简介概要

铜钼混合精矿残余药剂测量及脱药试验研究

来源期刊：稀有金属2017年第7期

论文作者：管晓颖宋永胜李文娟屈伟

文章页码：810 - 815

关键词：铜钼混合精矿;z-200;残余药剂;紫外光谱;活性炭脱药;

摘要：铜钼矿混合浮选采用石灰、z-200、煤油和2号油的药剂组合可以得到指标良好的铜钼混合精矿,但混合精矿中残余大量药剂,严重影响铜钼分离。本文采用紫外光谱法（UV）定量测定铜钼混合精矿中残余的z-200含量,并探讨了矿浆中煤油,2号油和石灰对z-200测量的干扰影响。试验结果表明,煤油和2号油的存在对z-200的测量干扰不大,石灰的吸光度随着pH升高而升高,且石灰与z-200在241 nm处吸光度具有加和效应;铜钼混合精矿中残余的z-200的含量约为混合浮选过程中药剂添加量的10%。活性炭可以有效脱除精矿中残余药剂,通过紫外光谱法的定量测量,可准确找到活性炭最佳的用量,从而避免活性炭浪费和对铜钼分离环节的影响,对于混合精矿,当活性炭用量为30kg·t-1（对于原矿,480 g·t-1）时,混合精矿中残余药剂基本被吸附干净。

网络首发时间: 2016-07-13 16:58

稀有金属 2017,41(07),810-815 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.XY16011502

铜钼混合精矿残余药剂测量及脱药试验研究

管晓颖宋永胜李文娟屈伟

北京有色金属研究总院生物冶金国家工程实验室

摘要：

铜钼矿混合浮选采用石灰、z-200、煤油和2号油的药剂组合可以得到指标良好的铜钼混合精矿, 但混合精矿中残余大量药剂, 严重影响铜钼分离。本文采用紫外光谱法 (UV) 定量测定铜钼混合精矿中残余的z-200含量, 并探讨了矿浆中煤油, 2号油和石灰对z-200测量的干扰影响。试验结果表明, 煤油和2号油的存在对z-200的测量干扰不大, 石灰的吸光度随着pH升高而升高, 且石灰与z-200在241 nm处吸光度具有加和效应;铜钼混合精矿中残余的z-200的含量约为混合浮选过程中药剂添加量的10%。活性炭可以有效脱除精矿中残余药剂, 通过紫外光谱法的定量测量, 可准确找到活性炭最佳的用量, 从而避免活性炭浪费和对铜钼分离环节的影响, 对于混合精矿, 当活性炭用量为30kg·t-1 (对于原矿, 480 g·t-1) 时, 混合精矿中残余药剂基本被吸附干净。

关键词：

铜钼混合精矿;z-200;残余药剂;紫外光谱;活性炭脱药;

中图分类号： TD923;TD95

作者简介：管晓颖 (1990-) , 女, 山东威海人, 硕士, 研究方向:选矿工艺;E-mail:guanxiaoying0305@sina.com;;宋永胜, 教授;电话:13910537517;E-mail:sysmba@163.com;

收稿日期：2016-01-09

基金：国家“十二五”科技支撑计划项目 (2012BAB10B00) 资助;

Quantitative Measurement and Removal of Residual Reagent in Cu-Mo Bulk Concentrate

Guan Xiaoying Song Yongsheng Li Wenjuan Qu Wei

National Engineering Laboratory of Biohydrometallurgy, General Research Institute for Nonferrous Metals

Abstract：

Mixed concentrate with good indexes was obtained by Cu-Mo mixed flotation with flotation reagents of lime, z-200, kerosene and oil 2. A large number of residual reagents in mixed concentrate seriously affected the separation of copper and molybdenum.The content of residual z-200 in mixed concentrate was determined by ultraviolet (UV) spectrometry. The interference effects of kerosene, oil 2 and lime on z-200 measurement were also discussed. The results showed that the presence of kerosene and oil 2 had little interference on the z-200 measurement. With the increase of pH, the absorbance of lime water increased continuously in the determination range. The absorbance of z-200 and lime exhibited good additive property at the wavelength of 241 nm. The residual amount of z-200 of mixed concentrate was about 10% of the amount added. Activated carbon effectively removed residual chemicals in the concentrate. The optimal dosage of activated carbon was accurately found by quantitative measurement of ultraviolet spectroscopy, thereby avoiding the waste of activated carbon and the influence on Cu-Mo separation flotation. When the dosage of activated carbon was 30 kg·t^-1 for mixed concentrate (480 g·t^-1 for raw ore) , the residual reagents in the mixed concentrate were basically absorbed by activated carbon.

