辰砂浮选中硫酸铜活化剂作用研究

戴湘武

(长沙有色冶金设计研究院有限公司,湖南长沙 410011)

辰砂浮选中硫酸铜活化剂作用研究

戴湘武

(长沙有色冶金设计研究院有限公司,湖南长沙 410011)

根据国内三大汞矿几十年的生产实践和相关统计数据,对硫酸铜在辰砂(HgS)浮选中的活化作用和实际效果进行了分析研究,并对硫酸铜活化剂在有色金属矿浮选中的常用性和普遍性提出了新的看法和见解。

辰砂;浮选;活化剂;硫酸铜

新晃汞矿、贵州汞矿、务川汞矿是湘黔汞矿带上的三个矿山,该矿带工业类型为“万山型”。其中,新晃汞矿位于矿带的东部,贵州汞矿位于矿带的中部,务川汞矿位于矿带的西部,均属于低温热液岩浆矿床,而以贵州汞矿的产量最大。本文对这三个矿山的矿石性质、浮选生产工艺、主要技术指标、选矿药剂制度及消耗等进行对比,分析研究辰砂(HgS)浮选中硫酸铜活化剂的作用与效果。

1 新晃汞矿的矿石性质与生产工艺及指标

1.1 矿石性质及生产流程

新晃汞矿酒店塘矿区为低温热液岩浆后期矿床,主要有用矿物为辰砂、自然汞,伴生金属矿物有黄铁矿、辉锑矿、雄黄、闪锌矿;脉石矿物主要有白云石,其次是石英、重晶石、方解石。辰砂是该矿矿石中唯一有回收价值的矿物。将矿石磨到＜0.07 mm粒度占78%时,辰砂基本达到单体解离。

新晃汞矿酒店塘矿区有两座小型选厂。其中酒店塘选厂建于1963年,处理能力为50 t/d,磨矿粒度＜0.07 mm占65%,浮选流程为一粗一精二扫选,药剂制度为乙黄药作捕收剂,硫酸铜作活化剂,二号油作起泡剂,水玻璃作矿泥分散剂。1974年以后,该选厂的所有生产工艺和流程均基本未变,仅就药剂制度进行了调整,即在生产中停用了硫酸铜和水玻璃而只添加乙黄药和二号油两种药剂。

安坡选厂1975年扩建成日处理矿石120 t的重-浮联合流程选厂,浮选作业段的磨矿粒度为＜0.07 mm占80%,浮选作业为一粗一精三扫选,采用乙黄药和二号油两种药剂。

1.2 浮选作业生产指标及药剂消耗指标

酒店塘选厂和安坡选厂的浮选作业生产指标分别列于表1和表2,其药剂消耗指标则分别列于表3和表4。

表1 酒店塘选厂浮选作业生产指标%

表2 安坡选厂浮选作业生产指标%

表3 酒店塘选厂药剂消耗指标g/t

表4 安坡选厂药剂消耗指标g/t

2 贵州汞矿的矿石性质与生产工艺及指标

2.1 矿石性质及生产流程

贵州汞矿为低温热液似层状整合类型矿床,单一辰砂型汞矿石,主要金属矿物为辰砂,伴生金属矿物有少量黄铁矿、辉锑矿、闪锌矿;脉石矿物主要为白云石、石英、方解石和极少量云母、长石和高岭土。辰砂是该矿矿石中唯一有回收价值的矿物。

贵州汞矿二坑选厂是日处理矿石300 t的重-浮联合流程选厂,浮选作业段的磨矿粒度为＜0.07 mm占75%,浮选作业为一粗二精三扫选,采用乙黄药、二号油和硫酸铜三种药剂。

2.2 浮选作业生产指标及药剂消耗指标

二坑选厂的浮选作业生产指标和药剂消耗指标分别列于表5和表6。

表5 二坑选厂浮选作业生产指标%

表6 二坑选厂药剂消耗指标g/t

3 务川汞矿的矿石性质与生产工艺及指标

3.1 矿石性质及生产流程

务川汞矿是低温热液断裂型整合层带状单汞型矿,矿石品位低,含汞在0.1%～0.2%之间。该矿区的矿石类型简单,全为碳酸盐矿石,仅局部地段见硅质碳酸盐矿石。根据辰砂产出状态,矿石基本可分为两种主要类型:稀疏浸染状辰砂碳酸盐矿石占总矿量的85%左右,其余约15%为脉状辰砂碳酸盐矿石,且两种类型矿石的矿物组成基本相似。该区矿石中主要金属矿物为辰砂,其他矿物含量甚微;脉石矿物主要以方解石和白云石为主,其次为重晶石和石英。

