武钢大冶铁矿硫化矿物的浮选电化学与电位调控浮选试验研究
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摘要
随着国民经济的高速发展，对高品质的矿产原料及有色金属的需求量不断增加。然而矿产资源是不可再生资源，铜资源对我国来说更属短缺资源。实现矿产资源的综合利用，保证国民经济的可持续发展，己成为当代浮选科技的重大问题之一。正在研究和发展中的电位调控浮选新技术，具有选择性好、药剂耗量低，是本世纪矿物加工领域重要发展方向。
武汉钢铁(集团)公司所属的大冶铁矿选厂所处理的矿石中的金属矿物以磁铁矿和硫化矿物为主，原矿性质较为复杂；选厂主要产品有铁精矿、铜精矿和硫精矿。在铜硫铁生产选别中存在粗粒欠磨、细粒过磨、矿石性质复杂多变、药剂制度不合理等影响选厂铜选矿技术指标的主要问题，使得铜精矿产品中铜的品位和回收率偏低，有价元素铜得不到充分的利用。本文对武钢大冶铁矿的原有药剂制度和工艺流程进行了详细研究，并在对原矿矿物组成、共生矿物之间的嵌镶关系、主要矿物结构构造等工艺矿物学性质进行了分析研究的基础上，以提高大冶铁矿铜精矿铜品位和回收率为目的，进行了大冶铁矿硫化矿物的浮选电化学与电位调控浮选新试验的应用研究。
在电化学浮选的相关理论的指导下，在实验室中通过对磨矿细度、矿浆pH值、矿浆电位以及调整剂、捕收剂、起泡剂用量和用法等环节的浮选试验研究，探索了大冶铁矿原矿中硫化矿物的混合浮选及铜硫分离浮选条件，进行了铜浮选作业条件试验，确定了浮铜作业的新药剂制度；在新药剂制度下进行了模拟现场的全流程的小型实验室闭路试验，并进行了对比性的中矿选择性分级再磨流程的试验研究。最终取得了较理想的铜硫选别指标，为大冶铁矿选矿厂进行全流程技术改造提供依据。本课题的试验研究有很好的发展前途和应用前景。
With the rapid and sustained development of national economy, the demands of mineral material and nonferrous-metal with high quality is ncreasing. But mineral resources is nonrenewable resources, copper resource is limited resources for China. Realize the comprehensive utilization of mineral resources and guarantee sustained development of national economy is one of the flotation-technology problems at present. The potential controlled flotation technology with high selectivity and low floating agent consumption will be a main development direction in mineral processing field.
In the concentrator handling ore of Daye Iron Ore of WISCO, the main ore minerals are chalcopyrite and pyrite, and its mechanical characters are very complicated. There are three main products in Daye Mineral Processing Plants. There are many effects which impair the technical targets of copper-beneficiation in copper-sulfur-iron production, as the rough grain is lack of grinding, the fine grain is excessive of grinding, the ore character is complex and variable, the regime of agent is unreasonable etc. All of these affecting factors cause a low copper-grade and low copper-recovery that the valuable element can't be full utilization. This paper takes a investigated in detail with the primary regime of agent and process flow, and base on the analytic study such as the mineralogical composition of green ore, the imbedding connection of associated mineral, the main mineral configuration and other process mineralogy character. For the purpose of increasing the copper grade and copper recovery rate, this paper carry through the research of flotation-electrochemistry and potential-controlled flotation of sulfide minerals.