Keyword：

Cu-Mo mixed concentrate; z-200; residual reagent; ultraviolet spectrum; reagent removal by active carbon;

Received： 2016-01-09

目前铜钼矿选矿主要采用铜钼混合浮选得到混合精矿-铜钼再分离工艺^[1], 在混合浮选阶段为提高铜钼的回收率, 多采用捕收能力强的药剂, 从而造成铜钼混合精矿矿浆中残余大量药剂^[2], 由此弱化了铜钼之间的可浮性差异^[3], 从而影响后续铜钼分离。铜钼混合精矿脱药的目的是尽可能脱除矿浆中的残余药剂, 继而降低硫化铜矿物的可浮性, 抑制铜矿物的浮选, 为铜钼分离提供条件^[4]。活性炭因其自身发达的微孔构造和巨大的比表面积^[5], 可以吸附矿浆中的残余药剂, 达到脱药的目的。在脱药之前不用经过浓缩, 搅拌数分钟就能吸附完全^[6]。陈建华等^[7]在铜锌混合精矿浮选分离中采用活性炭进行脱药, 铜和锌的回收率有了很大的提高;何廷树等^[8]在新疆某铜铅混合精矿分离试验中采用活性炭进行脱药试验, 当活性炭用量达到3000 g·t^-1时, 铜精矿、铅粗精矿的质量指标均达到最优状态。若活性炭用量过多, 一方面会影响铜钼分离时药剂用量, 增加药剂成本;另一方面会增加浮选时长, 贫化钼精矿。本文采用紫外光谱法对铜钼混合精矿中残余的z-200含量进行了测量, 并对测量过程中的干扰因素进行了研究, 对找到活性炭脱药终点, 避免活性炭浪费和对铜钼分离的影响具有重要意义。

1 实验

1.1 样品

含黄铜矿的矿石和含黄铁矿的矿石分别取自湖南和安徽, 经过手选、破碎、磨矿、摇床、磁选、浮选等试验得到74~147μm粒级试验样品。辉钼矿为购于山东邹平钼业有限公司的精矿粉, 筛分得到74~147μm粒级。石英取自安徽, 除杂后筛分出74~147μm粒级。经化学分析, 黄铜矿纯度93.24%, 黄铁矿纯度92.81%, 辉钼矿纯度92.95%, 石英纯度98.60%达到试验要求。

1.2 方法

1.2.1 浮选试验

将4种提纯后的矿物按一定比例配成含Cu:0.40, Mo:0.04, S:3.00 (%, 质量分数) 的混合浮选试验样品, 每次试验样品用量为10 g。先将样品放入100 ml的烧杯中, 加入40 ml的蒸馏水, 用超声波清洗器处理5 min后倒掉上清液, 移入40 ml小型挂槽浮选机的浮选槽中, 固定浮选机转速1992 r·min^-1, 再经调节矿浆p H、加入药剂、搅拌、刮泡得到精矿和尾矿。将得到的浮选精矿和尾矿分别用玛瑙研钵研磨至-38μm, 通过电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP-AES) 法^[9]对试样中Cu, Mo元素的含量进行测量, 得出精矿和尾矿中Cu, Mo的品位, 再通过式 (1) 计算出铜、钼回收率。

式中ε为回收率 (%) , α为原矿品位 (%) , β为产品品位 (%) , γ为产品产率 (%) 。

1.2.2 紫外光谱扫描

光谱扫描可如实的显示样品的全波长图谱, 将待测样品倒入石英比色皿中, 选择合适的参比, 通过紫外可见分光光度计 (UV-Vis) TU-1810在一定波长范围下进行光谱扫描, 得到该样品在不同波长下的吸光度值及样品的最大吸收波长λ_max。

