辰砂浮選中硫酸銅活化劑作用研究

戴湘武

(長沙有色冶金設計研究院有限公司,湖南長沙 410011)

辰砂浮選中硫酸銅活化劑作用研究

戴湘武

(長沙有色冶金設計研究院有限公司,湖南長沙 410011)

根據國內三大汞礦幾十年的生產實踐和相關統計數據,對硫酸銅在辰砂(HgS)浮選中的活化作用和實際效果進行了分析研究,并對硫酸銅活化劑在有色金屬礦浮選中的常用性和普遍性提出了新的看法和見解。

辰砂;浮選;活化劑;硫酸銅

新晃汞礦、貴州汞礦、務川汞礦是湘黔汞礦帶上的三個礦山,該礦帶工業類型為“萬山型”。其中,新晃汞礦位于礦帶的東部,貴州汞礦位于礦帶的中部,務川汞礦位于礦帶的西部,均屬于低溫熱液巖漿礦床,而以貴州汞礦的產量最大。本文對這三個礦山的礦石性質、浮選生產工藝、主要技術指標、選礦藥劑制度及消耗等進行對比,分析研究辰砂(HgS)浮選中硫酸銅活化劑的作用與效果。

1 新晃汞礦的礦石性質與生產工藝及指標

1.1 礦石性質及生產流程

新晃汞礦酒店塘礦區為低溫熱液巖漿后期礦床,主要有用礦物為辰砂、自然汞,伴生金屬礦物有黃鐵礦、輝銻礦、雄黃、閃鋅礦;脈石礦物主要有白云石,其次是石英、重晶石、方解石。辰砂是該礦礦石中唯一有回收價值的礦物。將礦石磨到＜0.07 mm粒度占78%時,辰砂基本達到單體解離。

新晃汞礦酒店塘礦區有兩座小型選廠。其中酒店塘選廠建于1963年,處理能力為50 t/d,磨礦粒度＜0.07 mm占65%,浮選流程為一粗一精二掃選,藥劑制度為乙黃藥作捕收劑,硫酸銅作活化劑,二號油作起泡劑,水玻璃作礦泥分散劑。1974年以后,該選廠的所有生產工藝和流程均基本未變,僅就藥劑制度進行了調整,即在生產中停用了硫酸銅和水玻璃而只添加乙黃藥和二號油兩種藥劑。

安坡選廠1975年擴建成日處理礦石120 t的重-浮聯合流程選廠,浮選作業段的磨礦粒度為＜0.07 mm占80%,浮選作業為一粗一精三掃選,采用乙黃藥和二號油兩種藥劑。

1.2 浮選作業生產指標及藥劑消耗指標

酒店塘選廠和安坡選廠的浮選作業生產指標分別列于表1和表2,其藥劑消耗指標則分別列于表3和表4。

表1 酒店塘選廠浮選作業生產指標%

表2 安坡選廠浮選作業生產指標%

表3 酒店塘選廠藥劑消耗指標g/t

表4 安坡選廠藥劑消耗指標g/t

2 貴州汞礦的礦石性質與生產工藝及指標

2.1 礦石性質及生產流程

貴州汞礦為低溫熱液似層狀整合類型礦床,單一辰砂型汞礦石,主要金屬礦物為辰砂,伴生金屬礦物有少量黃鐵礦、輝銻礦、閃鋅礦;脈石礦物主要為白云石、石英、方解石和極少量云母、長石和高嶺土。辰砂是該礦礦石中唯一有回收價值的礦物。

貴州汞礦二坑選廠是日處理礦石300 t的重-浮聯合流程選廠,浮選作業段的磨礦粒度為＜0.07 mm占75%,浮選作業為一粗二精三掃選,采用乙黃藥、二號油和硫酸銅三種藥劑。

2.2 浮選作業生產指標及藥劑消耗指標

二坑選廠的浮選作業生產指標和藥劑消耗指標分別列于表5和表6。

表5 二坑選廠浮選作業生產指標%

表6 二坑選廠藥劑消耗指標g/t

3 務川汞礦的礦石性質與生產工藝及指標

3.1 礦石性質及生產流程

務川汞礦是低溫熱液斷裂型整合層帶狀單汞型礦,礦石品位低,含汞在0.1%～0.2%之間。該礦區的礦石類型簡單,全為碳酸鹽礦石,僅局部地段見硅質碳酸鹽礦石。根據辰砂產出狀態,礦石基本可分為兩種主要類型:稀疏浸染狀辰砂碳酸鹽礦石占總礦量的85%左右,其余約15%為脈狀辰砂碳酸鹽礦石,且兩種類型礦石的礦物組成基本相似。該區礦石中主要金屬礦物為辰砂,其他礦物含量甚微;脈石礦物主要以方解石和白云石為主,其次為重晶石和石英。

