絮凝浮选氧化铅锌矿的理论与实践

韩文静（永城职业学院，河南 永城 476600）

絮凝浮选氧化铅锌矿的理论与实践

Theory and practice of flocculation-flotation of lead-zinc oxide ore

韩文静（永城职业学院，河南 永城 476600）

研究了絮凝浮选分选细粒有用矿物的理论，包括分散细矿粒、加入有效絮凝剂、使氧化锌矿泥的粒度增大、可浮性增强；添加特效吸附捕收剂使矿粒表面疏水，强烈搅拌矿浆使有用矿粒选择性絮凝。根据试验结果讨论了影响絮凝浮选过程的参数，介绍了应用絮凝浮选分选细粒氧化铅锌矿的实践。

絮凝；浮选；颗粒；氧化铅锌矿

1 前言

氧化铅锌矿石是提取铅、锌、镉、银等金属的重要基础原料，我国氧化铅锌资源分布集中，储量大，主要分布在西南、西北两大铅锌基地。絮凝浮选是一种分选细粒有用矿物的有效方法。应用粗颗粒与细颗粒相互作用中粗颗粒起的助凝作用，确定产生浮选氧化铅锌选择性较高的絮凝剂和较佳调浆速度。

2 基本原理

浮选氧化铅锌矿比浮选其他氧化矿更为困难的原因有：①通常氧化铅锌矿石受到天然蚀变、风化等作用，含有大量可溶性盐和粘土矿泥，严重影响浮选过程。②氧化铅锌矿性脆，呈极细粒与其它氧化矿物和脉石矿物嵌布，浮选过程复杂化，难于控制。③氧化铅锌矿物质组成复杂，浮选作业控制困难。可溶盐不仅凝聚矿泥，且与碳酸根离子作用生成碳酸钙沉淀，覆盖在矿物表面，妨碍了氧化铅锌的浮选。

絮凝浮选作为新手段可解决氧化铅锌矿浮选过程精矿品位低、回收率不高的情况。在絮团浮选过程中，对具有天然疏水性矿粒或吸附有特种表面活性剂而具有疏水性的矿粒进行强烈搅拌可发生选择性絮凝，可通过添加少量非性油强化絮凝过程。采用对氧化铅锌矿选择性较高的絮凝剂，应用复合活化疏水聚团工艺[1]，综合回收细粒铅锌，降低药耗，提高金属回收率。

总的技术路线为：控制有效分散→药剂、机械、乳化等复合活化→造成微细粒氧化锌矿粒的疏水聚团→聚团与分散脉石的浮选分离。以上过程除第一步外，均是在优化几何因素的高搅拌槽中进行。

2.1 矿粒的控制分散

要实现氧化锌矿物良好浮选效果，必须使矿浆处于良好的分散状态，控制脉石细泥的选择性亲水。含钙镁矿物（白云石、方解石等）与氧化锌矿物（菱锌矿等）表面性质相近，浮选分离困难。因此应通过有效手段实现矿浆的分散，减少对目的矿物的影响，尽可能降低氧化锌精矿中钙镁铁的含量。

互凝是一种非选择性聚团，为了有效实现微细颗粒的分散，必须互凝。在浮选过程中，机械搅拌分散是主要的物理分散方法。此外振动和超声波物理分散法也有良好的分散效果，但大规模使用要消耗大量能量，在经济上不合算。化学分散是生产中广泛使用的分散方法。加入分散剂，改变颗粒与水以及不同颗粒之间的相互作用，导致体系分散[2]。

