利用同分异构化学原理研究浮选药剂Y-89的同分异构体甲基异戊基黄药

李西山,朱一民

(1.湖南辰州矿业有限公司,湖南沅陵 425700;2.湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

利用同分异构化学原理研究浮选药剂Y-89的同分异构体甲基异戊基黄药

李西山1,朱一民2

(1.湖南辰州矿业有限公司,湖南沅陵 425700;2.湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

Y-89是一种高级黄药,由甲基异丁基甲醇(MIBC)与氢氧化钠和二硫化碳合成,在我国得到广泛推广应用,它有多种同分异构体,具有相同的分子式和相同的官能团,它们的物理性质和化学性质应十分相似,药剂的浮选性能是它们化学性质和物理性质的集中反映。这种论点,被称之为浮选药剂的同分异构原理。甲基异戊基黄药的出现,证明这种论点是正确的。文章讨论了甲基异戊基黄药的浮选性能,试验结果证明其相当Y-89高级黄药。

Y-89;甲基异戊基黄药;丁基黄药;异丁基黄药;复合黄药;硫化铜矿浮选

Y-89捕收剂浮铜能提高铜精矿中金回收率,是江西德兴铜矿于1998年首先报导[1]。1999年用来浮选湖北铜录山原生矿[2],与丁基黄药对比,铜精矿指标大体相当,而铜精矿中金品位提高1.39 g/t,金回收率提高5.39%;用来浮选望山金矿矿石[3],金回收率提高3.07%,同时降低了捕收剂消耗。后来Y-89已发展成系列产品,除Y-89外,还有 Y-89 -3、Y-89-5等。Y-89与丁黄药浮选金银对比试验结果表明[4]:Y-89对金银的捕收能力优于丁黄药,浮选精矿的金银品位和回收率均有明显的提高。Y-89-5做捕收剂浮选鸡笼山金矿矿石小型试验结果表明[5]:它的适应性强,比原用的丁铵黑药捕收剂效果好,金精矿品位提高0.57 g/t,铜品位提高0.73%,金回收率提高 4.79%,铜回收率提高0.63%。工业试验和生产结果对比表明[6]:黄金回收率提高1.48%,铜回收率提高0.69%,同时能有效地降低药剂费用0.38元/t原矿。用Y-89-3代替传统用的丁基黄药浮选湘西金矿效果好,在提高金锑精矿品位和回收率的同时,大幅度提高金回收率[7]。经一个月的生产实践表明[8]:金回收率提高2.89%,并降低捕收剂用量,金锑捕收剂单项成本降低0.58元/t原矿,有明显的经济效益。新桥硫铁矿属低铜、高硫复杂铜硫矿石,采用 Y-89作捕收剂,石灰和硫化钠作抑制剂和氧化铜硫化剂的抑硫浮铜生产实践表明:在铜精矿合格的前提下用它代替丁黄药和丁铵黑药,铜回收率提高了4.82%[9]。

Y-89和其它黄药一样,不但可以浮铜还可以浮选铅锌等矿物,例如某选厂处理锡石多金属硫化矿物,用Y-89代替异丁基黄药作全硫浮选捕收剂试验和生产,结果表明:新捕收剂 Y-89-6黄药比异丁基黄药捕收力强,浮选速度快,硫的脱除率高,有利于缩短浮选时间,提高浮选机的处理量[10],这十年来Y-89得到广泛推广使用。

1 甲基异戊基黄药的结构与合成

1.1 甲基异戊基黄药是 Y-89的同分异构体

Y-89在很长一段时间均用代号表示,一般人不知道它的结构,直到2006年才有文献报导[11]:Y -89主要成分是用甲基异丁基甲醇与二硫化碳和氢氧化钠合成的六碳醇黄药,它与甲基异戊基黄药为同分异构体。它们的分子式和结构式表示如下:

1.2 甲基异戊基黄药的合成

与合成一般黄药的原理和操作相似。用甲基异戊醇、氢氧化钠、二硫化碳为原料合成,其中甲基异戊醇可以从杂醇油分溜而得,二硫化碳和氢氧化钠均为工业品。合成反应的配料比为醇∶氢氧化钠∶二硫化碳的摩尔比为1.1∶1.1∶1.2为好。先将甲基异戊醇和二硫化碳加入混捏机中搅拌,然后分批加入粉状氢氧化钠使反应进行,用加入氢氧化钠的速度控制反应温度在20～25℃之间,反应后高峰温度可升到35℃。反应时间每槽3.5 h左右,反应后冷却到20℃以下便可出料。上述反应过程与制丁基黄药相似,反应式如下:

所得产品含甲基异戊基黄药83%～84%,转化率在85%～86%。产品质量稳定,贮存6个月后分析无明显变化,故可存贮6个月以上。甲基异戊基黄药可与其它黄药混合使用称为复合黄药(或称混合黄药)。

2 甲基异戊基黄药对铜矿石的浮选性能

2.1 试样性质

试样中金属矿物主要有黄铜矿、磁黄铜矿、磁铁矿、黄铁矿、闪锌矿、菱铁矿;脉石矿物主要有硅镁石、石榴子石、透辉石、透闪石、蛇纹石、滑石、石英、硬石膏等。黄铜矿和脉石关系密切以中细粒嵌布为主,粗中细微粒及不均匀嵌布,铜物相分析结果列于表1。