務川汞礦浮選作業段的磨礦粒度為＜0.07 mm占75%～80%,浮選作業為一粗二精三掃選,采用乙黃藥、二號油和硫酸銅三種藥劑。

3.2 浮選作業生產指標及藥劑消耗指標

務川汞礦浮選廠的浮選作業生產指標和藥劑消耗指標分別列于表7和表8。

表7 務川選廠浮選作業生產指標%

表8 務川選廠藥劑消耗指標g/t

4 對比與分析

4.1 主要情況對比

1.新晃汞礦酒店塘礦區酒店塘選廠在辰砂的浮選工藝中,于1973年前使用了活化劑硫酸銅,而1974～1976年在不改變設備和工藝情況下,停用了活化劑硫酸銅(參見表3)。由表1數據計算可得, 1972～1973年使用活化劑硫酸銅時,其平均浮選回收率為91.50%;當1974～1976年停用活化劑硫酸銅后則提高到了92.81%,即平均浮選回收率不僅沒有降低,反而還提高了1.31%。

2.新晃汞礦安坡選廠與酒店塘選廠所選礦石的性質基本相同,使用藥劑也相同(參見表1～表4)。與酒店塘選廠相比,安坡選廠只是將磨礦粒度＜0.07 mm比例提高了15%,并在工藝上增加了一次掃選,而由表1和表2數據計算可知,其平均選礦回收率為94.74%,較前者(92.82%)提高了1.92%。

3.貴州汞礦、務川汞礦、新晃汞礦的礦型同為工業類型“萬山型”,其礦石性質基本接近;在選礦工藝方面,其磨礦粒度、粗選掃選次數也基本一致,前兩礦的工藝中僅多了一次精選,藥劑用量與后者相比,乙黃藥的平均消耗略高。但貴州汞礦、務川汞礦在浮選中均使用了硫酸銅作活化劑,而由表1、表2與表5、表7的數據對比可知,其選礦回收率反而比新晃汞礦1974～1976年停用活化劑硫酸銅后的要低。

4.2 基本原因分析

1.辰砂的化學性質穩定,不易氧化,不溶于水,也不溶于酸和堿溶液。辰砂具有良好的天然可浮性,并極易被黃藥捕收。新晃汞礦酒店塘礦區的礦石性質簡單,辰砂不與其他金屬礦物共生,磨礦后基本達到了單體解離,故在辰砂浮選時可不添加硫酸銅活化。

2.乙黃藥與汞生成黃原酸汞的溶度積為10-52,乙黃藥與銅生成的黃原酸銅溶度積為10-38～10-44。根據浮選化學吸附理論,捕收劑離子與金屬離子形成的捕收劑金屬鹽溶度積越小,吸附越易發生,其浮選效果越好。照此理論推理,汞比銅易浮。因此,在辰砂浮選時加入硫酸銅,會使部分辰砂表面形成硫化銅薄膜,其可浮性下降,所以使浮選回收率反而降低。

3.加入硫酸銅時游離的銅離子與黃原酸離子形成黃原酸銅,消耗了部分黃藥,這也是黃藥消耗增高的原因之一。

4.雖然硫酸銅對辰砂無顯著活化效果,但并非所有的汞礦石都不需添加硫酸銅作為活化劑。對于辰砂與閃鋅礦、黃鐵礦、輝銻礦等礦物共生,或以浸染狀存在并且難以達到單體解離的汞礦石,仍可使用硫酸銅活化劑,但此時的活化機理不是活化辰砂,而是活化閃鋅礦、黃鐵礦、輝銻礦等金屬礦物,并以這些礦物作為載體,達到回收辰砂的目的。

5 結 語

新晃汞礦、貴州汞礦、務川汞礦因資源枯竭而先后關閉,本文所選用的資料系其正常生產期間的數據。通過這三個汞礦相關歷史資料的比較分析,對于辰砂為唯一有回收價值的硫化汞礦石,且辰砂又不與黃鐵礦、閃鋅礦、輝銻礦等金屬礦物共生,磨礦后易達到充分的單體解離,自然汞含量極微,礦物組成成分簡單的這類礦石,幾十年的生產實踐經驗已證明辰砂浮選時不添加硫酸銅是合理的,這一研究分析結果,可為辰砂浮選的生產和科研提供技術指導。

[1] 新晃汞礦編志辦公室.新晃汞礦志[M].新晃:新晃汞礦編志辦公室,1983.

[2] 《選礦設計手冊》編委會.選礦設計手冊[M].北京:冶金工業出版社,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,工程師,主要從事汞礦生產技術與管理工作。