黄铁矿活化剂及从黄铁矿中回收硫的方法

摘要

本发明提供了一种黄铁矿活化剂及从黄铁矿中回收硫的方法，其中黄铁矿活化剂由浓度为3～10wt.％的NaHCO3水溶液和浓度为3～10wt.％的FeSO4水溶液按重量比为5～20∶1混合而成。该活化剂可将浮选的硫品位提高9％，硫回收率提高9％，而且选矿废液中的COD值降至270mg/L。

说明书

技术领域

本发明涉及黄铁矿浮选领域，特别地，涉及一种黄铁矿活化剂及一种在黄铁矿中回收硫 的方法。

背景技术

黄铁矿作为伴生矿通常与铜、铅、锌等金属矿物共生。当回收铜、铅、锌等金属矿物时， 在强碱性条件下浮选回收。而从上述矿物的浮选尾矿中回收黄铁矿时，其浮选pH值为中性或 偏酸性。此时为将溶液pH值调节至酸性，需要使用大量的酸性溶剂，会消耗大量的药剂，成 本较高。

现有技术中常用碳酸氢铵、硫酸作为活化剂来活化黄铁矿以回收其中的硫元素。回收黄 铁矿中硫的方法：首先加入碳酸氢铵或硫酸以活化黄铁矿，然后加入丁黄药作为捕收剂进行 浮选回收黄铁矿。使用碳酸氢铵时，所需量较大，而使得废水中的氨氮含量超标。该类废水 难以回收利用，即使能处理此类废水成本也很高。且在生产中氨氮气味浓烈，会对生产人员 的健康造成伤害。矿山多处于地势较高处，使用硫酸时，运输不便，而且稍有不慎就会造成 人身伤亡，而且硫酸还会腐蚀浮选设备。

开发出新型、环保、安全的黄铁矿活化剂已成为回收硫的一个势在必行的趋势，符合当 前节能环保的国家政策，也为企业节约大量的生产成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种黄铁矿活化剂及其使用方法，以解决现有活化剂成本高，污染 环境，腐蚀设备的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种黄铁矿活化剂，由浓度为3～10wt.％ 的NaHCO₃水溶液和浓度为3～10wt.％的FeSO₄水溶液按重量比为5～20∶1混合而成。

进一步地，NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液的重量比为5～10∶1。

进一步地，NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液的重量比为5～8∶1。

根据本发明的另一方面，还提供了一种从黄铁矿中回收硫的方法，包括以下步骤：

1)在每吨尾矿中同时加入质量总和为1000～5000g的NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液， 搅拌，得到混合物，并控制混合物的pH值为6～8；

2)在每吨混合物中加入50～200g捕收剂，搅拌，浮选，得到硫精矿。

进一步地，捕收剂为丙黄药、丁黄药、戊黄药或己黄药中的任一种。

进一步地，捕收剂为戊黄药。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的活化剂对环境无污染、无毒、安全，使用方便。可将浮选所得硫精矿的品 位提高9％，回收率提高9％，而且选矿废液中的COD(化学需氧量)值降至241mg/L。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面 将参照实施例，对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆 盖的多种不同方式实施。

本文中尾矿是指伴生型黄铁矿除去其他伴生矿物后得到的矿料，该矿物中黄铁矿含量很 高，有回收价值。此处的矿料计其固体质量。根据实际操作需要该矿料也可加水配置成浆料。

本发明提供了一种安全、环保的活化剂，可以取代碳酸氢铵、硫酸等活化剂。

本发明提供的黄铁矿活化剂由浓度为3～10wt.％的NaHCO₃水溶液和浓度为3～10wt.％的 FeSO₄水溶液按重量比为5～20∶1混合而成。本发明提供的活化剂需要同时加入尾矿中。在使 用本发明提供的活化剂时，为增强捕收剂的效果需将溶液调节为中性或酸性。在酸性条件下， 黄铁矿发生反应：FeS₂→FeS+S⁰，生成硫单质。元素硫的存在，增强了矿物表面的疏水性，使 尾矿的可浮选性增强，同时硫元素也可得到回收利用。NaHCO₃为强碱弱酸盐，成弱碱性。电 离能力弱。分离其他伴生矿物后，尾矿中常含有Ca²⁺、Mg²⁺，由于NaHCO₃电离产生的CO₃^2-与尾矿中的Ca²⁺、Mg²⁺形成Ca CO₃、Mg CO₃沉淀，消除了矿浆中Ca²⁺、Mg²⁺对黄铁矿的抑 制作用，也能促进NaHCO₃朝着电离的方向移动，增加NaHCO₃的电离能力，同时不断产生 H⁺。FeSO₄为强酸弱碱盐，电离后的硫酸根和NaHCO₃的H⁺结合，形成硫酸起到清洗矿物表 面和降低溶液pH值的作用。此时产生的硫酸能避免直接使用硫酸时存在的危险。而且NaHCO₃解离时无铵根离子产生，也就不会产生强刺激性的氨气。保护了环境，增强了人员工作时的 安全性。而且避免在精制黄铁矿后的尾矿中产生铵根离子。

按此比例混合制得的活化剂能增加黄铁矿与捕收剂的结合，增加黄铁矿的浮选效果。本 发明提供的活化剂，仅需简单混合即可，无需其他工艺步骤，制备简单方便。

优选的，活化剂由NaHCO₃和FeSO₄按重量比为5～10∶1混合而成。进一步地，由NaHCO₃和FeSO₄按重量比为5～8∶1混合而成。通常黄铁矿经过浮选后所得溶液经沉淀过滤所得上清 液即为选矿废液。选矿废液中的COD值也是评价活化剂好坏的重要因素。选矿废液未净化不 得随意排放，因而常需对其进行净化并重复利用。选矿废液中COD值低则后续净化步骤更易 进行，选矿废水净化工艺更易进行，且处理成本明显降低。

