硫化矿磨矿-浮选体系中的氧化-还原反应与原生电位浮选
作者： 顾帼华
出版时间：2005-01-28
出版社：高等教育出版社
- 高等教育出版社
- 9787040139747
- 1
- 254035
- 平装
- 32开
- 2005-01-28
- 170
- 208
在铅锌铁复杂多金属硫化矿浮选电化学研究基础之上，利用在磨矿-浮选矿浆中已经存在的多种氧化-还原反应形成的化学环境，实施电位调控浮选。这种利用矿浆中固有的电化学行为引起的电位变化，通过调节传统浮选操作因素达到电位调控并改善浮选过程的工艺，称为“原生电位浮选(Originpotential Flotation，OPF)”，区别于采用外加电极或使用氧化还原药剂调控电位的电位调控浮选(Electropotential Control Flotation，EPCF)技术。原生电位浮选工艺有两个要点:一是主要调节和控制包括矿浆pH、捕收剂种类、用量及用法、浮选时间以及浮选流程结构等在内的传统浮选操作参数;二是不采用外加电极、不使用氧化还原药剂调控电位。这两点为该工艺在现有浮选体系中的实际应用及推广创造了条件。原生电位浮选的主要科学内涵和技术关键在于:将传统浮选过程控制参数与矿浆原生电位(Eop)结合起来，从浮选电化学的角度分析、研究矿浆原生电位对浮选过程的影响，并从中寻找各因素之间的最佳匹配方案，从而确立最佳浮选条件，包括经济合理的药剂制度、矿物最佳疏水浮选条件及分离选择性，以保证良好的精矿质量和高的回收率。
硫化矿物在磨矿-浮选矿浆中的氧化-还原反应可以分为两种情况:局部电池和迦伐尼(galvanic)电偶。局部电池是指在同一固体表面上发生的电化学反应，当两个或更多的固相处在电接触状态时则形成迦伐尼电偶。在磨矿-浮选矿浆中产生的局部电池包括硫化矿物颗粒在水体系、调整剂体系、捕收剂体系和磨矿介质(钢球)在水体系中的阳极氧化以及氧在同一固体表面上的阴极还原;在磨矿-浮选矿浆中的迦伐尼电偶则存在于硫化矿物与硫化矿物之间、硫化矿物与磨矿介质之间，其中静电位低的物质发生阳极氧化，氧在具有高静电位的阴极钝化物质上还原。无论是局部电池还是迦伐尼电偶，均会对硫化矿原生电位浮选产生影响。
通过对方铅矿、闪锌矿、黄铁矿在水体系、调整剂体系、捕收剂体系中由局部电池造成的多种氧化-还原反应的热力学分析和电化学测试，补充和完善了铅锌铁硫化矿浮选电化学理论。提出了矿物表面无捕收剂疏水体(单质硫)生成的矿浆化学环境有利于降低现有浮选体系中捕收剂用量的观点;成功地进行了闪锌矿的电化学测试，深入探讨了硫酸锌及硫酸铜对闪锌矿的抑制与活化机理;确立了铅锌铁硫化矿原生电位浮选分离的矿浆化学环境(pH和Eop)以及相应的捕收剂、调整剂选择措施。
磨矿介质(钢球)在磨矿过程中形成的局部电池或与硫化矿物之间形成的迦伐尼电偶都会造成钢球的自身氧化，氧化产物在硫化矿物表面的覆盖会在一定程度上恶化浮选过程。但在硫化矿原生电位浮选过程中，钢球表面的局部电池和迦伐尼电偶以及硫化矿物与硫化矿物之间的迦伐尼电偶却存在降低矿浆原生电位和促进捕收剂与目的矿物作用两大积极因素。
矿浆原生电位(Eop)是由矿浆中各种氧化-还原反应电对的混合电位叠加在一起而形成的，其本质仍然是混合电位，由代表体系中所有氧化反应的假想阳极过程和氧还原的阴极过程所构成。磨矿-浮选矿浆中的氧化-还原反应对Eop的影响主要表现在假想阳极过程和氧还原阴极过程电极电位的变化上。OPF工艺对Eop的调节正是通过改变矿浆中的阳极电极电位和阴极电极电位而实现的，采取的手段仍然是调节一系列传统浮选操作参数。文中进行了OPF工艺设计，包括Eop稳定技术、Eop-pH匹配、Eop-pH-捕收剂匹配以及与OPF工艺相适应的浮选时间和流程结构等。凡口、南京、乐昌、北山四个矿山矿石的浮选试验结果表明，OPF工艺获得的铅、锌精矿品位和回收率比原工艺有了大幅度提高，药剂成本明显降低，同时实现了不加硫酸锌系抑制剂的铅锌高效分离。
