论文部分内容阅读
锌在国民经济和基础设施建设等领域发挥着关键作用。目前我国矿山的锌产量居世界第一,但仍不能满足我国对锌金属消费的需求,而且随着易选高品位的硫化锌储量减少,开发利用氧化锌矿物成为必然。浮选相比湿法冶金是开发利用氧化锌资源比较经济有效的方法。但是由于氧化锌矿石矿泥含量高,浮选药剂用量大,硅酸盐型氧化锌不易硫化等问题阻碍了现有的浮选技术在氧化锌矿工业生产上的应用,因此有必要研究开发新型氧化锌浮选技术。根据氧化锌矿物的特点,结合查阅的文献,本文提出氨水预处理强化铅离子改性诱变硫化钠硫化黄药浮选技术,以菱锌矿为研究对象,采用浮选、现代分析检测技术和理论计算模型相配合,较系统地研究了该技术基础的关键性问题,重点考察铅离子改性诱变硫化黄药浮选菱锌矿的作用机理。单矿物微浮选试验的结果证明在异戊基黄药作为捕收剂的条件下,菱锌矿分别经铅离子改性,铅离子改性诱变硫化钠硫化和氨处理强化铅离子改性诱变硫化钠硫化以后浮选回收率都有所提高,但效果最好的是氨水强化铅离子改性硫化钠硫化黄药浮选,当p H约为10,NH3·H2O,Pb(NO3)2,Na2S和黄药的浓度分别为2.5×10-3 mol/L,6×10-4 mol/L,3×10-4 mol/L和50 mg/L时,菱锌矿的浮选回收率为80.91%。在相同的药剂用量条件下,相比传统的氨处理-硫化-金属离子活化黄药浮选技术,新的氨处理-铅离子改性-硫化钠硫化黄药浮选技术可以获得更好的浮选指标。ICP-MS检测、Visual MINTEQ模型计算和XPS表面分析的结果揭示了铅离子主要通过离子交换的方式替换菱锌矿表面的Zn,形成Pb的碳酸盐(Pb CO3和Pb3(CO3)2(OH)2)稳定地吸附在矿物表面。借助FT-IR光谱、To F-SIMS分析和紫外可见光分光光度计测试表明被铅离子改性的菱锌矿表面不仅黄药的吸附量增加,还增强了吸附稳定性。黄药可以与菱锌矿表面Pb位点反应使疏水性的黄药阴离子稳定地吸附在菱锌矿表面上形成疏水的黄原酸铅,这是铅离子改性强化黄药吸附和促进菱锌矿浮选的主要原因。通过ICP-OES检测、Visual MINTEQ模型计算和XPS表面分析查明铅离子改性的菱锌矿被硫化处理后矿物表面上Pb物种的吸附量与S物种的吸附量呈正相关,而且对S物种吸附更稳定。硫化钠不仅与菱锌矿表面Pb的碳酸盐反应形成有利于黄药浮选的Pb S,还与菱锌矿的Zn作用生成ZnS以及聚硫化物,从而实现了铅离子改性诱变硫化的效果。XPS表面分析的结果揭示了菱锌矿被氨水处理以后,氨水可能会溶蚀菱锌矿表面的锌,导致其相对含量降低,而且氨水处理强化了Pb物种在菱锌矿表面的吸附,形成的产物极有可能是Pb3(CO3)2(OH)2。溶液化学计算的结果从理论上揭示了菱锌矿被氨水处理和铅离子改性后矿浆中的离子组成,形成的Zn物种包括以Zn(OH)2为主的锌羟基络合物和Zn(NH3)2+为主的锌氨络合离子,而Pb物种除了Pb的碳酸盐Pb CO3,还含有铅羟基络合物Pb(OH)2。