硫化鈉在有色金屬礦浮選中的應用

顏順德

（湖南水口山有色金屬集團有限公司，湖南 衡陽 421513）

隨著科技的迅猛發(fā)展，各行業(yè)對資源的消耗也是日益劇增，我國對資源的消耗量更是達到了歷史新高，對銅等有色金屬的需求量不斷增加。有色金屬資源對國民經濟建設中發(fā)揮著非常重要的作用，其金屬一般都是通過有色金屬礦中選冶所得。目前，我國有色金屬礦趨于貧、細、雜，造成分選困難，且選礦指標不太理想，因此加強對復雜難處理有色金屬礦浮選工藝研究勢在必行[1]。

硫化鈉（Na2S）因其特殊的化學性質被廣泛應用于工業(yè)生產中，在有色金屬礦的浮選中，可用來抑制黃銅礦等有色金屬硫化礦、硫化有色金屬氧化物、活化黃鐵礦等有色金屬硫化礦、作誘導浮選劑等[2]。

1 硫化鈉性質

通常情況下，純硫化鈉晶體呈白色，密度約為1.86g/cm3。其常見的商品又名硫化堿、臭堿等。硫化鈉不穩(wěn)定，其潮解性較強，易在潮濕的空氣中或光照下變成黃到棕黑色，從而生成硫酸鹽等化合物[3]。因此，在保存時需避光、避潮而防其失效。硫化鈉易在水中溶解而發(fā)生一系列強烈水解反應，水解產物具有較強的堿性：

由以上各反應可看出，硫化鈉溶液中含有S2-、HS-、OH-、Na+等離子以及硫化氫。硫化鈉濃度和溶液的酸堿度，影響溶液中這些離子及硫化氫的濃度。若溶液酸度增大，導致HS-和H2S增多，若酸性過大，溶液中將會有毒性氣體H2S冒出。硫化鈉水解產生的這些離子決定在浮選中的作用。

2 硫化鈉在有色金屬礦中的應用

2.1 作有色金屬氧化礦的硫化劑

由于大多數有色金屬氧化礦是離子鍵結合而成的，該類礦物的可浮性較差，黃藥等常規(guī)捕收劑在其浮選中難以有效發(fā)揮捕收作用。當氧化礦礦漿中加入硫化鈉溶液后，礦物表面可硫化生成一層硫化物薄膜，此薄膜疏水性較強，此時黃藥類捕收劑容易與此硫化物薄膜表面作用，從而使氧化礦上浮[4]。

一般地，采用硫化鈉硫化金屬氧化礦，硫化鈉的用量受礦石的性質影響較大，礦物氧化率越高，硫化鈉的用量則越大。一般處理每噸礦石，硫化鈉用量達到公斤級，如云南某高氧化率、含泥量大、成分及嵌布關系復雜的難處理氧化銅礦石，黃晟[6]等采用預先脫泥再硫化浮選的浮選工藝進行回收該氧化銅礦，硫化鈉單耗為6100g/t，最終獲得良好指標。可見在氧化礦硫化浮選中，要使得到比較滿意的選礦指標，需要添加大量的硫化鈉。

2.2 作有色金屬礦的活化劑

硫化鈉在堿性環(huán)境中才能更好地實現硫化作用，保證有足夠的S2-參加反應，不使礦漿中的S2-離子水解變成HS-離子。菱鋅礦、褐鐵礦等可用胺類藥劑浮選，湯亞飛[7]進行了相關的研究，結果表明，在酸性條件下，胺才能通過靜電力吸附在礦物表面，進行褐鐵礦胺浮選。但在浮選體系中加入適量Na2S后，褐鐵礦表面形成硫化物薄膜，而此時硫化膜對胺的吸附加強，因此可通過添加FeS顆粒，使褐鐵礦在堿性條件下進行有效胺浮選[5]。

在伴生有黃鐵礦的硫化礦浮選中，常用石灰作黃鐵礦抑制劑，主要是生產親水性氫氧化物（Ca（OH）2、Fe（OH）2等）附著在黃鐵礦表面。覃文慶[8]等在被石灰抑制的黃鐵礦礦漿中加入Na2S后，發(fā)現Na2S水解產生的的HS-離子與黃鐵礦表面的氫氧化物薄膜發(fā)生競爭吸附，自身又可吸附于黃鐵礦表面[9]。黃鐵礦在礦漿中可以充當電解質，當HS-的界面電位比黃鐵礦的界面電位小時，HS-在黃藥表面失去電子而生成具有良好可浮性的單質硫，從而使黃鐵礦活化變得具有疏水性。

