磨矿环境对硫化矿物浮选的影响

论文摘要

浮选的发展已有一百多年的历史,至今浮选仍然是硫化矿、某些非金属矿和氧化矿的一种高效分离富集手段。磨矿作为浮选前的一道必备工序对矿物的浮选有着非同寻常的意义。磨矿过程是一个复杂的物理、化学及物理化学过程,其对硫化矿物的后续加工有着重大的影响。因此,研究磨矿环境与硫化矿物浮选的关系具有十分重要的理论和实践意义。本课题在查阅大量文献资料并深入理解和借鉴他人研究工作的基础上,针对方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和黄铁矿等主要硫化矿物,采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）以及其它物理、化学等现代分析技术检测了不同磨矿环境条件下,硫化矿物表面性质和矿浆化学性质的变化,通过大量的浮选试验系统地研究了磨矿环境和浮选药剂的添加方式对硫化矿物单矿物的可浮性和双矿物浮选分离的影响,探讨了磨矿环境影响硫化矿物可浮性的作用机理,并探索了磨矿环境对实际矿石浮选分离的影响。硫化矿物的矿浆化学性质（矿浆pH、溶解氧含量、矿浆电位Eh和溶液离子组分）和表面性质与磨矿环境有着密切的关系,采用不同的磨矿介质磨矿将导致单矿物和双矿物体系的矿浆化学性质和硫化矿物表面性质产生明显的变化。铁介质磨矿过程中,由于存在铁介质自身的局部电池作用和铁介质与硫化矿物之间的伽伐尼电偶作用,造成了铁磨硫化矿物矿浆pH比瓷磨的高、矿浆中的溶解氧和矿浆电位Eh比瓷磨的低。同时由于铁磨时,机械力和机械力化学在硫化矿物表面的作用强烈,造成硫化矿物表面腐蚀较瓷磨时严重,并在硫化矿物表面生成了FeOOH,使铁磨硫化矿物与瓷磨硫化矿物的表面性质存在较大的差异。采用铁介质磨矿和瓷介质磨矿时,硫化矿物的浮选行为产生明显区别的主要原因有：一是采用铁介质磨矿时,铁的羟基络合物沉淀并吸附在硫化矿物表面使矿物表面亲水性加强,降低了硫化矿物的可浮性；二是采用铁介质磨矿时形成的强还原性环境阻碍了硫化矿物浮选时所必需的表面适度氧化,而采用瓷介质磨矿时形成的氧化性环境则有利于硫化矿物表面的适度氧化；三是铁磨和瓷磨方铅矿、铁磨和瓷磨黄铜矿和瓷磨黄铁矿均形成了更有利于硫化矿物浮选的缺会属富硫表面。铁磨黄铁矿表面铁与硫的量相当。铁磨和瓷磨闪锌矿的表面则形成了缺硫富金属的表面；四是瓷介质磨矿时造成的高电位氧化性较有利于黄药氧化成双黄药,而铁介质磨矿时所造成的低电位还原性环境则不利于黄药氧化为双黄药。本课题的研究在四个方面进行了创新：1、在国内首次系统地研究了磨矿环境对硫化矿物矿浆的化学性质、矿物表面性质和浮选行为的影响,初步查明了磨矿环境对硫化矿物矿浆的化学性质、矿物表面性质和浮选行为影响的规律,探讨了磨矿环境影响硫化矿物矿浆化学性质、矿物表面性质和浮选行为的机理：2、研究结果表明,采用瓷介质磨矿比采用铁介质磨矿更有利于硫化矿物的浮选；3、采用铁介质磨矿时,铁介质氧化生成的FeOOH在黄铁矿、闪锌矿表面的罩盖对Cu2+, Pb2+的活化作用起到了“屏蔽效应”；4、研究发现,干式磨矿比湿式磨矿更有利于硫化矿物的浮选分离。另外,通过本课题的试验研究还得到几点新的认识：1、当Na2S浓度较低时,由于·HS-氧化为S的电极电位比硫化矿物和铁介质氧化的电位低,可有效地避免瓷磨硫化矿物的过氧化和铁磨时在硫化矿物表面生成FeOOH,使硫化矿物表面保持较好的疏水性,促进了硫化矿物的浮选；2、酸性条件下,CaO对瓷磨黄铁矿浮选的强烈抑制作用,主要是由于在黄铁矿表面形成了CaSO4薄膜,使矿物表面的亲水性显著增强；3、硫代硫酸钠对闪锌矿、黄铁矿的抑制与铁介质或铁离子有着密切的关系,其对铁磨闪锌矿具有明显抑制作用的主要原因是在矿物表面形成亲水性强的Fe2（S2O3）3。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 磨矿环境对硫化矿物表面性质、矿浆化学性质和矿物浮选行为影响的研究现状与进展
