为了综合回收各有用矿物，采用了 “重－浮－重”原则流程，即先采用跳汰抛尾后磨矿，再全浮硫化矿，全浮尾矿再用摇床回收锡石，全浮粗精矿进行铅锑、锌、硫浮选分离［1］。在整个流程中，硫化矿全浮是有效回收锡石的关键。但是，由于锡石在磨矿过程中容易产生过粉碎，为了尽可能回收锡石，只能采用粗磨，这就不可避免导致硫化矿粒度较粗。长期以来，为了在粒度相对较粗的情况下，有效实现硫化矿全浮回收，采用加入大量硫酸 （6kg／t）和硫酸铜进行强化活化才能获得理想指标，对设备腐蚀严重，同时恶化了操作环境。

近年来，已有一些关于在中性和弱减性条件下浮选硫化矿的报道。刘凤霞等人采用新型捕收剂C08浮选，在弱碱性条件下实现了含金黄铁矿和毒砂的浮选，完全取消了硫酸的用量，降低硫酸铜用量［2］。王景双等人研究了巯基苯丙骈噻唑和DT08对大厂硫化矿全浮指标的影响［3］。Jianhua Chen等人报道了采用DTM捕收剂在碱性条件下浮选含金硫化矿的结果［4］。本研究考察了长碳链的黄药对大厂多金属硫化矿的捕收效果，并分析了碳链长度对黄药浮选大厂多金属硫化矿指标影响的原因。

1 试验研究方法

1.1 试样性质及来源

该矿属火山热液成因的锡石多金属硫化矿床，矿石的构造与结构比较复杂，主要有角砾状构造、条带状构造、浸染与细脉浸染状构造；网脉状结构、乳浊状结构、交代残结构等。矿石中主要有用矿物嵌布关系复杂。矿石多元素分析见表1。

表1 试验矿样化学多元素分析结果

为了接近于生产，本试验矿样取自大厂长坡选矿厂全浮给矿；为确保其代表性，根据选厂生产情况，采用多次取样，混合后构成选矿试样，每份试样干重300g。通过筛分分析，试样细度为－0．074mm粒级占65%。

1.2 试验条件及流程设计

试验在自然p H值条件下，加入硫酸铜150g／t作活化剂，黄药300g／t作捕收剂，2号油100g／t作起泡剂，考察碳链长度为5、6、7、8、9、10的黄药对浮选回收率的影响。不同碳链长度的黄药，采用人工合成。试验流程如图1所示。

图1 试验流程图

2 试验结果及讨论

2.1 黄药碳链长度对全浮的影响

图2表示不同碳链长度的黄药和全浮尾矿硫含量的关系，尾矿硫含量越低，说明硫化矿全浮越彻底。从图2可见，随着碳链长度的增加，黄药全浮硫化矿的效果变差，尾矿中的硫品位变高。这主要是因为大厂硫化矿的成分比较复杂，除了含有脆硫锑铅矿、闪锌矿外，还有黄铁矿、磁黄铁矿和毒砂等硫化矿。因此，在黄药碳原子为5时，溶解度最好，对硫化矿的捕收效果也较强，此时全浮效果最好；当随着碳原子增大时，黄药捕收能力变强，但是由于黄药的溶解度下降，溶液中有效黄药分子数减少，因此全浮效果变差；碳链长度达到9时，由于捕收能力增加超过了溶解度下降，因此，在这里出现了一个尾矿含硫较低的效果；当碳链长度达到10时，由于黄药溶解度下降已经非常显著，因此此时黄药全浮效果最差。

2.2 碳链长度对铅锑锌回收率的影响

从表2、图3可以看出，捕收剂对铅锑的捕收效果较锌高。从曲线形状来看，在烃基长度为5～8时，随着捕收剂烃基长度的增加，黄药的浮选效果呈先上升后下降的趋势。在烃基长度为8～10时，两者的曲线形状相同，都是先上升后下降。这是因为黄药碳原子为5时，虽然溶解度最好，但对铅锌的捕收能力较弱；随着碳原子增大时，黄药捕收能力变强，但黄药碳原子超过6后，由于黄药的溶解度下降，溶液中有效黄药分子数减少，因此捕收效果变差；黄药碳原子达到9时，由于捕收能力增加超过了溶解度下降，出现了铅锌回收率较好的效果。