由于NaHCO₃和FeSO₄在水溶液中是通过双水解反应来互助以活化黄铁矿。按上述比例 混合，制得的活化剂，根据物质守恒定律，会有一部分NaHCO₃在浮选后的选矿废液中有剩 余，该部分NaHCO₃的电离有利于中间产物Fe(OH)₂转化成Fe(OH)₃，其吸附作用很强，从而 降低选矿废液中的悬浮物、各种杂质离子含量，有利于选矿废水的后续净化。同时，FeSO₄还能与溶液中的OH结合生成中间产物Fe(OH)₂进而生成胶体状的Fe(OH)₃。胶体状的Fe(OH)₃能将尾矿液中的杂质以沉淀形式析出。同时，在反应过程中生成的Fe(OH)₃能与选矿废液中的 杂质更紧密的结合，比后续净化废液时加入的Fe(OH)₃有更好的净化作用。

采用水溶液混合能有效降低由于活化剂添加量过少而引起的误差过大的问题，而且便于 使用。

本发明的另一方面还提供了上述活化剂的使用方法，即将此活化剂应用到尾矿中回收硫 的方法，该应用方法具体过程如下：

1)在每吨尾矿中同时加入质量总和为1000～5000g的NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液， 搅拌，得到混合物，并控制混合物的pH值为6～8；

2)在每吨混合物中加入50～200g捕收剂，搅拌，浮选，得到硫精矿。

根据实际需要，向每吨尾矿中加入质量总和为1000～5000g的NaHCO₃水溶液和FeSO₄水 溶液。加入后，只需搅拌5～10分钟，即可实现完全混合，无难溶现象。按此比例添加后，尾 矿的pH值为6～8。按此量添加，能满足各类黄铁矿的需要。当分离伴生矿后，所处理尾矿pH 值较高，则根据需要添加更多的活化剂或活化剂溶液。显然的，如果所处理尾矿pH值碱性弱， 则根据需要添加较少的活化剂或活化剂溶液。

之后在混合物中加入50～200g捕收剂，搅拌2～7分钟，使捕收剂与黄铁矿表面充分作用 后，进行浮选。之后得到硫精矿。浮选为常规工艺步骤，在此不累述。使用上述活化剂后， 捕收剂的用量减少，节约了成本。所用捕收剂可以为常用的捕收剂，优选为丙黄药、丁黄药、 戊黄药或己黄药中的任一种。进一步优选为戊黄药。通常认为捕收剂的链越长，则捕收效果 越好，但此处，由于所用活化剂改变，因而通过实验发现，戊黄药与黄铁矿矿物表面作用效 果最好。

实施例

以下实施例中所用物料均为市售。

实施例1

NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液浓度均为5wt.％，每吨尾矿中加入1000g NaHCO₃和1000g  FeSO₄后所得混合物的pH值为7。

活化剂1：由NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液按重量比为5∶1混合而成。

实施例2

NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液浓度均为6wt.％，每吨尾矿中加入500g NaHCO₃和500g  FeSO₄后所得混合物的pH值为8。

活化剂2：由NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液按重量比为20∶1混合而成。

实施例3

NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液浓度均为10wt.％，每吨尾矿中加入2500g NaHCO₃和 2500g FeSO₄后所得混合物的pH值为6。

活化剂3：由NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液按重量比为10∶1混合而成。

实施例4

NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液浓度均为7wt.％，每吨尾矿中加入2000g NaHCO₃和000g  FeSO₄后所得混合物的pH值为7。

活化剂4：由NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液按重量比为6∶1混合而成。

实施例5

活化剂5：由NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液按重量比为8∶1混合而成，每吨尾矿中加 入1000g NaHCO₃和1000g FeSO₄后所得混合物的pH值为7。

实施例6

NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液浓度均为8wt.％，每吨尾矿中加入1500g NaHCO₃和1000g  FeSO₄后所得混合物的pH值为6。

活化剂6：由NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液按重量比为7∶1混合而成。

对比例

用NH₄HCO₃配成3wt.％的水溶液，作为活化剂。按使用实施例中的方法用于浮选黄铁矿。

将实施例1～6中所得活化剂1～6按以下步骤用于浮选黄铁矿：

1)在每吨尾矿中分别加入质量总和为1000～5000g的NaHCO₃水溶液和FeSO₄水溶液， 搅拌，得到混合物；

2)在每吨混合物中加入50～200g捕收剂，搅拌，浮选，得到硫精矿和废液；

3)废液经沉淀过滤后得到上层清夜即为选矿废液。

实施例1～6中所得活化剂用于活化尾矿后，黄铁矿的品位、回收率和COD含量列于表1 中。不同捕收剂与活化剂4配合使用所得结果列于表2中。

表1活化剂1～6回收黄铁矿的品位、回收率和选矿废水COD含量

表2活化剂4与不同捕获剂配合使用黄铁矿中硫的品位和回收率

  捕收剂   戊黄药   丁黄药   辛黄约   硫品位(％)   48   49   47   硫回收率(％)   96   92   93

由表1可见，按本发明提供的方法所得黄铁矿的较现有技术所得硫品位高9％，硫回收率 高9％。说明本发明提供的活化剂既不污染环境又能保证很好的活化效果。而且使用本发明提 供的活化剂后，选矿废水中杂质含量比对比例中明显低很多，有利于后续浮选过程。由表2 可见，采用戊黄药作为捕收剂，所得黄铁矿中硫的品位和回收率相对较好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员 来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等 同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。