• 1.1.1 磨矿环境中的电化学作用及其对矿物浮选行为的影响
• 1.1.1.1 磨矿介质的磨损与磨蚀
• 1.1.1.2 局部电池和伽伐尼电偶作用与硫化矿物浮选
• 1.1.2 磨矿一浮选体系中矿浆化学性质变化及其对硫化矿浮选行为的影响
• 1.1.3 磨矿环境中的机械力化学作用及其对矿物浮选行为的影响
• 1.1.3.1 磨矿过程中的机械力化学作用对硫化矿物表面形态和性质的影响
• 1.1.3.2 机械力化学作用对硫化矿物晶体结构的影响
• 1.1.4 工业实践中药剂添加方式和磨矿介质的改变对硫化矿浮选的影响
• 1.1.4.1 浮选药剂的添加方式对硫化矿浮选的影响
• 1.1.4.2 磨矿介质改变对硫化矿浮选分离的影响
• 1.1.5 小结
• 1.2 课题的提出和主要研究内容
• 1.2.1 课题的提出和需要解决的科学问题
• 1.2.2 研究内容
• 第二章 试验矿样、药剂、仪器设备及方法
• 2.1 矿样的采集与制备
• 2.1.1 硫化矿单矿物
• 2.1.2 硫化矿矿样
• 2.1.2.1 铜硫矿样
• 2.1.2.2 铅锌矿样
• 2.2 试验药剂
• 2.3 试验设备
• 2.3.1 磨矿设备
• 2.3.1.1 磨矿机
• 2.3.1.2 磨矿介质
• 2.3.2 浮选设备
• 2.4 分析检测方法与仪器
• 2.4.1 晶体结构分析
• 2.4.2 表面形态和表面性质分析
• 2.4.2.1 扫描电镜（SEM）分析和能谱（EDX）分析
• 2.4.2.2 X光电子能谱（XPS）分析
• 2.4.3 溶液组分检测方法
• 2.4.4 矿浆pH、矿浆电位Eh和溶解氧（DO）的测试方法
• 第三章 磨矿环境对矿浆性质的影响
• 3.1 磨矿环境对单矿物体系矿浆性质的影响
• 3.1.1 磨矿环境对矿浆pH的影响
• 3.1.2 磨矿环境对矿浆中金属离子浓度的影响
• 3.1.3 磨矿环境对矿浆中溶解氧含量的影响
• 3.1.4 磨矿环境对矿浆电位Eh的影响
• 3.2 静置时间对硫化矿矿浆化学性质的影响
• 3.2.1 矿浆静置时间对硫化矿矿浆pH的影响
• 3.2.2 矿浆静置时间对硫化矿矿浆电位和溶解氧含量的影响
• 3.3 磨矿环境对双矿物体系矿浆化学性质的影响
• 3.3.1 方铅矿-闪锌矿体系
• 3.3.2 方铅矿-黄铁矿体系
• 3.3.3 方铅矿-黄铜矿体系
• 3.3.4 黄铜矿-黄铁矿体系
• 3.3.5 黄铜矿-闪锌矿体系
• 3.3.6 闪锌矿-黄铁矿体系
• 3.4 小结
• 第四章 磨矿环境对硫化矿物晶体结构与表面性质的影响
• 4.1 磨矿环境对硫化矿物晶体结构的影响
• 4.2 磨矿环境对硫化矿物表面性质的影响
• 4.2.1 扫描电镜（SEM）及能谱（EDX）分析
• 4.2.1.1 方铅矿
• 4.2.1.2 黄铜矿
• 4.2.1.3 黄铁矿
• 4.2.1.4 闪锌矿
• 4.2.2 光电子能谱（XPS）分析
• 4.2.2.1 方铅矿
• 4.2.2.2 黄铁矿
• 4.2.2.3 黄铜矿
• 4.2.2.4 闪锌矿
• 4.3 小结
• 第五章 磨矿环境对硫化矿单矿物浮选的影响
• 5.1 磨矿细度的测定
• 5.2 湿式磨矿环境对硫化矿物浮选的影响
• 5.2.1 矿浆pH对硫化矿物矿浮选的影响
• 5.2.1.1 矿浆pH对方铅矿浮选的影响
• 5.2.1.2 矿浆pH对闪锌矿浮选的影响
• 5.2.1.3 矿浆pH对黄铁矿浮选的影响
• 5.2.1.4 矿浆pH对黄铜矿浮选的影响
• 5.2.2 捕收剂对硫化矿物浮选的影响
• 5.2.2.1 捕收剂对方铅矿浮选的影响
• 5.2.2.2 捕收剂对闪锌矿浮选的影响
• 5.2.2.3 捕收剂对黄铁矿浮选的影响
• 5.2.2.4 捕收剂对黄铜矿浮选的影响
• 5.2.3 CaO对硫化矿物浮选的影响
• 5.2.3.1 CaO对方铅矿浮选的影响
• 5.2.3.2 CaO对闪锌矿浮选的影响
