硫铁矿磨细,黄铁矿的主要新型活化剂

本文从硫铁矿制酸的原料和制酸烧渣两方面入手,开展了除砷研究工作,以降低硫酸生产过程中砷所带来的污染和危害,提高资源的综合利用价值。 论文的主要内容及研究成果如下： (1)硫铁矿除砷方面以黄铁矿和毒砂的纯矿物研究为基础,开发出新型组合抑制剂B31,在人工混合矿浮选分离实验中,达到了较好的分离效果。

黄铁矿

(4)硫铁矿和毒砂表面氧化机理研究发现,在弱碱性溶液体系中,黄铁矿、磁黄铁矿和毒砂的热力学上稳定性区间存在差异性。

硫铁矿

根据这种热力学差异性,通过加入氧化剂调节氧化电位可以有效实现硫砷分离。 (5)电化学研究中考察了抑制剂B31对黄铁矿和毒砂循环伏安曲线的影响,通过对添加抑制剂前后氧化峰和还原峰的对比和分析发现,抑制剂B31对毒砂具有较好的选择性吸附作用,在浮选体系中可以有效降低毒砂的可浮性,有利于实现毒砂和黄铁矿的分离。 (6)硫酸渣浸出过程的热力学研究表明,制酸烧渣中的FeAsO4在弱酸性体系下通过搅拌浸出可以有效实现分离。

硫铁矿活化剂

由于磁铁矿与磁黄铁矿同属强磁性矿物,用磁选法分离这两种矿物的可能性几乎没有,因此要使二者分离须采用浮选手段。

但磁黄铁矿的可浮性较差、易泥化、易氧化,且不同矿点的磁黄铁矿性质差异较大,目前国内多数高硫铁矿选厂一般采用H2 SO4 、Cu SO4 作为活化剂,丁黄药作为捕收剂脱硫,但均存在成本高、质量不稳定、脱硫效果较差的缺点。 经过长期的试验研究,马鞍山矿山研究院自行研制了一种新型活化剂MHH- 1 ,对国内、国外两种磁黄铁矿含量较高的磁铁矿进行脱硫试验,取得了比其它种类活化剂更好的脱硫效果,在原矿含硫量波动较大的情况下,最终铁精矿中的硫含量均达到了0 .3%以下。 图1 某进口矿磨矿-单一反浮选流程图1 某进口高硫铁矿的脱硫试验某进口高硫铁矿石全铁含量为60 .97%,硫含量为2 .5 %左右,其中硫化矿主要以磁黄铁矿、黄铁矿为主,且磁黄铁矿含量较高。

活化剂

根据矿石性质,试验采取了磨矿-单一反浮选流程,见图1。 而生产硫酸的主要原料有：硫铁矿、硫磺和冶炼烟气。 随着国民经济的发展,市场对硫酸的需求日益增大。 提高硫铁矿资源的综合回收率,增加硫酸原料来源量,对我国经济发展具有重要作用。

本论文将围绕解决硫铁矿物高效回收清洁技术难题,以两种硫铁矿物黄铁矿、磁黄铁矿为研究对象,针对其浮选过程中抑制以及活化行为的变化规律,开展低活性难选硫铁矿高效活化应用基础研究。 通过纯矿物浮选试验,考察了不同体系不同矿浆电位下黄铁矿、磁黄铁矿浮选行为,结果表明：丁基黄药是一种硫铁矿的高效捕收剂。 当溶液为强碱性时(pH10),黄铁矿与磁黄铁矿的浮选才受到明显的抑制,在pH=12时,抑制效果最为显著。

活化剂

石灰的加入能有效抑制硫铁矿的浮选,尤其在溶液pH为7-10时,相同pH值条件下,石灰对硫铁矿的抑制效果要强于氢氧化钠,而在强碱性(pH10)环境中,石灰较高用量的条件下,随石灰用量的增加,黄铁矿和磁黄铁矿矿浆电位显著降低,其可浮性变差。

采用无机酸类、无机盐、有机酸等活化剂均能提高硫铁矿浮选矿浆电位,能改善高碱石灰体系下硫铁矿的可浮性,单一活化剂对硫铁矿活化浮选能力的大小顺序为：草酸硫酸硫酸铜硫酸亚铁碳酸氢铵。 采用组合活化剂能强化对硫铁矿活化浮选的作用,组合活化剂对硫铁矿活化浮选作用的顺序为：草酸+硫酸亚铁硫酸+硫酸铜草酸+硫酸铜；草酸与硫酸亚铁配比使用对黄铁矿及磁黄铁矿的活化浮选作用比较明显。 石灰高碱体系中,不仅能使硫铁矿易于发生表面氧化生成亲水性物质,而且能在硫铁矿矿物表面反应生成Ca(OH)2、CaSO4等亲水性钙膜,吸附在硫铁矿表面,导致其可浮性进一步降低。 因此,石灰对硫铁矿表面疏水性降低的效果优于氢氧化钠,说明石灰对硫铁矿抑制作用更佳。 采用表面接触角测试,借助交流阻抗、循环伏安分析,对活化剂体系下硫铁矿表面润湿性变化及表面作用过程机制进行研究,揭示了活化剂能使硫铁矿表面接触角增大,使其表面疏水性增大,可浮性提高。 草酸对石灰抑制后硫铁矿表面接触角的提高更佳,且草酸与硫酸亚铁组合活化剂对硫铁矿活化效果要优于单一活化剂。

硫铁矿

而在高碱体系下(pH10),黄铁矿与磁黄铁矿自身表面氧化产生亲水性产物所需电位较低,更容易优先氧化产生亲水表面,在相同pH值条件下,石灰体系中黄铁矿的氧化速率比氢氧化钠体系中更加迅速。 石灰体系中黄铁矿表面发生电化学反应,生成Ca(OH)2、CaSO4、CaCO3等亲水性的钙膜,从而阻碍了黄铁矿表面氧化反应发生,使得黄铁矿受到抑制。 加入草酸后Ca(2p), Ca(2s)和Fe33的特征峰消失。 同时,草酸与Ca(OH)2以及Fe(OH)3等阳离子氢氧化物形成可溶性络合物,使其从黄铁矿表面解吸,从而重新暴露出黄铁矿表面,活化其浮选。 草酸根能络合溶液中游离的Ca2+,使溶液中Ca2+浓度减小,从而促进黄铁矿表面钙膜的溶解。 同时,通过计算比较草酸根和OH-与Ca2+的结合能可看出,草酸根离子与Ca2+的作用更强,因此草酸根离子能络合黄铁矿表面钙膜,使钙膜分解从而活化黄铁矿。 热力学计算表明高碱环境下硫铁矿氧化电位降低,表面易于生成Fe(OH)_3、SO_4~(2-)等亲水物质,交流阻抗及循环伏安研究表明了硫铁矿在高碱环境下表面法拉第反应电阻R_P明显降低,同时表面亲水物质的形成导致表面电阻R_S增大。 在石灰体系中硫铁矿的R_S增长幅度较大,说明在其表面形成了钙膜,也是导致石灰对硫铁矿抑制效果更强的原因。