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硫化铅锌矿主要矿物的可浮性分析

硫化铅锌矿主要矿物的可浮性分析

硫化铅锌矿是铅和锌金属的主要来源,其浮选分离是矿物加工领域的经典和核心课题。矿石中不同硫化矿物因其晶体结构、表面性质及与药剂作用的差异,表现出截然不同的可浮性。掌握这些特性是实现高效分选、提高精矿品位和回收率的关键。以下是几种主要矿物的可浮性分析。

一、主要矿物及其基本特性

  1. 方铅矿(PbS):是最重要的铅矿物,通常呈立方体结晶,具有完好的解理面,新鲜表面疏水性强,天然可浮性良好。
  2. 闪锌矿(ZnS):是最重要的锌矿物。纯闪锌矿(ZnS)可浮性较差,但其晶格中常因类质同象作用而含有铁、镉等杂质(如铁闪锌矿),这会显著改变其表面性质和可浮性。
  3. 黄铁矿(FeS₂):是矿石中常见的硫化铁矿物,在浮选过程中通常作为脉石矿物需要抑制,但其自身也具有一定的可浮性。

二、各矿物的可浮性特点与调控

1. 方铅矿的可浮性
天然可浮性:极好。新鲜解理面具有高度的疏水性,在不加捕收剂时也可一定程度地附着于气泡。
捕收剂:对黄药类(乙基、丁基黄药)捕收剂非常敏感,吸附能力强,能在较宽的pH值范围内(特别是中性至弱碱性)被有效捕收。
抑制剂:易被重铬酸盐、硫化钠、亚硫酸盐等抑制。在石灰造成的高碱(pH > 11)环境中,其表面会生成亲水的氢氧化铅薄膜,可浮性显著下降,这是铅锌分离中常用“抑铅浮锌”工艺的基础。
活化剂:通常不需要活化,但经强烈抑制后,可用硝酸铅等铅盐重新活化。

2. 闪锌矿的可浮性
天然可浮性:较差。纯闪锌矿表面亲水,难以自然上浮。
活化作用:其可浮性高度依赖活化。未经活化的闪锌矿几乎无法用黄药捕收。最常见的活化剂是硫酸铜(CuSO₄),Cu²⁺离子与闪锌矿表面发生离子交换,生成类似黄铜矿(CuFeS₂)的疏水薄膜,使其对黄药捕收剂变得异常敏感。
“自活化”与难处理性:当闪锌矿中含铁或受到矿浆中铜离子自然污染时,会呈现一定“自活化”现象,导致其在铅浮选阶段上浮,干扰分选。高铁闪锌矿活化速度慢,更难抑制。
抑制剂:常用石灰(高pH)、氰化物、亚硫酸盐、硫酸锌等抑制。在优先浮选工艺中,先浮方铅矿时,需添加硫酸锌等抑制剂阻止闪锌矿被矿浆中的铜离子活化而上浮。

3. 黄铁矿的可浮性
天然可浮性:中等。新鲜破碎的黄铁矿表面疏水性比方铅矿差,但好于闪锌矿。
捕收剂:可在中性和弱酸性介质中用黄药有效浮选。
pH值的关键影响:黄铁矿的可浮性受矿浆pH值影响极大。在强碱性介质(石灰调节,pH > 12) 下,其表面会迅速氧化生成亲水的Fe(OH)₃等羟基氧化铁膜,可浮性急剧下降。这是浮选过程中抑制黄铁矿最主要、最经济的手段。
其他抑制剂:氰化物也是黄铁矿的高效抑制剂,但因环保问题现已少用。

三、浮选分离工艺的实践要点

基于上述矿物的可浮性差异,工业上主要采用优先浮选流程:

  1. 铅浮选阶段:在弱碱性(pH 8-9.5)介质中,用石灰抑制黄铁矿,用硫酸锌(或配合亚硫酸盐/氰化物)抑制闪锌矿,用选择性捕收剂(如乙硫氮)优先浮出方铅矿,得到铅精矿。
  2. 锌浮选阶段:对铅浮选尾矿,添加大量石灰将pH值提高至11-12以上,进一步抑制黄铁矿。然后添加硫酸铜活化闪锌矿,再用黄药类捕收剂浮选闪锌矿,得到锌精矿。

四、结论
硫化铅锌矿的浮选本质是利用方铅矿、闪锌矿和黄铁矿在特定药剂条件和pH环境下的可浮性差异进行分离。方铅矿天然可浮性好但易被高碱抑制;闪锌矿需铜离子活化才具良好可浮性;黄铁矿则在强碱下被有效抑制。成功的分选依赖于精准调控矿浆pH值、活化剂与抑制剂的种类及用量,形成有利于目标矿物上浮而其他矿物被抑制的选择性界面环境。对矿石性质(如闪锌矿铁含量)的深入认识,是实现可浮性精准调控、优化工艺流程的前提。

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更新时间:2026-01-07 19:56:37

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