务川汞矿浮选作业段的磨矿粒度为＜0.07 mm占75%～80%,浮选作业为一粗二精三扫选,采用乙黄药、二号油和硫酸铜三种药剂。

3.2 浮选作业生产指标及药剂消耗指标

务川汞矿浮选厂的浮选作业生产指标和药剂消耗指标分别列于表7和表8。

表7 务川选厂浮选作业生产指标%

表8 务川选厂药剂消耗指标g/t

4 对比与分析

4.1 主要情况对比

1.新晃汞矿酒店塘矿区酒店塘选厂在辰砂的浮选工艺中,于1973年前使用了活化剂硫酸铜,而1974～1976年在不改变设备和工艺情况下,停用了活化剂硫酸铜(参见表3)。由表1数据计算可得, 1972～1973年使用活化剂硫酸铜时,其平均浮选回收率为91.50%;当1974～1976年停用活化剂硫酸铜后则提高到了92.81%,即平均浮选回收率不仅没有降低,反而还提高了1.31%。

2.新晃汞矿安坡选厂与酒店塘选厂所选矿石的性质基本相同,使用药剂也相同(参见表1～表4)。与酒店塘选厂相比,安坡选厂只是将磨矿粒度＜0.07 mm比例提高了15%,并在工艺上增加了一次扫选,而由表1和表2数据计算可知,其平均选矿回收率为94.74%,较前者(92.82%)提高了1.92%。

3.贵州汞矿、务川汞矿、新晃汞矿的矿型同为工业类型“万山型”,其矿石性质基本接近;在选矿工艺方面,其磨矿粒度、粗选扫选次数也基本一致,前两矿的工艺中仅多了一次精选,药剂用量与后者相比,乙黄药的平均消耗略高。但贵州汞矿、务川汞矿在浮选中均使用了硫酸铜作活化剂,而由表1、表2与表5、表7的数据对比可知,其选矿回收率反而比新晃汞矿1974～1976年停用活化剂硫酸铜后的要低。

4.2 基本原因分析

1.辰砂的化学性质稳定,不易氧化,不溶于水,也不溶于酸和碱溶液。辰砂具有良好的天然可浮性,并极易被黄药捕收。新晃汞矿酒店塘矿区的矿石性质简单,辰砂不与其他金属矿物共生,磨矿后基本达到了单体解离,故在辰砂浮选时可不添加硫酸铜活化。

2.乙黄药与汞生成黄原酸汞的溶度积为10-52,乙黄药与铜生成的黄原酸铜溶度积为10-38～10-44。根据浮选化学吸附理论,捕收剂离子与金属离子形成的捕收剂金属盐溶度积越小,吸附越易发生,其浮选效果越好。照此理论推理,汞比铜易浮。因此,在辰砂浮选时加入硫酸铜,会使部分辰砂表面形成硫化铜薄膜,其可浮性下降,所以使浮选回收率反而降低。

3.加入硫酸铜时游离的铜离子与黄原酸离子形成黄原酸铜,消耗了部分黄药,这也是黄药消耗增高的原因之一。

4.虽然硫酸铜对辰砂无显著活化效果,但并非所有的汞矿石都不需添加硫酸铜作为活化剂。对于辰砂与闪锌矿、黄铁矿、辉锑矿等矿物共生,或以浸染状存在并且难以达到单体解离的汞矿石,仍可使用硫酸铜活化剂,但此时的活化机理不是活化辰砂,而是活化闪锌矿、黄铁矿、辉锑矿等金属矿物,并以这些矿物作为载体,达到回收辰砂的目的。

5 结 语

新晃汞矿、贵州汞矿、务川汞矿因资源枯竭而先后关闭,本文所选用的资料系其正常生产期间的数据。通过这三个汞矿相关历史资料的比较分析,对于辰砂为唯一有回收价值的硫化汞矿石,且辰砂又不与黄铁矿、闪锌矿、辉锑矿等金属矿物共生,磨矿后易达到充分的单体解离,自然汞含量极微,矿物组成成分简单的这类矿石,几十年的生产实践经验已证明辰砂浮选时不添加硫酸铜是合理的,这一研究分析结果,可为辰砂浮选的生产和科研提供技术指导。

[1] 新晃汞矿编志办公室.新晃汞矿志[M].新晃:新晃汞矿编志办公室,1983.

[2] 《选矿设计手册》编委会.选矿设计手册[M].北京:冶金工业出版社,1988.

Abstract:Based on the production practice and related statistics of three main domestic mercury mines in the decades,the activation of copper sulfate and the actual results are analyzed during the cinnabar(HgS)flotation.The new views and insights are presented on the common nature and universality of copper sulfate as the activator in non-ferrous metal ore flotation.

Key words:cinnabar;flotation;activator;copper sulfate

Research on the Role of Copper Sulfate Activator during Cinnabar Flotation

DAI Xiang-wu

(Changsha Engineering and Research Institute Ltd.of Nonferrous Metallurgy,Changsha410011,China)

TD923.14

A

1003-5540(2012)03-0014-03

2012-03-16

戴湘武(1953-),男,工程师,主要从事汞矿生产技术与管理工作。