1.2.3 残余药剂含量测定

不同浓度的同一物质, 在吸收峰及附近处的吸光度随浓度增加而增大^[10]。药剂标准曲线的具体绘制过程如下:首先将待测药剂配成一系列己知浓度的标准溶液, 在待测药剂的最大吸收波长λ_max处, 测量不同浓度下标准溶液的吸光度值, 以浓度值C为横坐标, 吸光度值A为纵坐标, 绘制所测药剂的标准曲线^[9]。将待测矿浆进行离心分离15 min, 取上层清液用滤纸过滤后倒入石英比色皿进行吸光度测量, 对照药剂的标准曲线读出相应药剂浓度。

2 结果与讨论

2.1 铜钼混合浮选试验

按图1所示流程采用石灰为p H=12, 捕收剂z-200为55 g·t^-1, 煤油为10 g·t^-1和2号油为10g·t^-1的药剂组合进行铜钼混合浮选。获得产率为1.6%, 铜, 钼品位分别为27.545%, 2.737%, 回收率分别为92.832%, 92.091%良好指标的铜钼混合精矿。石灰既可以调整矿浆p H值, 抑制黄铁矿, 也能增加泡沫粘度, 稳定泡沫层^[11,12,13]。

2.2 混合精矿残余药剂测量

混合浮选采用z-200, 煤油和2号油作为浮选药剂, 相对于z-200用量, 煤油和2号油的用量较少, 因此重点测量z-200的残余量。

图1 混合浮选流程Fig.1 Flowsheet of bulk flotation

2.2.1 绘制z-200紫外光谱及标准曲线

向100 ml烧杯中加入一定量去离子水, 加入少量z-200, 经磁力搅拌器搅拌20 min后, 将溶液倒入石英比色皿中, 在扫描波长200~500 nm范围下进行光谱扫描。得到图2所示的z-200的紫外光谱图, z-200在241 nm处有最大吸收。配制z-200标准溶液, 浓度依次为1.66, 3.32, 6.64, 9.96, 16.6mg·L^-1, 通过测定各溶液在241nm处的吸光度值, 绘制z-200的标准曲线图3, 经线性拟合后得到z-200的标准曲线方程及相关系数R²为:

式中A为吸光度, C为z-200溶液浓度。

2.2.2 干扰因素的试验研究

混合浮选中除添加z-200外, 还加入了Ca O、煤油和2号油等药剂。这些药剂的存在, 会对z-200的测量造成一定的干扰。参照混合浮选药剂添加量和比例, 分别配制z-200溶液 (11 mg·L^-1) , z-200+煤油溶液 (11;2mg·L^-1) , z-200+2号油溶液 (11;2 mg·L^-1) , z-200+Ca O溶液 (11 mg·L^-1;p H=12) , 在波长200~300 nm范围内做光谱扫描。结果如图4所示, 煤油和2号油的加入基本不改变z-200的曲线, 在241nm处, 3条曲线的吸光度值差别不大。因此基本可以忽略煤油和2号油对z-200测量的干扰。石灰的加入基本不改变z-200在220~260 nm曲线的形状, 但整体吸光度值上升。为此配制不同p H的石灰水, 在波长200~300 nm做光谱扫描。结果如图5所示, 在波长200~300 nm内, 石灰水没有最大吸收峰, 随着p H增加, 石灰水在测定范围内吸光度不断升高。

图2 z-200紫外扫描光谱Fig.2 UV scanning spectrum of z-200

图3 z-200标准曲线Fig.3 Standard curve of z-200

吸光度具有加和性, 在多组分的体系中, 在某一波长下, 如果各种对光有吸收的物质之间没有相互作用, 则体系在该波长的总吸光度等于各组分吸光度之和^[9]。z-200+Ca O的溶液中, 在241 nm处的吸光度可能是z-200和Ca O的叠加结果。z-200在碱性介质中能转变成硫醇型, 具有弱酸性, 且用量很小^[14], 因此可认为z-200不影响溶液的p H, p H的改变主要是Ca O的作用。配制z-200+Ca O溶液 (11 mg·L^-1;p H=10) ;z-200+Ca O溶液 (11mg·L^-1;p H=11) ;z-200+Ca O溶液 (11 mg·L^-1;p H=12) 。在波长200~300 nm范围内做光谱扫描, 试验结果如图6, 在241 nm处, 不同p H的z-200溶液吸光度有差异, 且随着p H增加, 吸光度不断升高。

