强碱性矿浆中黄铁矿的活化方法

摘要

本发明公开了一种强碱性矿浆中黄铁矿的活化方法，该方法包括：预处理：将待处理的pH值为12.0～13.5的矿浆浓缩至浓度为30～48％；活化处理：以可溶性硫酸盐为活化剂，活化剂的用量与所处理的矿浆的重量比为2～6∶1000，将所述活化剂加入到预处理后的所述矿浆中在搅拌状态下进行反应，搅拌时间4～6min，反应后所述矿浆的pH值为7.0～9.0，矿浆中的Ca

说明书

技术领域

本发明涉及一种黄铁矿的活化技术，尤其涉及一种对强碱性矿浆中黄铁矿的活化方法。

背景技术

铜硫分离一般在强碱性介质中进行，大量的石灰形成高碱高钙介质条件，即形成了强碱性的矿浆，使其中的黄铁矿受到抑制，这就给回收黄铁矿带来困难。通常用硫酸活化黄铁矿，大量的硫酸现场稀释非常困难，如果浓硫酸直接加入搅拌槽内会发生强烈的物理化学反应，使工作的厂房内弥漫着呛人的酸雾，设备及厂房钢结构腐蚀严重，并且加入点局部区域硫酸浓度很高，与矿浆中黄铁矿反应释放出剧毒的H₂S气体，使之成为生产中的重大危险源。鉴于酸活化工艺存在的诸多弊端，因此，找到一种经济技术可行的清洁选硫工艺具有重要意义。

发明内容

本发明实施方式提供一种强碱性矿浆中黄铁矿的活化方法，在不使用硫酸且不产生有毒气体的前提下，消除强碱性矿浆中抑制黄铁矿的CaO、Ca(OH)⁺和Ca(OH)₂物质，达到强化黄药在强碱性矿浆中的黄铁矿表面吸附的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种强碱性矿浆中黄铁矿的活化方法，其特征在于，该方法包括：

预处理：将待处理的pH值为12.0～13.5的矿浆浓缩至浓度为30～48％；

活化处理：以可溶性硫酸盐为活化剂，活化剂的用量与所处理的矿浆的重量比为2～6∶1000，将所述活化剂加入到预处理后的所述矿浆中在搅拌状态下进行反应，搅拌时间4～6min，反应后使所述矿浆的pH值为7.0～9.0，矿浆中的Ca²⁺、OH^-与所述活化剂反应生成难溶盐或稳定化合物，反应后矿浆中的Ca²⁺的浓度小于3.0×10^-3N，OH^-的浓度小于1.0×10^-5N。

所述可溶性硫酸盐包括：硫酸铝、硫酸亚铁、七水硫酸镁中的任一种。

当以硫酸铝为活化剂时，硫酸铝的用量与所处理矿浆的重量比为2～4∶1000。

当以硫酸亚铁为活化剂时，硫酸亚铁用量与所处理矿浆的重量比为2～2∶1000。

当以七水硫酸镁为活化剂时，七水硫酸镁用量与所处理矿浆的重量比为3.0～6.0∶1000。

所述预处理步骤中，将待处理的矿浆采用水力旋流器进行浓缩。

由上述本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式通过使用廉价的硫酸铝、硫酸亚铁和七水硫酸镁等硫酸盐作为活化剂，与活化处理的矿浆反应后，有效降低了矿浆的pH值，消除抑制矿浆中黄铁矿的CaO、Ca(OH)⁺、Ca(OH)₂物质，达到强化黄药在黄铁矿表面吸附的效果，该方法可获得硫精矿品位39.80％，选硫作业回收率达到88.50％，其活化黄铁矿效果好，成本低廉，使用方便，无腐蚀性等，是回收黄铁矿的有效方法。

具体实施方式

本发明实施方式是一种强碱性矿浆中黄铁矿的活化方法，以一种安全、廉价的方式，实现对铜硫分离尾矿中黄铁矿的活化，该方法包括：预处理：将待处理的pH值为12.0～13.5的矿浆用水力旋流器浓缩至浓度为30～48％；活化处理：以可溶性硫酸盐(可以是硫酸铝、硫酸亚铁、七水硫酸镁)为活化剂，活化剂的使用量与所处理矿浆的重量比为2～6∶1000，将所述活化剂加入到预处理后的所述矿浆中在机械搅拌状态下反应4～6min，反应后使所述矿浆的pH值为7.0～9.0；实际中，活化剂的具体用量可以取决于矿浆的初始pH值，矿浆的初始pH值高则活化剂的用量则可以多一些，以反应后矿浆的pH值达到7.0～9.0为准。该方法工艺简单，通过作为活化剂的可溶性硫酸盐(如硫酸铝、硫酸亚铁、七水硫酸镁等)与强碱性矿浆中Ca²⁺和OH^-反应，降低了矿浆的pH值，消除抑制矿浆中黄铁矿的CaO、Ca(OH)⁺、Ca(OH)₂物质，达到强化黄药在黄铁矿表面吸附的效果，有利于黄铁矿的回收。