2.3 碳链长度对脆硫锑铅矿及铁闪锌矿回收率的影响

从图4可以看出，捕收剂对脆硫锑铅矿及铁闪锌矿的捕收效果曲线不同，铁闪锌矿回收率比脆硫锑铅矿回收率高20%左右。从曲线形状来看，在烃基长度为5～8时，对于脆硫铅锑矿，随着捕收剂烃基长度的增加，高级黄药的浮选效果呈先下降后上升的趋势，而对于铁闪锌矿的浮选效果呈先上升后下降的趋势。在烃基长度为8～10时，两者的曲线形状是一样的，都是先上升后下降。在硫酸铜用量150g／t的条件下，烃基长度为9的黄药对于脆硫铅锑矿的捕收效果最好，烃基长度为7的黄药对铁闪锌矿的捕收效果最好。

本实验中，铁闪锌矿、磁黄铁矿等硫化矿是经过铜离子活化的，而脆硫铅锑矿不能被金属盐活化。铜离子在被活化的硫化矿矿物表面发生复分解反应，形成活化膜，吸附在药剂分子表面，从而目的矿物被浮起。铁闪锌矿、磁黄铁矿等硫化矿与铜离子发生反应的化学反应式，分别为：

从化学的观点看，Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋的半径分别为0．72nm、0．74nm、0．8nm，Cu2＋、Zn2＋二者较相近，而且CuS的溶度积为10－45，ZnS的溶度积为10－23，FeS的溶度积为4×10－19，所以在ZnS表面最容易生成CuS。铁闪锌矿首先被活化，继而磁黄铁矿等其他硫化矿被活化。由于脆硫铅锑矿不能被金属盐活化，而活化后的铁闪锌矿和磁黄铁矿等具有较好的可浮性，更容易附着在黄药上。所以，在烃基长度为5～7时，铁闪锌矿的回收率随着烃基长度的增加而提高，脆硫铅锑矿的回收率则呈下降趋势。而且，由于铁闪锌矿的可浮性高于脆硫铅锑矿的可浮性，被活化的铁闪锌矿的回收率要高于脆硫铅锑矿的回收率。

图2 高级黄药烃基长度对尾矿硫含量的影响

图3 黄药烃基长度对铅锑锌回收率的影响

图4 高级黄药烃基长度对脆硫铅锑矿及铁闪锌矿回收率的影响

表2 不同碳链长度的黄药对铅锑锌回收率的影响

2.4 碳链长度与捕收性能的关系分析

同系列捕收剂的捕收性能，主要与烃基的长度有关，烃基长度对下面三方面有影响［5］：

（1）捕收剂烃基疏水自由能与烃基碳数的关系为：浮选药剂分子的疏水自由能随碳链长度增加而直线增加，可表示为：ΔG0＝nφ。式中，ΔG0为烃基疏水自由能；φ为烃链中每个－CH2－对药剂分子疏水自由能的贡献；n是烃链长度。

（2）捕收剂的溶解度Sn与烃基碳数的关系为：烃基越长，浮选捕收剂的溶解度越低，因而捕收效果越差。可表示为：lg Sn＝m－0．6284n。式中，m是与捕收剂化合物类型有关的常数。

（3）金属离子与药剂作用的溶度积常数与烃基碳数的关系为：烃基越长，矿物与药剂分子作用的溶度积常数越小，矿物在药剂分子表面的吸附就越牢固，药剂捕收能力就越强。可表示为：p Ksp＝a＋blgn。式中，Ksp是金属离子容度积常数；a、b值是与药剂和金属离子种类有关的常数。

3 结论

受捕收剂烃基疏水自由能、捕收剂的溶解度、金属离子与药剂作用的溶度积等因素的影响，捕收剂的捕收效果与捕收剂的烃基长度不是正比关系，而是曲线关系。在相同条件下，烃基长度为9的黄药、对多金属硫化矿混合浮选的效果最好，烃基长度为10时的捕收效果最差。同一捕收剂对于不同的矿物浮选效果也是不同的，且受铜离子活化影响，锑回收率要高于铅回收率，而铅锑回收率要高于锌回收率。

［1］ 张俞明，杨奕旗，邬清平．大厂锡石多金属硫化矿浮选分离的实践与探讨 ［J］．矿产保护与利用，1999，8（4）：32－33．

［2］ 刘凤霞，韦根远，陈建华，等．新型捕收剂C08在六梅金矿的应用 ［J］．黄金，2009，30 （3）：47－50．

［3］ 王景双，陈建华，魏宗武，等．大厂多金属硫化矿无硫酸浮选捕收剂试验研究 ［J］．金属矿山，2008 （12）：152－156．

［4］ Jianhua Chen，Ye Chen，Zongwu Wei，Fengxia Liu．Bulk flotation of auriferous pyrite and arsenopyrite by using tertiary dodecyl mercaptan as collector in weak alkaline pulp［J］．Mineral Engineering，2010 （07）．006．

［5］ 王淀佐，蒋玉仁，林强．选矿与冶金药剂分子设计 ［M］．长沙：中南工业大学出版社，1996：23－24．