By the electrochemical flotation standards, with the experiment research on grinding fineness, pulp pH, pulp potential and usage and dosage of modifiers, collectors and frothers in laboratory. The conditions with the mixed flotation and separated flotation
武汉钢铁(集团)公司所属的大冶铁矿选厂所处理的矿石中的金属矿物以磁铁矿和硫化矿物为主，原矿性质较为复杂；选厂主要产品有铁精矿、铜精矿和硫精矿。在铜硫铁生产选别中存在粗粒欠磨、细粒过磨、矿石性质复杂多变、药剂制度不合理等影响选厂铜选矿技术指标的主要问题，使得铜精矿产品中铜的品位和回收率偏低，有价元素铜得不到充分的利用。本文对武钢大冶铁矿的原有药剂制度和工艺流程进行了详细研究，并在对原矿矿物组成、共生矿物之间的嵌镶关系、主要矿物结构构造等工艺矿物学性质进行了分析研究的基础上，以提高大冶铁矿铜精矿铜品位和回收率为目的，进行了大冶铁矿硫化矿物的浮选电化学与电位调控浮选新试验的应用研究。
在电化学浮选的相关理论的指导下，在实验室中通过对磨矿细度、矿浆pH值、矿浆电位以及调整剂、捕收剂、起泡剂用量和用法等环节的浮选试验研究，探索了大冶铁矿原矿中硫化矿物的混合浮选及铜硫分离浮选条件，进行了铜浮选作业条件试验，确定了浮铜作业的新药剂制度；在新药剂制度下进行了模拟现场的全流程的小型实验室闭路试验，并进行了对比性的中矿选择性分级再磨流程的试验研究。最终取得了较理想的铜硫选别指标，为大冶铁矿选矿厂进行全流程技术改造提供依据。本课题的试验研究有很好的发展前途和应用前景。
With the rapid and sustained development of national economy, the demands of mineral material and nonferrous-metal with high quality is ncreasing. But mineral resources is nonrenewable resources, copper resource is limited resources for China. Realize the comprehensive utilization of mineral resources and guarantee sustained development of national economy is one of the flotation-technology problems at present. The potential controlled flotation technology with high selectivity and low floating agent consumption will be a main development direction in mineral processing field.
In the concentrator handling ore of Daye Iron Ore of WISCO, the main ore minerals are chalcopyrite and pyrite, and its mechanical characters are very complicated. There are three main products in Daye Mineral Processing Plants. There are many effects which impair the technical targets of copper-beneficiation in copper-sulfur-iron production, as the rough grain is lack of grinding, the fine grain is excessive of grinding, the ore character is complex and variable, the regime of agent is unreasonable etc. All of these affecting factors cause a low copper-grade and low copper-recovery that the valuable element can't be full utilization. This paper takes a investigated in detail with the primary regime of agent and process flow, and base on the analytic study such as the mineralogical composition of green ore, the imbedding connection of associated mineral, the main mineral configuration and other process mineralogy character. For the purpose of increasing the copper grade and copper recovery rate, this paper carry through the research of flotation-electrochemistry and potential-controlled flotation of sulfide minerals.
By the electrochemical flotation standards, with the experiment research on grinding fineness, pulp pH, pulp potential and usage and dosage of modifiers, collectors and frothers in laboratory. The conditions with the mixed flotation and separated flotation
引文
[1] 殷俐娟．中国铜资源现状及可持续供应对策．国土资源，2003，(5)：60～61
[2] 黄仲权．我国铜工业发展态势与资源取向．世界有色金属．2004，(12)：9～12
[3] 曹异生．中国铜工业进展及前景预测．中国金属通报．2006，(3)：2～3
[4] 魏俊英．电位调控浮选在铅峒山铅锌矿的应用研究：[硕士学位论文]．西安：西安建筑科技大学，2006年
[5] 朱江．武钢伴生铜资源综合利用研究及实践．矿业快报．2001，11(12)：19～22
[6] 沈刚．黄铜矿、黄铁矿快速浮选分离新技术研究：[硕士学位论文]．长沙：中南大学，2002
[7] 中南矿冶学院选矿教研组，东北工学院选矿教研组．选矿概论．长沙：中国工业大学出版社，1961．67～110
[8] D·W·富尔斯特瑙．浮选百年．国外金属矿选矿．2001(3)：2～9
[9] Hayes W. British Patent. No. 488
[10] Everson C. J. Process of Concentrating Ores. U. S Patent. No. 348145
[11] Braford H. Method of Saving Flotation Materials in Ore Separation. U. S. Patent. No. 345951
[12] 王淀佐．矿物浮选与浮选剂．长沙：中南工业大学出版社，1986．1～4
[13] 胡为柏．浮选．北京：冶金工业出版社，1989．2～14
[14] Taggart, A.E, Handbook of Mineral Dressing: ores and industrial minerals,(John Wiley, New York ),1945.
