王志亮

（長治學(xué)院，山西 長治 046011）

在礦物加工的過程中，經(jīng)常會應(yīng)用磨礦作業(yè)使礦物達(dá)到想要的粒度或使其發(fā)生單體解離，隨著科技手段的進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)這種加工手段在不同的加工環(huán)境和加工流程下會造成礦物表面電化學(xué)性質(zhì)的改變。對于大多數(shù)的礦物來說，其自身具有的導(dǎo)體性能在磨礦的過程中表面會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，表面電化學(xué)性質(zhì)的不同直接影響了氧化還原反應(yīng)的進(jìn)度，導(dǎo)致礦漿電位的變化，不同的礦漿電位會影響礦物的可浮性，使其在浮選分離過程中產(chǎn)生不同的浮選效率。在礦物加工中，為了節(jié)約成本，選擇能夠提高礦物浮選效率的磨礦手段成為了目前的研究熱點(diǎn)。

1 實驗材料與儀器

本文實驗中選擇的礦物為純度為97.6%的安徽黃鐵礦(FeS2)、93.6%的廣西方鉛礦（PbS）以及91.7%的安徽黃銅礦(CuFeS2)，所選擇的礦物試樣結(jié)晶程度好，對以上三種礦物進(jìn)行礦物成分分析，安徽黃鐵礦(FeS2)的化學(xué)元素分析結(jié)果為：Fe為36.4%，S為46.8%，廣西方鉛礦（PbS）的化學(xué)元素分析結(jié)果為：Pb為42.5%，S為31.8%，安徽黃銅礦(CuFeS2)的化學(xué)元素分析結(jié)果為：Fe為30.9%，Cu為31.6%，S為33.8%。從以上分析結(jié)果可以看出，將以上單礦物利用瓷球打磨制作成礦物電極，打磨完畢之后得到不超過1cm的浮選試樣。

實驗中使用到的化學(xué)藥劑主要有NaOH、HCl、丁黃藥、DDTC以及丁基醚醇，以上化學(xué)藥劑的純度均為分析純。

本文的實驗儀器主要包括電化學(xué)測量系統(tǒng)，型號為EG＆G Model 273，旋轉(zhuǎn)電極裝置，高精度PH計，磨球機(jī)等其他實驗室常見玻璃儀器，實驗裝置示意圖如下所示。

圖1 電化學(xué)實驗裝置示意圖

在磨礦的過程中，稱取礦物試樣5克，配制PH值為8.5的NaOH溶液，量取20ml加入磨機(jī)中，隨后加入瓷球在轉(zhuǎn)速為78r/min的條件下進(jìn)行處理，并將磨礦后得到的礦漿靜置5min后測量電位。

在浮選過程中，將磨礦得到的漿液和得到的磨礦試樣放置在容積為150ml的浮選機(jī)中進(jìn)行浮選，將選擇的電極進(jìn)行拋光處理，并向浮選池中加入捕收劑丁黃藥以及起泡劑DDTC、丁基醚醇，并使用精密PH計測量其PH值，攪拌1min后測量混合溶液的電位，并轉(zhuǎn)換成以氫元素為標(biāo)準(zhǔn)的電位，靜置浮選5min。

2 磨礦過程中礦物表面電化學(xué)性質(zhì)分析

本文在電化學(xué)性質(zhì)分析的過程中使用的電化學(xué)測試系統(tǒng)，對經(jīng)磨礦后的三種礦物進(jìn)行恒電位測試，在不同機(jī)械壓力和磨礦介質(zhì)的作用下，分析礦物表面電化學(xué)性質(zhì)的變化對浮選結(jié)果的影響。當(dāng)磨礦介質(zhì)為鐵時，設(shè)置磨礦機(jī)械壓力作為變量，得到三種礦物電極表面的外電流。

從上表的數(shù)據(jù)中可以看出，在其他磨礦條件一致，僅僅改變機(jī)械壓力的情況下，安徽黃鐵礦和廣西方鉛礦的電極外電路電流為負(fù)值，這說明礦物表面的電化學(xué)性質(zhì)為陰極電流，在這種情況下，說明安徽黃鐵礦和廣西方鉛礦在反應(yīng)過程中發(fā)生還原反應(yīng)充當(dāng)了陰極，介質(zhì)鐵發(fā)生了氧化反應(yīng)成為電路系統(tǒng)中的陽極。對于CuFeS2來說，電極外電路電流為正，這說明其電化學(xué)性質(zhì)與安徽黃鐵礦和廣西方鉛礦剛好相反，在這種情況下，說明CuFeS2在反應(yīng)過程中發(fā)生了氧化，因此成為系統(tǒng)中的陽極，介質(zhì)鐵發(fā)生的是氧化反應(yīng)，是電路系統(tǒng)中的陰極。改變磨礦介質(zhì)，將鐵換為石英瓷球，得到實驗結(jié)果如下表。

表2 磨礦機(jī)械壓力作為變量、磨礦介質(zhì)為石英瓷球的三種礦物表面電流情況

從上表中可以看出，當(dāng)磨礦介質(zhì)從鐵變?yōu)槭⒋汕蚝?，安徽黃鐵礦和廣西方鉛礦表面電流為正，說明發(fā)生氧化反應(yīng)成為了陽極。在這種情況下，說明FeS2和PbS在反應(yīng)過程中生氧化反應(yīng)充當(dāng)了陽極。對于CuFeS2來說，情況剛好相反，這說明礦物表面的電化學(xué)性質(zhì)為陰極電流，在這種情況下，說明CuFeS2在反應(yīng)過程中發(fā)生還原反應(yīng)成為陰極。

3 礦物表面電化學(xué)性質(zhì)對浮選的影響分析

將經(jīng)過不同磨礦介質(zhì)下的三種礦石進(jìn)行浮選試驗，統(tǒng)一設(shè)置兩個不同的磨礦介質(zhì)體系磨礦時間為1min，捕收劑起泡劑的添加時間、添加類型與添加濃度都相同，此時調(diào)節(jié)浮選池中的PH值在6～12，得到三種礦石的浮選率。對于石英瓷球磨礦介質(zhì)體系來說，保證上述條件不變，分別測得三種礦石的浮選率。統(tǒng)計結(jié)果如下表所示。

表3 不同磨礦介質(zhì)體系下三種礦石浮選率統(tǒng)計結(jié)果

綜上所述，可以得出結(jié)論，在磨礦的過程中，隨著機(jī)械壓力的增大，磨礦體系的還原性增強(qiáng)，會削弱氧化反應(yīng)，因此不利于提高浮選率。對于磨礦介質(zhì)為石英瓷球情況下，安徽黃鐵礦和廣西方鉛礦會發(fā)生氧化反應(yīng)，能提高浮選率；對于CuFeS2來說，在磨礦介質(zhì)為鐵的情況下，能夠發(fā)生氧化反應(yīng)進(jìn)而提高浮選率；浮選池中PH增大會催化礦物的表面氧化反應(yīng)，這種自身發(fā)生的氧化反應(yīng)是有利于提高浮選率的；對于CuFeS2使用Fe或瓷球作為磨礦介質(zhì)，則浮選率受到PH值的影響很小。

4 結(jié)語

本文通過對三種礦石在不同磨礦條件下表面電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，通過實驗得到了性質(zhì)變化對于浮選結(jié)果的影響結(jié)論，將本文理論應(yīng)用到實際的礦物加工中，能夠針對不同礦物的性質(zhì)特點(diǎn)采取不同的磨礦條件，有利于提高浮選率，避免浪費(fèi)。