为便于对本发明的实施过程理解，下面通过具体实施例对活化机理作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种强碱性矿浆中黄铁矿的活化方法，主要是针对铜硫分离尾矿形成的强碱性矿浆中，对其中的黄铁矿进行活化，以利用黄铁矿的回收，该方法具体包括：

预处理：将待处理的pH值不低于12.0的矿浆用水力旋流器浓缩至浓度为30～48％；

活化处理：以可溶性硫酸盐(可以是硫酸铝、硫酸亚铁、七水硫酸镁中的任一种)为活化剂，活化剂的用量与所处理矿浆的重量比为2～6∶1000，将所述活化剂加入到预处理后的所述矿浆中在搅拌状态下进行反应，搅拌时间4～6min，反应后使所述矿浆的pH值为7.0～9.0，矿浆中的Ca²⁺、OH^-与所述活化剂反应生成难溶盐或稳定化合物，反应后矿浆中的Ca²⁺的浓度小于3.0×10^-3N，OH^-的浓度小于1.0×10^-5N。

上述方法中当以硫酸铝为活化剂时，硫酸铝用量与所述矿浆的重量比为2～4∶1000；当以硫酸亚铁为活化剂时，硫酸亚铁用量与黄铁矿的重量比为2～4∶1000；当以七水硫酸镁为活化剂时，七水硫酸镁用量与黄铁矿的重量比为3.0～6.0∶1000。

在上述方法中，对强碱性矿浆中黄铁矿的活化机理为：

黄铁矿在强碱性矿浆中，主要是被石灰抑制，主要从以下两个方面对黄铁矿的进行活化：

(1)除去矿浆中的Ca²⁺：可以使Ca²⁺反应生成络合物或难溶盐的方法来实现，PO₄^3-、C₂O₄^2-、CO₃^2-、SO₄^2-等能与黄铁矿表面的Ca²⁺形成络合物或难溶盐从黄铁矿表面脱附进入溶液，暴露出新鲜表面，使黄铁矿得以活化；

(2)消除矿浆中OH^-的影响：可以使OH^-生成难溶盐或中和反应的方法来实现，Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、NH₄⁺等能与OH^-形成难溶盐或稳定化合物，从而消除OH^-的影响；

在上述方法中，活化剂与Ca²⁺和OH^-的反应如下：

难溶盐的水解反应：

该反应的标准平衡常数可以表示为：K_sp(C_nD_m)＝c(C^m+)ⁿc(D^n-)^m    (1)

溶液中生成沉淀反应：

该反应的标准平衡常数：K＝c(C^m+)^-nc(D^n-)^-m    (2)

比较溶液中的溶度积常数和标准平衡常数，可知K＝K_sp^-1，平衡常数越大，表明反应进行越完全。因此，溶度积常数越小，表明反应进行越完全。根据这一规律，参考表1，消除OH^-的影响，可选用Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、H⁺、NH₄⁺等；消除Ca²⁺的影响，可选用PO₄^3-、C₂O₄^2-、CO₃^2-、SO₄^2-等。不同的活化剂与溶液中的Ca²⁺和OH^-存在以下反应：

表1溶度积常数(298.15K)⁽⁴⁾

  化学式  K_sp  化学式  K_sp  Al(OH)₃  1.3×10^-33  CaSO₁  9.1×10^-6  Fe(OH)₂  8.0×10^-16  CaC2O₁·H₂O  2.3×10^-9  Fe(OH)₃  4.0×10^-28  Ca(PO₄)₂  2.1×10^-33  Mg(OH)₂  5.1×10^-12  H₂O  1.0×10^-14

通过上述对本实施例活化黄铁矿的机理的描述，以硫酸铝、硫酸亚铁、七水硫酸镁等作为活化剂，活化被石灰抑制的黄铁矿，采用一粗一精一扫流程对某铜硫分离尾矿的矿浆(矿浆pH值＝12.3，硫品位28.50％)进行处理，得到结果见表2：

表2活化剂种类及试验结果(矿浆浓度40％)

  活化剂种类  用量(g/t矿浆)  浮选pH值  硫精矿品位，％  硫作业回收率，％  硫酸铝  2500  8.7  39.80  88.50  硫酸亚铁  2600  8.6  38.70  84.50  七水硫酸镁  4200  8.6  38.13  87.14

以石灰水溶液代替强碱性矿浆，对处理结果进行试验，加入活化剂后溶液中〔Ca²⁺〕和〔OH^-〕大大减少，为了便于计算，仅以相同pH值的溶液中活化剂与OH^-、Ca²⁺的反应结果为例进行说明，相同pH值的矿强碱性矿浆，或其它pH值的强碱性矿浆与此类似，试验结果见表3：

溶液中活化剂与OH^-、Ca²⁺的反应过程。溶液的pH值＝12.3，这时溶液中发生如下反应：

〔OH^-〕＝2.0×10^-2N，〔Ca²⁺〕＝1.0×10^-2N，K＝〔Ca²⁺〕·〔OH^-〕²＝4.0×10^-6＜K_sp＝4.6×10^-6，所以不存在Ca(OH)₂(s)。