2.3 作有色金屬硫化礦的抑制劑

在浮選生產實踐中，用硫化鈉作為抑制劑是比較廣泛的。例如，分離等有色金屬硫化礦的混合精礦時，用硫化鈉作抑制劑來抑制其他硫化礦達到分離的目的[10]。輝鉬礦具有天然良好的可浮性，較難被抑制，可用煤油等烴基油為捕收劑浮選輝鉬礦，經幾次精選可得到合格的鉬精礦。朱賢文[11]等在進行分離某銅鉬礦時，用硫化鈉和巰基乙酸鈉作銅礦物的抑制劑浮鉬，最終獲得的鉬精礦鉬品位46.40%、含銅1.28%，鉬回收率75.40%，含銅較少，浮選指標良好。

硫化鈉的抑制作用不僅僅是水解產生的HS-離子引起的，本身電離產生的S-離子可以促進硫化鈉的脫藥作用[12]。在方鉛礦浮選中加入硫化礦時，存在如下的化學平衡：

礦漿中加入乙基黃藥時，方鉛礦表面則生產PbS]PbX2（X為乙基黃藥）。繼續(xù)加入硫化鈉后，方鉛礦表面的黃藥脫落下來，生成新鮮的礦物表面，起到脫藥作用，而水解的S2-離子阻礙黃藥的吸附，因此，硫化鈉起到抑制作用。根據化學平衡原理，加入的硫化鈉越多，礦漿體系中S2-離子含量越大，促使上述化學平衡左移，PbS]PbS越多，導致黃藥在礦物表面的吸附被阻止，方鉛礦可浮性下降，從而被抑制。可示進一步根據蹤原子的實驗，證明增加硫化鈉用量，可減少方鉛礦表面黃藥的吸附量[13]。這說明S2-離子對硫化鈉的抑制作用很關鍵。

2.4 作誘導浮選劑

Na2S還在硫化礦無捕收劑浮選做還原電位調整劑。自誘導浮選即第Ⅱ類無捕收劑浮選中的普通還原劑調整劑，該類藥劑只能降低硫化礦浮選的礦漿電位。而Na2S不僅降低礦物與溶液的界面電位，還能因發(fā)生吸附而促進某些硫化礦的無捕收劑浮選[14]。

礦漿電位在一定的pH范圍內，影響浮選中硫化礦表面的電化學。有色金屬硫化礦中伴生有金、銀等貴金屬，尤其是黃鐵礦中居多[15]。在堿性礦漿中，因黃鐵礦具有傳輸電子的能力，黃鐵礦表面電位較EHS—/S大。因此，Na2S電解出的HS-和S2-將會在黃鐵礦發(fā)生電極反應。

陽極發(fā)生氧化反應：HS-=S+H++2e-、S2-=S+2e-

陰極發(fā)生還原反應：O2+2H2O+4e-=4OH-

陽極反應生成的單質硫[16]因覆蓋在黃鐵礦的表面，提高黃鐵礦的可浮性，從而實現分離。硫化鈉的還原特性，可使硫化鈉用于無捕收劑浮選，被金屬礦物中金屬離子氧化生成單質硫附著于礦物表面，使礦物表面變得疏水：

GH.Luttrell和R.H.Yoon[17]用硫化鈉對六種不同的黃銅礦進行了無捕收劑浮選試驗研究，并測試礦漿電位的情況。結果表明，該無捕收劑浮選需在氧化條件下進行，如黃銅礦表面有氧化物，可用Na2S處理礦漿。

W.J.Trahar[18]用硫化鈉和氧對高品位黃銅礦進行了無捕收劑浮選的試驗研究。研究表明，在還原環(huán)境中不論是否有硫化鈉存在，黃銅礦均表現出親水性；但加入氧之后，黃銅礦又可上浮。有關金屬硫化礦物表面氧化產物的生成及其疏水性原因的說法還沒有統(tǒng)一，有待進一步研究。

張建軍等[19]分別在有捕收劑與無捕收劑條件下，在對山東某含金礦石進行浮選實驗，研究表明，無捕收劑浮選更有利于提高精礦品位，而二者的回收率相差不大。Na2S的誘導效應，可促使金銀礦的無捕收劑浮選，使礦物浮選選擇性提高、藥劑制度簡單、選礦成本降低，也降低了對環(huán)境的污染。此工藝為金銀礦物的浮選提供了新技術指導。

3 結論

（1）純硫化鈉（Na2S）晶體呈白色，密度約為1.86g/cm3。其常見的商品又名硫化堿、臭堿等。硫化鈉不穩(wěn)定，其潮解性較強，易在潮濕的空氣中或光照下變成黃到棕黑色。硫化鈉易溶于水，在水中發(fā)生一系列水解反應，呈較強的堿性。在使用其溶液時，需現配現用。

（2）硫化鈉因其特殊的化學性質在有色金屬礦的浮選中應用廣泛，可作有色金屬氧化礦的硫化劑、有色金屬硫化礦的活化劑、有色金屬礦分離中的抑制劑、誘導浮選劑。硫化鈉在浮選中的作用，與其水解產生的幾種離子有關。