2.2 选择性絮凝原理

钙、镁、钛矿物溶解出的Ca2+、Mg2+、Fe3+金属离子及碳酸盐矿物表面亲水性是造成浮选困难的主要原因，溶液中的金属离子能使高pH值条件下的氧化锌矿物表面电性为正，使同为阳性的胺类捕收剂降低捕收效果。另外这些离子对药剂的消耗也是非常有害的。活化的目的是消除这些因素的影响，造成良好的矿浆条件使Ca2+、Mg2+、Fe3+形成Ca（OH）2、Mg（OH）2、Fe（OH）3等沉淀物或加络合剂络合这些离子。加入表面活性剂、螯合剂使亲水的碳酸盐矿物表面疏水。细粒浮选体系中，由于各种浮选剂的加入，使得有些矿物表面强烈亲水，有些矿物表面强烈疏水。矿粒间及矿粒与气泡间的相互作用，除了静电能和范德华能外，还存在水化排斥能及疏水吸引能，并对颗粒间相互作用起主导作用。矿物表面间存在界面极性相互作用，这种作用是亲水矿粒间水化排斥作用及疏水矿粒间疏水吸引的主要原因[3]。而加入优良絮凝剂使矿物细颗粒能迅速团聚成紧密的大颗粒，而不是疏松和溶胀的浮肿大颗粒。邱冠周研究粗粒对细粒凝聚的影响包括三种机理:载体作用——粗粒作为载体，背负细粒；中介作用——粗粒作为中间体，粘附在粗粒上的部分细粒聚集体脱附或裂解成中间粒级聚集体；助凝作用——粗粒运动边界层小漩涡提高细粒凝聚速率，使细粒形成中间粒级聚集体。因此要通过控制搅拌强度，使颗粒雷诺数与助凝作用最佳。

机械活化疏水聚团浮选是实现选择性絮凝的有效手段。作用过程和作用机理为：将颗粒的疏水聚团部分地或全部移出搅拌槽，在适当的机械活化装置中借助机械的和（或）刚性介质的瞬间高速推动作用，使疏水矿粒及油粒在短时间内获得更大的瞬时相对运动能，越过势垒实现粒间接触并完成聚团——破裂动力学优化过程，形成疏水聚团体，同时借助乳化剂和机械活化装置两者的作用降低过程中乳化极性油的用量，而后聚团体和分散矿粒移出机械活化装置，以适当的分离方式实现分选。浮选体系中，强烈搅拌的矿浆对颗粒间的碰撞与凝聚、分散行为产生重要影响，流体动力学条件起着重要的作用。由粗粒运动尾迹漩涡对细粒凝聚速率提高的情形称为粗粒的助凝作用。需要缩短高速强裂剪切搅拌时间，使搅拌时间控制在10分钟内。

3 絮凝浮选氧化铅锌矿实验

3.1 氧化铅锌矿石特性

河南省方城县四里店铅锌矿，属于深度氧化贫铅富锌矿石，难于浮选。锌氧化率92.3%，铅氧化率90.4%，原生矿泥18.6%；硫化矿物少，占总量的0.55%，黄钾铁钒钒类矿物和褐铁矿占9.3%，异极矿、硅锌矿等硅铝酸盐矿物4.8%，白铅矿、菱锌矿等碳酸盐矿物9.73%。32.17%的锌在异极矿、硅锌矿等矿物中，4.16%在褐铁矿、黄钾铁钒中。化学分析结果如表1。

表1 矿石化学成分分析结果 %

3.2 实验设备及过程

采用硫化—黄药法选铅，加入Na2S(1.5kg/t)，硫化铅+易浮氧化铅—硫化锌—氧化锌矿物依次浮选，先铅后锌优先浮选。流程为：一段磨矿，细度75%-0.074mm，2次铅粗选，2次铅扫选；4次铅精选，铅尾不脱泥；2次锌粗选，2次锌扫选，3次锌精选。

试验为中型规模，采用的搅拌装置为40m3搅拌槽，搅拌速度达3 000r/min。用六偏磷酸钠水玻璃组合(2∶l)（0.35kg/t）作为分散剂进行矿浆的控制分散，将胺（0.45kg/t）与煤油（1.4kg/t）制成乳浊液减少矿浆中的溶盐离子，尽可能消除钙、镁、硫酸及碳酸离子对矿物表面污染；采用乙烯基磺酸改性的低分子量丙烯酸作氧化铁矿物抑制剂；加入活性剂选择性增加矿物表面疏水程度；加入MA-BK组合捕收剂；实现目的矿物聚团与分散矿石的分离。采用两种絮凝剂(马铃薯淀粉、羧甲基玉米淀粉)进行对比试验，搅拌速度分别采用（1 500、2 000、2 500、2 800、2 900r/min）进行浮选。需缩短高速强裂剪切搅拌时间，搅拌时间为8分钟。