加入硫酸铝2Kg/m³，溶液中发生如下反应：

最终溶液中〔Al³⁺〕＝5.03×10^-3N，〔SO4^2-〕＝7.54×10^-3N。Al(OH)₃(S)水解平衡系数K_sp＝1.33×10^-33，因此忽略Al(OH)₃(S)水解产生的Al³⁺和OH^-。此时溶液中的Ca²⁺和SO₄^2-主要是由CaSO₄(s)水解产生的，根据CaSO₄(s)水解平衡系数计算〔Ca²⁺〕。

$\left[{\mathrm{Ca}}^{2+}\right]=\frac{K_{\mathrm{sp}}}{\left[{{\mathrm{SO}}_4}^{2-}\right]}=\frac{9.1\times {10}^{-6}}{7.54\times {10}^{-3}}=1.21\times {10}^{-3}\left(N\right)$

溶液中的OH^-主要由水水解生成，所以〔OH^-〕＝1.0×10^-7N。

表3溶液中活化剂与OH^-、Ca²⁺的反应结果

上述表3的数据表明，硫酸铝、硫酸亚铁、七水硫酸镁等活化剂的作用结果大量消耗了OH^-，降低了溶液(或矿浆)pH值；〔Ca²⁺〕降低，解吸黄铁矿表面的抑制化合物膜，抑制黄铁矿的CaO、Ca(OH)⁺、Ca(OH)₂物质减少，有利于捕收剂在黄铁矿表面吸附，实际中活化剂用量比计算值要大些，主要原因是使用-2mm石灰调节矿浆pH值，石灰没有完全溶解，存在CaO颗粒逐渐溶解，消耗更多活化剂；另外，实际中采用自来水pH值＝8.0，因此活化剂调整后矿浆的pH值比计算值要高。

实施例二

本实施例中，以硫酸铝作为活化剂，对铜硫分离尾矿的强碱性矿浆中的黄铁矿进行活化处理，具体如下：

预处理：将待处理的pH值为12.3的矿浆用水力旋流器浓缩，浓度调节至30～48％；

活化处理：以硫酸铝作为活化剂，将所述活化剂加入到预处理后的所述矿浆中进行机械搅拌5min，反应后使所述矿浆的pH值为7.0～9.0。

加入硫酸铝2Kg/m³，溶液中发生如下反应：

$\left[{\mathrm{Ca}}^{2+}\right]=\frac{K_{\mathrm{sp}}}{\left[{{\mathrm{SO}}_4}^{2-}\right]}=\frac{9.1\times {10}^{-6}}{7.54\times {10}^{-3}}=1.21\times {10}^{-3}\left(N\right)$

结论：硫酸铝对被石灰抑制的黄铁矿的活化机理，主要是消耗了Ca²⁺和OH^-，降低了矿浆pH值；抑制黄铁矿的CaO、Ca(OH)⁺、Ca(OH)₂物质减少。

实施例三

本实施例中，以硫酸亚铁作为活化剂，对铜硫分离尾矿的强碱性矿浆中的黄铁矿进行活化处理，具体如下：

预处理：将待处理的pH值为12.3的矿浆用水力旋流器浓缩，浓度调节至35～48％；

活化处理：以硫酸亚铁作为活化剂，将所述活化剂加入到预处理后的所述矿浆中进行机械搅拌5min，反应后使所述矿浆的pH值为7.0～9.0。

加入硫酸亚铁4Kg/m³，溶液中发生如下反应：

结论：硫酸亚铁对被石灰抑制的黄铁矿的活化，主要是消耗了Ca²⁺和OH，降低了矿浆pH值；抑制黄铁矿的CaO、Ca(OH)⁺、Ca(OH)₂物质减少。

实施例四

本实施例中，以七水硫酸镁作为活化剂，对强碱性矿浆中的黄铁矿进行活化处理，具体如下：

预处理：将待处理的pH值为12.3的矿浆用水力旋流器浓缩，浓度调节至30～48％；

活化处理：以七水硫酸镁作为活化剂，将所述活化剂加入到预处理后的所述矿浆中进行机械搅拌5min，反应后使所述矿浆的pH值为7.0～9.0。加入七水硫酸镁4.1Kg/m³，溶液中发生如下反应：

结论：七水硫酸镁对被石灰抑制的黄铁矿的活化机理，主要是消耗了Ca²⁺和OH^-，降低了矿浆pH值；抑制黄铁矿的CaO、Ca(OH)⁺、Ca(OH)₂物质减少。

综上所述，本发明实施例中的处理方法，以硫酸铝、硫酸亚铁、七水硫酸镁等硫酸盐对被石灰抑制的黄铁矿的活化机理，可以消耗掉尾矿强碱性矿浆中的OH^-，降低了矿浆pH值；解吸黄铁矿表面的抑制化合物膜，抑制黄铁矿的CaO、Ca(OH)⁺、Ca(OH)₂物质减少，有利于捕收剂在黄铁矿表面吸附，并且硫酸铝、硫酸亚铁、七水硫酸镁等来源广泛，价格便宜，运输使用安全方便，是活化被石灰抑制黄铁矿的有效药剂。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，也不因各实施例的前后次序关系对本发明造成任何限制，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。