表1 铜物相分析结果[12] %

2.2 浮选试验流程

选矿小型试验以相同矿样在粗选开路流程中,做不同药剂的同等条件试验对比,磨矿细度-0.074 mm占75%,起泡剂松醇油用量80 g/t。

2.3 不同药剂条件下浮选性能对比

丁基(异)黄药是铜矿物浮选常用黄药,故采用该黄药作参比药剂来评价甲基异戊基黄药及复合黄药的浮选性能。根据矿石的浮选性质,仅做了必要的捕收剂用量和pH值的条件试验。对比试验结果列于表2。

表2 甲基异戊基黄药及复合黄药与丁基(异)黄药对比试验结果[12]

由表2试验结果可知:(1)在自然pH值条件下,甲基异戊基黄药、复合黄药与丁基(异)黄药相比,回收率及精矿品位均高于丁基(异)黄药,甲基异戊基黄药优于其复合黄药;(2)在pH=9的条件下,甲基异戊基黄药及复合黄药性能略高于丁基(异)黄药,复合黄药优于甲基异戊基黄药;(3)在pH=11的条件下,甲基异戊基黄药及复合黄药明显优于丁基(异)黄药,复合黄药明显优于甲基异戊基黄药。

综上所述,甲基异戊基黄药及其复合黄药的捕收能力和选择性均优于丁基(异)黄药,复合黄药优于甲基异戊基黄药。

3 结 语

根据Y-89是甲基异戊基黄药的同系列同分异构体,它们有相同的分子式,有相同的捕收剂官能团,是烷基异构。它们有十分相似的捕收性能。Y-89对硫化铜矿的捕收性能比丁黄药好,因此能得到广泛的推广使用。甲基异戊基黄药、甲基异戊基复合黄药、正丁基黄药、异丁基黄药浮选铜矿石的对比试验结果表明:甲基异戊基黄药与甲基异戊基复合黄药的结果都比丁基黄药和异丁基黄药的指标高,实践证明用同分异构原理的观点寻找新浮选药剂是可行的。

[1] 江西德兴铜矿.新型黄药可提高金回收率[J].黄金,1993, (8):51.

[2] 丁大森,顾冕.应用Y-89提高铜录山原生矿分选指标的研究[J].有色金属(选矿部分),1999,(5):27-29.

[3] 段风梅.Y-89系列捕收剂选金试验及实践[J].黄金,1999, (9):41-45.

[4] 钱述武,王军民.Y-89捕收剂提高金银回收率的研究[J].化工矿物与加工,2001,(9):5-7.

[5] 丁大森.应用Y-89-5提高鸡笼山金矿选别指标的研究[J].有色金属(选矿部分),2001,(3):27-33.

[6] 欧阳才贵.应用捕收剂Y-89-5提高鸡笼山金铜选矿回收率的实践[J].黄金,2001,(2):31-35.

[7] 丁大森,李希山,彭子宜,等.Y-89-3黄药提高湘西金矿金锑回收率的研究与应用[J].黄金,2001,(5):35-37.

[8] 罗惠华,罗廉明,王玉林.Y-89捕收剂选金铜的试验研究[J].金属矿山,2001,(3):30-32.

[9] 王军民.Y-89在新桥矿选铜厂的应用实践[J].化工矿物与加工,2002,(9):19-20.

[10]向平,王熙,周泰来.Y-89黄药用作锡石多金属硫化矿全硫浮选捕收剂[J].矿冶,2002,(3):39-43.

[11]盛忠义,邱廷省.Y-89高效捕收剂对难选铜硫矿石浮选作用研究[J].有色金属(选矿部分),2006,(4):44-46.

[12]朱继生.新型甲基异戊基复合黄药研制及其浮选性能评价[J].有色金属(选矿部分),2006,(5):47-49.

Use the Isomeric Chemistry Principle to Study the Isomer of Flotation Reagent Y-89-Methyl Iso-penty Xanthate

LI Xi-shan1,ZHU Yi-min2

(1.Hunan Chenzhou Mining Company,Yuanling425700,China; (2.Hunan Research Institule of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

Y-89 made up of methyl isobutyl alcohol(MIBC),sodium hydroxide and carbon disulfide is an advanced xanthate,which is widely used in China.It has a variety of isomers,with the same molecular formula and the same functional groups,so their physical properties and chemical properties should be very similar.The flotation performance of reagents is the concentrated reflection of their chemical properties and physical properties.We call this argument as flotation reagents isomeric principle.The emergence of methyl iso-penty xanthate proves that this argument is correct.This article discusses the flotation performance of the methyl iso-penty xanthate, and the test results show it is the equivalent of Y-89 advanced xanthate.

Y-89;methyl iso-penty xanthate;butyl xanthate;iso-butyl xanthate;composite xanthate;copper sulfide flotation

TD923+.1

A

1003-5540(2010)02-0019-03

李西山(1966-),男,高级工程师,主要从事选矿技术研究与应用工作。

2009-12-16