[15] Gaudin, A.M., Flotation, 2nd Edition, MC. Graw-Hill book company, INC, New York, 1957, 132, 182, 285.
[16] Sutherland, K.L, Wark, I.W., Principles of flotation, Melbourne, Australasian Institute of Mining and Metallurgy, INC, 1955,119122.
[17] Cook, M.A., Nixon, J. C., J. Phy. Chem., 1950, 455
[18] Barsky, G, Tran. AIME, Inst. Min. Metall. Engrs., 1934, 112:236262.
[19] 王淀佐．矿物浮选与浮选剂．长沙：中南工业大学出版社，1986，6～7
[20] 张芹．铅锑锌铁硫化矿电化学浮选行为及表面吸附的研究：[博士学位论文]．长沙：中南大学，2004
[21] 王淀佐．浮选理论的新进展．北京：科学出版社，1992．79～90，128～135
[22] 王濮等．系统矿物学(上册)．北京：地质出版社，1982．
[23] G.H. Luttrell and R.H.Yoon,.Surface chemistry of collectodess flotation of chalcopyrite. Colloides and Surface, 1984 (12): 129-154
[24] 孙水裕等．无捕收剂浮选的电化学及量子化学研究．矿冶工程，1993，13(2)：22～26
[25] 王淀佐等．硫化矿的氧化与浮选机理的量子化学研究．中国有色金属报，1991，1(1)：15～21
[26] 陈述文．八种不同产地黄铁矿的晶体特性与可浮性的关系：[硕士学位论文]．长沙：中南工业大学，1982
[27] 凌党宏等．三种不同类型矿床黄铁矿浮选行为的比较．中南矿冶学院李报，1982，(4)：62～66
[28] 冯其明，陈荩．硫化矿物浮选电化学，长沙：中南工业大学出版社．1992：1～2，84～85，77～79，154～158．
[29] Woods R．硫化矿浮选的电化学．国外金属矿．1993年，(4)：10～28
[30] Salamy S.G. and Nixon J. G. The Application of Electrochemical Methods to Flotation Research. In: Recentdevelopment in Mineral Dressing. 1953:503～516
[31] Niron J. G. and SalamyS.G.Reaction Between a Mercury Surface and Some Flotation Reagents on Richardson (ed.)Electrochemistry in Mineral and Metal Processing.198.1. INC. NJ. P. 259～286
[32] Walker, GW. Stout, J. V and Richardson, P. E., Electrochemical flotation of sulfide: Reactions of chalcocite in aqueous solution, Int. J. Miner.process.,1984,12:55～72.
[33] 孙水裕，衡关系，王淀佐，李柏淡．无捕收剂浮选时硫化矿物表面的疏水一亲水平衡关系．金属学报，1993，29(9)：389～393．
[34] Buckly A N and Woods R. An X-ray photoelectron spectroscopic investigation of the surface oxidation of sulfide minerals [A].In:Richardson P E, Srinivasan S and Woods R [Ed.],Proc. Int. Symp. Electrochemistry in Mineral and Metal Processing [C].The Electrochem. Soc., Pennington, NJ, 1984:286～320.
[35] 孙水裕，王淀佐，李柏淡．硫化矿物表面氧化的研究，有色金属1993，45(4)：32～37．
[36] Buckley, A. N., The surface of cobalite, extended Abstracts 2nd Inter. Symposium on Analytical chemistry in the Exploration, Mining andprocessing of materials, 1985, Pretoria, South Africa.
