广西环江某高硫铅锌矿浮选工艺及杂质影响的量子化学研究

摘要

论文针对广西环江某高硫铅锌矿的的矿石含硫高、铅锌品位低的特点，进行了综合回收工艺研究，并采用基于密度泛函的第一性原理的方法和前线轨道理论讨论了杂质原子对方铅矿、闪锌矿、黄铁矿浮选行为的影响。主要研究结果如下
　　 (1)铅、锌浮选试验表明，原矿中铅可浮性较好，在碱性介质中采用乙硫氮可以有效捕收方铅矿，在不使用硫酸锌的条件下可以实现铅的优先浮选分离；采用硫酸铜可以有效实现闪锌矿的活化。经过铅、锌小型闭路试验研究，得到最佳药剂条件为：粗选中，石灰用量6kg·t-1，并添加至球磨机中，铅捕收剂乙硫氮用量150g·t-1，锌活化剂硫酸铜用量250g·t-1，锌捕收剂丁黄药用量200g·t-1；经过一粗二扫三精试验流程，最终获得了铅精矿、锌精矿品位分别为56.88％、55.47％，回收率分别为78.10％、93.50％的浮选指标。
　　 (2)黄铁矿被生石灰强烈抑制后，再次活化极为困难，无法通过常规活化剂和丁黄药进行回收。经过黄铁矿单矿物试验和小型开路试验，开发出了黄铁矿浮选新型捕收剂C08和新型活化剂F09。由于矿石中白云石的存在，导致硫酸很难活化铅锌尾矿中的黄铁矿，采用硫酸和F09联合活化，C08做捕收剂，可以在低碱度下实现黄铁矿的回收。在给矿硫品位为35％的条件下，硫精矿品位达到48.31％，硫回收率94.71％。
　　 (3)工业试验结果表明，采用乙硫氮作为方铅矿的捕收剂，在不用硫酸锌的条件下实现了铅锌分离。工业试验两个月的试验结果表明：在生石灰6kg·t-1、乙硫氮210g·t-1、硫酸铜600g·t-1和丁基黄药300g·t-1的药剂条件下，原矿铅、锌品位分别为0.41％、2.47％，可获得铅精矿品位62.93％、铅精矿回收率78.39％，铅精矿互含锌6.70％，锌精矿品位54.55％左右，锌精矿回收率在93.25％左右，互含铅1.43％。锌尾矿采用新型活化剂F09进行黄铁矿活化，捕收剂C08，在给矿品位硫25％的条件下，得到硫精矿品位49.44％，回收率96.73％。
　　 (4)采用基于密度泛涵的第一性原理的方法，同时采用前线轨道理论讨论了杂质原子对方铅矿、闪锌矿和黄铁矿浮选行为的影响。其中，银使得方铅矿的带隙变窄，从而影响方铅矿的导电性和电化学反应活性，可浮性升高；镉杂质的晶格能改变闪锌矿原子系数和闪锌矿的前线轨道的能量值，从而影响了闪锌矿的反应活性，可浮性升高；杂质砷最容易进入黄铁矿晶格取代硫，用前线轨道方法，解释了杂质砷对黄铁矿与氧及黄药作用的强弱，得出含砷杂质的黄铁矿容易过度氧化，从而影响黄铁矿的浮选，可浮性降低。