王志亮
(長治學院,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)使礦物達到想要的粒度或使其發(fā)生單體解離,隨著科技手段的進步,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),表面電化學性質(zhì)的不同直接影響了氧化還原反應(yīng)的進度,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。
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,對以上三種礦物進行礦物成分分析,安徽黃鐵礦(FeS2)的化學元素分析結(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藥劑主要有NaOH、HCl、丁黃藥、DDTC以及丁基醚醇,以上化學藥劑的純度均為分析純。
本文的實驗儀器主要包括電化學測量系統(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加入磨機中,隨后加入瓷球在轉(zhuǎn)速為78r/min的條件下進行處理,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的浮選機中進行浮選,將選擇的電極進行拋光處理,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)換成以氫元素為標準的電位,靜置浮選5min。
本文在電化學性質(zhì)分析的過程中使用的電化學測試系統(tǒng),對經(jīng)磨礦后的三種礦物進行恒電位測試,在不同機械壓力和磨礦介質(zhì)的作用下,分析礦物表面電化學性質(zhì)的變化對浮選結(jié)果的影響。當磨礦介質(zhì)為鐵時,設(shè)置磨礦機械壓力作為變量,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值,這說明礦物表面的電化學性質(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。
將經(jīng)過不同磨礦介質(zhì)下的三種礦石進行浮選試驗,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,隨著機械壓力的增大,磨礦體系的還原性增強,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。
本文通過對三種礦石在不同磨礦條件下表面電化學性質(zhì)進行分析,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)特點采取不同的磨礦條件,有利于提高浮選率,避免浪費。