[37] R·伍兹．电化学电位控制浮选．国外金属矿选矿，2004年3期：4～10
[38] 孙水裕，王淀佐，李柏淡．硫化钠电化学调控浮选的研究．有色矿冶，1993，(2)：15～18．
[39] Luttrell, G. H. and Yoon, R. H..用硫化钠时黄铜矿的无捕收剂浮选．国外金属矿选矿，1986，(5)：1～9
[40] 冯其明．硫化矿物浮选矿浆电化学理论和工艺研究：[博士学位论文]．长沙：中南工业大学，1990．
[41] Woods R．硫化矿浮选电化学．国外金属矿选矿，1993，30(4)：1～28．
[42] Leppinen, J. O., Basilio, C. I. and Yooh, R. H. Insitu FTIR study of ethylxanthate and sorption on sulfide minerals under conditions of controlled potential, Int. J. Miner. Process. 1989, 26:259～274.
[43] 宁顺明．[硕士学位论文]，长沙：中南工业大学化学系，1988
[44] 张治元．现代选矿学．选矿学讲义，2003(6)：34～39
[45] 余润兰，铅锑铁锌硫化矿浮选电化学基础理论研究：[博士学位论文]．长沙：中南大学，2004
[46] A·尤莱伯—萨拉斯等．通过控制矿浆电位提高Pb／Cu浮选指标．国外金属矿选矿．2000，(8)：37～42．
[47] Rao, S. R. and Finch, J. A., Electrochemical studies on the flotation of sulphide minerals with special reference to pyrite-sphalerite, Ⅱ .Flotation studies. Can. Metall. Q., 1987, 26:173～175.
[48] D·W·克拉克等．通过充氮和硫化调浆来提高硫化铜矿物浮选同收率．国外金属矿选矿，2000，(12)：10～14．
[49] 黄和平，邱波．张治元．安庆铜矿电化学调控浮选探索，矿冶工程，2005，(4)：36～38
[50] Helical, S., In; Richardson P.E. ed, Proceedings International Symposium on Electrochemistry in Mineral and Metal Processing, Electrochemistry Science, 1988:170～182.
[51] 芦荫芝．探讨铜锌分离电化学新工艺．国外金属矿选矿．1994，(1)：1～3．
[52] H·郭等．黄铜矿的矿浆电位和可浮性．国外金属矿选矿．2003，(9)：17～23．
[53] 顾帼华，王淀佐，刘如意，邱冠周．硫化矿电位调控浮选及原生电位浮选技术．有色金属，2005，(5)：18～21．
[54] 顾帼华，王淀佐，刘如意．硫化矿原生电位浮选体系中的迦伐尼电偶及其浮选意义．矿物工程．2000，(3)：48～52．
[55] 顾帼华，刘如意，王淀佐．原生电位浮选过程中的捕收剂匹配．有色金属．1999，11，(4)：21～25．
[56] 顾帼华，胡岳华、，徐竟等．方铅矿原生电位浮选及应用．矿冶工程．2002，12，(4)：30～32
[57] 李岭值，林大泽．锡铁山错锌矿原生电位调控浮选研究．中国工程科学．2005，9(7)：364～369
[58] 王晶岩，姜国积．浮选药剂的作用及应用．煤炭技术．2006，4(4)：85～87
[59] 邱冠周，伍喜庆，王毓华等．近年浮选进展．金属矿山．2006，(1)：41～52
[60] 朱建光．2005年浮选药剂的进展．国外金属矿选矿．2006，(3)：4～13
[61] 葛平江，杨延东．水玻璃在氧化矿和多泥硫化矿浮选中的应用研究．中国矿山工程．2006，(4)：21～24
[62] 刘江浩，彭会清，刘建国等．中矿选择性分级再磨新工艺的工业应用．矿产综合利用．1999，2(2)：12～15
[2] 黄仲权．我国铜工业发展态势与资源取向．世界有色金属．2004，(12)：9～12
[3] 曹异生．中国铜工业进展及前景预测．中国金属通报．2006，(3)：2～3
[4] 魏俊英．电位调控浮选在铅峒山铅锌矿的应用研究：[硕士学位论文]．西安：西安建筑科技大学，2006年
[5] 朱江．武钢伴生铜资源综合利用研究及实践．矿业快报．2001，11(12)：19～22
[6] 沈刚．黄铜矿、黄铁矿快速浮选分离新技术研究：[硕士学位论文]．长沙：中南大学，2002
[7] 中南矿冶学院选矿教研组，东北工学院选矿教研组．选矿概论．长沙：中国工业大学出版社，1961．67～110
[8] D·W·富尔斯特瑙．浮选百年．国外金属矿选矿．2001(3)：2～9
[9] Hayes W. British Patent. No. 488
[10] Everson C. J. Process of Concentrating Ores. U. S Patent. No. 348145
[11] Braford H. Method of Saving Flotation Materials in Ore Separation. U. S. Patent. No. 345951
[12] 王淀佐．矿物浮选与浮选剂．长沙：中南工业大学出版社，1986．1～4
[13] 胡为柏．浮选．北京：冶金工业出版社，1989．2～14
[14] Taggart, A.E, Handbook of Mineral Dressing: ores and industrial minerals,(John Wiley, New York ),1945.