图4 z-200与干扰物质扫描光谱Fig.4 UV scanning spectra of z-200 and interfering substance

图5 不同p H的石灰水的扫描光谱Fig.5 UV scanning spectra of lime water with different p H

如表1所示, z-200+Ca O溶液在241 nm的吸光度为A_sample;相应p H的石灰水的吸光度为A_limewater;先前试验测得的浓度为11 mg·L^-1的z-200溶液在241 nm吸光度A_z-200为0.996, 试验样品吸光度A_sample与A_z-200差值为ΔA。假设不同p H石灰水的吸光度A_limewater为真值, 通过对比表1中ΔA与A_limewater, 分别计算其相对误差。结果显示, 相对误差范围在±5%之内, 准确度较高, 基本可以认定在z-200与石灰的混合溶液中, 在波长241 nm处, z-200和石灰之间没有相互作用, 两者具有吸光度加和性。

图6 z-200和z-200+Ca O溶液 (不同p H) 的扫描光谱Fig.6 UV scanning spectra of z-200 and z-200+Ca O solution (different p H)

表1 石灰对z-200干扰试验结果Table 1 Test results of z-200 interference by lime 下载原图

表1 石灰对z-200干扰试验结果Table 1 Test results of z-200 interference by lime

2.2.3 残余药剂测量

按照混合浮选试验方案 (p H=12, z-200 55 g·t^-1, 煤油10 g·t^-1, 2号油10g·t^-1, 加药后搅拌时间26 min) 进行浮选, 测量刮出精矿体积V_精=2 ml, 考虑到精矿量太少, 难以测量, 因此测量尾矿中的药剂量, 进而得出精矿中的残余药剂量。尾矿中基本都是石英, 不吸附硫化矿捕收剂^[15], 因此忽略尾矿中矿粒表面吸附药剂。将尾矿矿浆转移到离心管中离心15 min, 取上清液过滤纸得到滤液, 并测定体积V_尾=40 ml和p H=11.52。配制p H=11.52的石灰水, 分别对滤液和p H=11.52的石灰水进行光谱扫描, 如图7所示。

混合精矿残余药剂量通过以下公式计算:

式中, A_z-200为滤液中的z-200在241 nm处的吸光度;A_filtrate为滤液在241 nm处的吸光度;A_11.52为p H=11.52的石灰水在241 nm处的吸光度, M_x为尾矿中z-200含量;V_x为尾矿液体体积;C_z-200为尾矿中z-200的浓度;M_c为精矿中z-200的含量。因此, A_z-200=1.123, C_z-200=12.48 mg·L^-1, M_x=0.4993 mg, M_c=0.0507 mg, 精矿中残余的药量约为混合浮选过程中药剂添加量的10%。

2.3 混合精矿脱药

通过混合浮选试验得到的混合精矿量太少, 不能直接拿来做脱药试验, 所以称取20倍重量的混合精矿, 同时也根据药剂测量的结果加入相应剂量的药剂, 模拟混合浮选过程, 搅拌30 min。将制备好的混合精矿置于250 ml烧杯中, 加入不同用量的活性炭, 搅拌15 min后, 离心取上清液过滤测量残余药剂。如图8随着活性炭用量增加, 精矿矿浆中残余药剂逐渐减少, 对于混合精矿, 当活性炭用量为30 kg·t^-1 (对于原矿, 480 g·t^-1) 时, 混合精矿中残余药剂基本被吸附干净。再增加活性炭用量, 既造成浪费, 又影响下一步铜钼分离环节的药剂用量和钼精矿品位。实验采用的活性炭为天津光复科技发展有限公司生产的活性炭粉, 对其进行的z-200饱和吸附量试验显示每克活性炭对z-200的饱和吸附量为0.012 g。这与活性炭脱药试验中活性炭的最佳用量基本一致。