铅锌铁硫化矿原生电位浮选工艺从1996年4月开始已先后在广东凡口、乐昌，广西北山，江苏南京铅锌矿等多家矿山投入工业应用，给企业带来了显著的经济效益和社会效益。技术鉴定表明，OPF工艺具有“技术先进，流程简单，操作方便，药剂用量小，分选指标高，环境污染少”等优点，该工艺“至今在国内外未见报道，属国内外首创，在浮选电化学理论与实践和处理同类矿石的浮选技术上都达到了国际先进水平”。该工艺的成功应用为硫化矿电位调控浮选从理论走向实践迈出了坚实的一步。
关键词 原生电位浮选 电化学 氧化-还原反应 铅锌硫化矿
第1章 硫化矿浮选电化学研究现状及原生电位浮选思想的初步形成
1.1 硫化矿浮选电化学理论
1.1.1 无捕收剂存在时硫化矿表面疏水化过程
1.1.2 捕收剂疏水化的混合电位机理
1.1.3 浮选调整剂的电化学
1.2 硫化矿电位调控浮选应用研究现状
1.2.1 外加电极调控电位
1.2.2 采用氧化还原药剂调控电位
1.3 对电位调控浮选的认识
1.3.1 铅锌铁硫化矿电位调控浮选理论的完善
1.3.2 电位调控浮选应用研究中需解决的问题
1.4 原生电位浮选思想的初步形成
第2章 试验材料及研究方法
2.1 试验材料
2.1.1 矿物试样
2.1.2 药剂
2.2 研究方法
第3章 铅锌铁硫化矿在磨矿-浮选矿浆中的氧化-还原反应及其对原生电位浮选的意义
3.1 概述
3.2 铅锌铁硫化矿-水(调整剂)体系中的氧化-还原反应及其浮选意义
3.2.1 硫化矿-水(调整剂)体系热力学
3.2.2 硫化矿-水(调整剂)体系电化学测试
3.2.3 对原生电位浮选的意义
3.3 铅锌铁硫化矿-捕收剂体系中的氧化-还原反应及其浮选意义
3.3.1 硫化矿-捕收剂-水体系热力学
3.3.2 硫化矿-捕收剂-水体系电化学测试
3.3.3 对原生电位浮选的意义
3.4 磨矿介质(钢球)的自身氧化及其对浮选过程的影响
3.5 磨矿-浮选体系中的迦伐尼电偶及其浮选意义
3.5.1 硫化矿-硫化矿迦伐尼电偶
3.5.2 硫化矿-硫化矿-钢球迦伐尼电偶
3.5.3 捕收剂对迦伐尼电偶产生的影响
3.6 本章小结
第4章 铅锌铁硫化矿原生电位浮选各因素的匹配及工艺设计
4.1 原生电位浮选的发现及其定义
4.2 矿浆原生电位的形成
4.3 磨矿-浮选体系中的氧化-还原反应对矿浆原生电位的影响
4.3.1 阳极氧化反应的电极电位E阳
4.3.2 阴极氧的还原反应电极电位E阴
4.3.3 对矿浆原生电位Eop的影响
4.4 原生电位浮选过程中pH-Eop的匹配及其稳定技术
4.5 原生电位浮选过程中pH-Eop-捕收剂的匹配
4.6 捕收剂加入地点、浮选时间、流程结构与pH-Eop匹配关系
4.7 铅锌铁硫化矿原生电位浮选工艺设计
4.8 本章小结
第5章 铅锌铁硫化矿单矿物体系原生电位浮选
5.1 单矿物浮选试验研究
5.1.1 乙硫氮作捕收剂浮选铅锌铁硫化矿时介质pH-Eop-捕收剂浓度C的匹配关系
5.1.2 丁基黄药作捕收剂浮选铅锌铁硫化矿时介质pH-Eop-捕收剂浓度C的匹配关系
5.1.3 混合用药对铅锌铁硫化矿原生电位浮选的影响
5.1.4 锌、硫分离时CuSO4用量的影响
5.2 OPF条件下矿物表面捕收剂吸附量测定
5.3 闪锌矿和黄铁矿在OPF矿浆环境中的红外光谱
5.4 本章小结
第6章 铅锌铁硫化矿矿石原生电位浮选分离
6.1 矿浆pH-Eop匹配对矿物分选的影响
6.2 稳定的OPFpH-Eop匹配条件的获得及其浮选意义
6.2.1 石灰用量对矿浆pH-Eop的影响
6.2.2 矿浆原生电位Eop在浮选过程中的稳定性
6.2.3 矿浆原生电位Eop稳定性对优先浮铅的影响
6.3 方铅矿优先浮选过程中pH-Eop-捕收剂匹配
6.3.1 OPF过程中方铅矿浮选捕收剂选择
6.3.2 磨机中添加捕收剂——迦伐尼电偶的利用
6.4 浮选时间、流程结构与pH-Eop匹配关系
6.4.1 OPF的浮选时间对流程结构的要求
6.4.2 浮选速度对流程结构的要求
6.5 抑制剂对OPF铅浮选过程的影响
6.6 锌、硫系统浮选试验
6.6.1 活化剂CuSO4用量对锌浮选的影响
6.6.2 闪锌矿浮选捕收剂选择
6.6.3 硫系统浮选试验
6.7 全流程闭路试验
6.8 本章小结
第7章 OPF工艺在多个矿山的生产实践
7.1 凡口铅锌矿
7.2 南京铅锌矿
7.3 乐昌铅锌矿
7.4 北山铅锌矿
第8章 结论
参考文献