[15] Gaudin, A.M., Flotation, 2nd Edition, MC. Graw-Hill book company, INC, New York, 1957, 132, 182, 285.
[16] Sutherland, K.L, Wark, I.W., Principles of flotation, Melbourne, Australasian Institute of Mining and Metallurgy, INC, 1955,119122.
[17] Cook, M.A., Nixon, J. C., J. Phy. Chem., 1950, 455
[18] Barsky, G, Tran. AIME, Inst. Min. Metall. Engrs., 1934, 112:236262.
[19] 王淀佐．矿物浮选与浮选剂．长沙：中南工业大学出版社，1986，6～7
[20] 张芹．铅锑锌铁硫化矿电化学浮选行为及表面吸附的研究：[博士学位论文]．长沙：中南大学，2004
[21] 王淀佐．浮选理论的新进展．北京：科学出版社，1992．79～90，128～135
[22] 王濮等．系统矿物学(上册)．北京：地质出版社，1982．
[23] G.H. Luttrell and R.H.Yoon,.Surface chemistry of collectodess flotation of chalcopyrite. Colloides and Surface, 1984 (12): 129-154
[24] 孙水裕等．无捕收剂浮选的电化学及量子化学研究．矿冶工程，1993，13(2)：22～26
[25] 王淀佐等．硫化矿的氧化与浮选机理的量子化学研究．中国有色金属报，1991，1(1)：15～21
[26] 陈述文．八种不同产地黄铁矿的晶体特性与可浮性的关系：[硕士学位论文]．长沙：中南工业大学，1982
[27] 凌党宏等．三种不同类型矿床黄铁矿浮选行为的比较．中南矿冶学院李报，1982，(4)：62～66
[28] 冯其明，陈荩．硫化矿物浮选电化学，长沙：中南工业大学出版社．1992：1～2，84～85，77～79，154～158．
[29] Woods R．硫化矿浮选的电化学．国外金属矿．1993年，(4)：10～28
[30] Salamy S.G. and Nixon J. G. The Application of Electrochemical Methods to Flotation Research. In: Recentdevelopment in Mineral Dressing. 1953:503～516
[31] Niron J. G. and SalamyS.G.Reaction Between a Mercury Surface and Some Flotation Reagents on Richardson (ed.)Electrochemistry in Mineral and Metal Processing.198.1. INC. NJ. P. 259～286
[32] Walker, GW. Stout, J. V and Richardson, P. E., Electrochemical flotation of sulfide: Reactions of chalcocite in aqueous solution, Int. J. Miner.process.,1984,12:55～72.
[33] 孙水裕，衡关系，王淀佐，李柏淡．无捕收剂浮选时硫化矿物表面的疏水一亲水平衡关系．金属学报，1993，29(9)：389～393．
[34] Buckly A N and Woods R. An X-ray photoelectron spectroscopic investigation of the surface oxidation of sulfide minerals [A].In:Richardson P E, Srinivasan S and Woods R [Ed.],Proc. Int. Symp. Electrochemistry in Mineral and Metal Processing [C].The Electrochem. Soc., Pennington, NJ, 1984:286～320.