3.3 实验结果与讨论

为了研究絮凝对氧化铅锌矿浮选的影响，分别在不同搅拌速度、不同絮凝剂条件下进行了闭路试验。表2为应用马铃薯淀粉时搅拌速度对浮选指标的影响。从表2中可以看出，随着调浆速度的提高，锌精矿、铅精矿的品位、产率、回收率均随之提高。也就是说在相同絮凝剂情况下，调浆速度越高越有利于浮选。表3为应用羧甲基纤维素时搅拌速度对浮选指标的影响，从表3中可以看出，随着调浆速度的提高，锌精矿、铅精矿的品位、产率、回收率均随之提高。也就是说在相同絮凝剂情况下，调浆速度越高越有利于浮选。由表2和表3可知，相同调浆速度下使用羧甲基纤维素的锌精矿、铅精矿的产率、品位、回收率大于使用马铃薯淀粉时所获得的相应的参数。

表2 使用马铃薯淀粉时搅拌速度对浮选指标的影响

表3 使用羧甲基纤维素时搅拌速度对浮选指标的影响

羧甲基纤维素絮凝氧化铅锌矿泥颗粒大小明显高于马铃薯淀粉絮凝所得的氧化铅锌矿泥，而粗粒运动过程中，一方面消耗了部分动能，另一方面使大尺度漩涡部分能量向小尺度漩涡转移。由粗粒运动形成的小尺度漩涡将大大地提高微细粒级的凝聚速率，理论上可用颗粒雷诺数作判据[4]。相同颗粒大小，调浆速度越大，颗粒雷诺数Re愈大，颗粒在紊流中运动尾迹产生固定的漩涡，使微细粒碰撞凝聚，形成中间粒级。随着Re的增加助凝作用越明显。

试验结果应用于生产，锌回收率提高幅度明显，锌回收率达到64%，且锌品位能保证在30%以上，锌精矿中含硅量降低，总的药剂成本降低5%～10%。

4 结语

絮凝浮选理论是高分子化学、已有的疏水聚团热力学和动力学理论、现代流体力学、流体动力学等学科的交叉，不仅要考虑浮选矿浆体系中各项表面化学作用因素，还要考虑矿浆体系的流体动力学因素，实践证明：选择羧甲基纤维素为絮凝剂，控制搅拌强度，使颗粒雷诺数与助凝作用增大，对于降低氧化铅锌矿石的选矿成本、提高选别指标具有重要的意义。

[1]罗 琳.微细粒氧化铅锌矿复合活化疏水聚团浮选分离新工艺[J].国外金属矿选矿，2000，（12）:9.

[2]汪淑慧.辐射分选的新进展[J].矿冶，1998,17(2):93-101.

[3]胡岳华,邱冠周,王淀佐.细粒浮选体系中界面极性相互作用理论及应用[J].中南矿冶学院学报,1993，24(6):749-754.

[4]邱冠周，胡岳华，王淀佐.细粒浮选体系中粗粒效应理论与应用[J].中南矿冶学院学报，1993，24(6):746-747.

TD923+.3

B

2010-06-07

韩文静（1985-），女，河南永城人，讲师，从事矿山机电方面的教学研究工作。

Abstract:The theory of separating fine valuable mineral by flocculation-flotation is studied.The study includes dispersing the fine mineral particles,adding the effective flocculating agent to increase the size of zinc oxide slime and enhance the floatability,add⁃ing collector with specific absorption to get hydrophobic surface of particle,and strongly mixing the pulp to reach selectively floccu⁃lation of valuable particle.The parameters affecting flocculation flotation process are discussed according to the test results,and separating methods of fine lead-zinc oxide ore by flocculation-flotation is introduced.

Key words:flocculation;flotation;particle;lead-zinc oxide ore

1672-609X（2011）01-0022-03