• 5.2.3.3 CaO对黄铁矿浮选的影响
• 5.2.3.4 CaO对黄铜矿浮选的影响
• 2S对硫化矿物浮选的影响'>5.2.4 Na₂S对硫化矿物浮选的影响
• 2S对方铅矿浮选的影响'>5.2.4.1 Na₂S对方铅矿浮选的影响
• 2S对闪锌矿浮选的影响'>5.2.4.2 Na₂S对闪锌矿浮选的影响
• 2S对黄铁矿浮选的影响'>5.2.4.3 Na₂S对黄铁矿浮选的影响
• 2S对黄铜矿浮选的影响'>5.2.4.4 Na₂S对黄铜矿浮选的影响
• 5.2.5 腐殖酸钠对硫化矿物浮选的影响
• 5.2.5.1 腐殖酸钠对方铅矿浮选的影响
• 5.2.5.2 腐殖酸钠对闪锌矿浮选的影响
• 5.2.5.3 腐殖酸钠对黄铁矿浮选的影响
• 5.2.5.4 腐殖酸钠对黄铜矿浮选的影响
• 2S₂O₃对闪锌矿和黄铁矿浮选的影响'>5.2.6 Na₂S₂O₃对闪锌矿和黄铁矿浮选的影响
• 2S₂O₃对闪锌矿浮选的影响'>5.2.6.1 Na₂S₂O₃对闪锌矿浮选的影响
• 2S₂O₃对黄铁矿浮选的影响'>5.2.6.2 Na₂S₂O₃对黄铁矿浮选的影响
• 4对闪锌矿浮选的影响'>5.2.7 ZnSO₄对闪锌矿浮选的影响
• 4对闪锌矿和黄铁矿浮选的影响'>5.2.8 CuSO₄对闪锌矿和黄铁矿浮选的影响
• 4对闪锌矿浮选的影响'>5.2.8.1 CuSO₄对闪锌矿浮选的影响
• 4对黄铁矿浮选的影响'>5.2.8.2 CuSO₄对黄铁矿浮选的影响
• 3)₂对闪锌矿浮选的影响'>5.2.9 Pb（NO）₃)₂对闪锌矿浮选的影响
• 5.2.10 矿浆静置时间对硫化矿物浮选的影响
• 5.2.11 磨矿环境对硫化矿物浮选速度的影响
• 5.3 干式碎磨矿方式对黄铜矿浮选的影响
• 5.3.1 矿浆pH对干碎磨黄铜矿浮选的影响
• 5.3.2 捕收剂与碎磨矿方式对黄铜矿浮选的影响
• 2S对干碎磨黄铜矿浮选的影响'>5.3.3 Na₂S对干碎磨黄铜矿浮选的影响
• 5.3.4 CaO对干碎磨黄铜矿浮选的影响
• 5.3.5 腐殖酸钠对干磨黄铜矿浮选的影响
• 5.3.6 磨矿方式对黄铜矿浮选速度的影响
• 5.4 小结
• 第六章 磨矿环境对硫化矿物浮选分离的影响
• 6.1 方铅矿—闪锌矿体系
• 6.2 方铅矿—黄铁矿体系
• 6.3 方铅矿—黄铜矿体系
• 6.4 黄铜矿—黄铁矿体系
• 6.5 黄铜矿—闪锌矿体系
• 6.6 闪锌矿—黄铁矿体系
• 6.7 小结
• 第七章 几种典型硫化矿的浮选分离
• 7.1 江西德兴铜—硫矿的浮选分离
• 7.2 云南昭通铅—锌—硫矿的浮选分离
• 7.3 小结
• 第八章 磨矿环境影响硫化矿物性质与浮选行为的机理
• 8.1 磨矿环境中的局部电池和伽伐尼电偶作用
• 8.1.1 瓷磨环境中的局部电池和伽伐尼电偶
• 8.1.2 铁磨环境中的局部电池和伽伐尼电偶
• 8.2 磨矿环境对硫化矿物矿浆性质和表面性质影响机理的探讨
• 8.2.1 瓷磨和铁磨时硫化矿物矿浆化学性质产生差异的机理探讨
• 8.2.2 瓷磨和铁磨时硫化矿物表面性质产生差异的机理探讨
• 8.3 磨矿环境对硫化矿物浮选影响机理的分析
• 8.3.1 瓷磨和铁磨时硫化矿物浮选行为产生差异的机理探讨
• 8.3.2 浮选药剂与硫化矿物的作用机理
• 8.3.2.1 CaO对硫化矿物的抑制机理
• 2S对硫化矿物的抑制机理'>8.3.2.2 Na₂S对硫化矿物的抑制机理
• 2S₂O₃对硫化矿物的抑制机理'>8.3.2.3 Na₂S₂O₃对硫化矿物的抑制机理
• 8.3.2.4 闪锌矿与黄铁矿的活化
• 8.4 小结
• 第九章 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 攻读博士学位间获得的科技奖励
• 致谢
• 作者简介
• 附录1 光电子能谱（XPS）谱图
• 附录2 扫描电镜（SEM）能谱（EDX）谱图