[35] 孙水裕，王淀佐，李柏淡．硫化矿物表面氧化的研究，有色金属1993，45(4)：32～37．
[36] Buckley, A. N., The surface of cobalite, extended Abstracts 2nd Inter. Symposium on Analytical chemistry in the Exploration, Mining andprocessing of materials, 1985, Pretoria, South Africa.
[37] R·伍兹．电化学电位控制浮选．国外金属矿选矿，2004年3期：4～10
[38] 孙水裕，王淀佐，李柏淡．硫化钠电化学调控浮选的研究．有色矿冶，1993，(2)：15～18．
[39] Luttrell, G. H. and Yoon, R. H..用硫化钠时黄铜矿的无捕收剂浮选．国外金属矿选矿，1986，(5)：1～9
[40] 冯其明．硫化矿物浮选矿浆电化学理论和工艺研究：[博士学位论文]．长沙：中南工业大学，1990．
[41] Woods R．硫化矿浮选电化学．国外金属矿选矿，1993，30(4)：1～28．
[42] Leppinen, J. O., Basilio, C. I. and Yooh, R. H. Insitu FTIR study of ethylxanthate and sorption on sulfide minerals under conditions of controlled potential, Int. J. Miner. Process. 1989, 26:259～274.
[43] 宁顺明．[硕士学位论文]，长沙：中南工业大学化学系，1988
[44] 张治元．现代选矿学．选矿学讲义，2003(6)：34～39
[45] 余润兰，铅锑铁锌硫化矿浮选电化学基础理论研究：[博士学位论文]．长沙：中南大学，2004
[46] A·尤莱伯—萨拉斯等．通过控制矿浆电位提高Pb／Cu浮选指标．国外金属矿选矿．2000，(8)：37～42．
[47] Rao, S. R. and Finch, J. A., Electrochemical studies on the flotation of sulphide minerals with special reference to pyrite-sphalerite, Ⅱ .Flotation studies. Can. Metall. Q., 1987, 26:173～175.
[48] D·W·克拉克等．通过充氮和硫化调浆来提高硫化铜矿物浮选同收率．国外金属矿选矿，2000，(12)：10～14．
[49] 黄和平，邱波．张治元．安庆铜矿电化学调控浮选探索，矿冶工程，2005，(4)：36～38
[50] Helical, S., In; Richardson P.E. ed, Proceedings International Symposium on Electrochemistry in Mineral and Metal Processing, Electrochemistry Science, 1988:170～182.
[51] 芦荫芝．探讨铜锌分离电化学新工艺．国外金属矿选矿．1994，(1)：1～3．
[52] H·郭等．黄铜矿的矿浆电位和可浮性．国外金属矿选矿．2003，(9)：17～23．
[53] 顾帼华，王淀佐，刘如意，邱冠周．硫化矿电位调控浮选及原生电位浮选技术．有色金属，2005，(5)：18～21．
[54] 顾帼华，王淀佐，刘如意．硫化矿原生电位浮选体系中的迦伐尼电偶及其浮选意义．矿物工程．2000，(3)：48～52．
[55] 顾帼华，刘如意，王淀佐．原生电位浮选过程中的捕收剂匹配．有色金属．1999，11，(4)：21～25．
[56] 顾帼华，胡岳华、，徐竟等．方铅矿原生电位浮选及应用．矿冶工程．2002，12，(4)：30～32
[57] 李岭值，林大泽．锡铁山错锌矿原生电位调控浮选研究．中国工程科学．2005，9(7)：364～369
[58] 王晶岩，姜国积．浮选药剂的作用及应用．煤炭技术．2006，4(4)：85～87
[59] 邱冠周，伍喜庆，王毓华等．近年浮选进展．金属矿山．2006，(1)：41～52
[60] 朱建光．2005年浮选药剂的进展．国外金属矿选矿．2006，(3)：4～13
[61] 葛平江，杨延东．水玻璃在氧化矿和多泥硫化矿浮选中的应用研究．中国矿山工程．2006，(4)：21～24
[62] 刘江浩，彭会清，刘建国等．中矿选择性分级再磨新工艺的工业应用．矿产综合利用．1999，2(2)：12～15