一种用于方铅矿和黄铜矿选择性分离的复合捕收剂、复合药剂和方法

摘要

本发明属于矿物浮选领域，具体公开了一种用于方铅矿和黄铜矿选择性分离的复合捕收剂、复合药剂和方法。本发明复合浮选药剂可以在混合硫化铅铜矿物浮选体系中选择性高效浮选黄铜矿，而不浮选方铅矿，复合浮选药剂兼具良好的捕收能力、选择性和起泡性，能够在低药剂用量条件下(1×10‑5mol/L‑1×10‑4mol/L)实现方铅矿和黄铜矿的高效分离。进一步地，本发明复合浮选药剂可以同时获得高品位的方铅矿尾矿产品和黄铜矿精矿产品，预期可以有效提高经济效益。同时，本发明复合浮选药剂对各种浮选环境的要求低，适用度较高，在较宽的矿浆酸碱度范围内(pH＝6‑10)和较严苛的浮选温度条件下(T＝10‑40℃)都可以保持良好的浮选能力。本发明复合浮选药剂简化了浮选流程的操作，同时也降低了浮选流程的成本。

说明书

技术领域

本发明属于矿物浮选领域，具体涉及方铅矿和黄铜矿的浮选分离技术领域。

背景技术

铜是一种柔软易延展的金属，具有很高的导热性和导电性，被广泛应用于各个领域，是国民经济发展的重要支撑资源。而铜主要是从各种含铜矿物中分离提炼出来的，常见的含铜矿物有黄铜矿(CuFeS

在上述含铜矿物中，黄铜矿的表面同时含有Cu和Fe两种活性金属阳离子位点，所以黄铜矿是浮选分离最困难的矿物之一，常如方铅矿、黄铁矿、闪锌矿等其他硫化物伴生。以铜铅混合硫化矿为例，黄铜矿是炼铜的主要原料，方铅矿是铅的主要来源，二者都具有很高的经济价值。目前对于铜铅硫化矿物分选的主要途径是通过矿物加工过程。在矿物加工过程中，泡沫浮选是分选矿物的主要手段之一，但在黄铜矿和方铅矿的分离过程中，现阶段工业应用最广泛的硫化矿捕收剂如黄药类捕收剂的分选选择性并不理想。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于方铅矿和黄铜矿选择性分离的复合捕收剂，旨在改善方铅矿和黄铜矿的浮选选择性。

本发明第二目的在于，提供一种包含所述复合捕收剂的浮选药剂。

本发明第三目的在于，提供一种方铅矿和黄铜矿选择性浮选分离的方法。

黄铜矿(CuFeS

一种用于方铅矿和黄铜矿选择性分离的复合捕收剂，包括捕收剂A和捕收剂B；

所述的捕收剂A为具有式1、式2、式3结构式中的至少一种药剂；

捕收剂B为具有式4、式5、式6结构式中的至少一种药剂；

R

本发明研究发现，将捕收剂A和捕收剂B协同配合，能够意外地显著改善方铅矿和黄铜矿分离选择性，并有效改善二者的分离回收率以及品位。

研究发现，控制捕收剂A和B的结构，有助于进一步改善二者在选择性分离方铅矿和黄铜矿问题上的选择性，有助于进一步改善分选效果、改善品位和回收率。

作为优选，所述的捕收剂A包含式2化合物。本发明研究发现，针对黄铜矿和方铅矿的选择性分离问题，采用式2化合物，其和捕收剂B具有更优的协同效果，有助于进一步改善黄铜矿和方铅矿的分选效果。

进一步优选，所述的捕收剂A为式2化合物；或者包含摩尔比为(3～5):1的式2和式3。优选比例的组合捕收剂A，能够意外地产生协同作用，有助于进一步协同改善黄铜矿和方铅矿的分选选择性。

作为优选，捕收剂B包含式4化合物。本发明研究发现，式4的捕收剂B，其和捕收剂A具有更优的协同效果，有助于进一步改善黄铜矿和方铅矿的分选效果。

进一步优选，捕收剂B包含摩尔比为(2～4):1:(0.5～1)式4，式5和式6。研究发现，对于黄铜矿和方铅矿选择性分离问题而言，在该优选比例的三元组合药剂下，能够意外地产生协同，能够改善黄铜矿和方铅矿的分选效果。

本发明中，所述的烷基例如为直链烷基或者支链烷基。所述的环烷基优选为所述碳数的三元～六元的单环烷基、或者六元及以上的桥环或者螺环烷基。取代苯基的取代基例如为C

研究还发现，进一步控制捕收剂A的基团，有助于进一步改善二者在方铅矿和黄铜矿选择性风选方面的协同性。

作为优选，式1～式3中，所述的R

所述的捕收剂A，可以是所述结构式的酸、水溶性盐(例如钠盐、钾盐)等。

优选地，式4～式6中，所述的R

所述的捕收剂B可以是所述结构式的酸、水溶性盐(例如钠盐、钾盐)等。

研究还发现，控制捕收剂A和B的比例，有助于进一步改善二者在方铅矿和黄铜矿选择性分选方面的协同性。

本发明中，所述的捕收剂A为主捕收剂，所述的B为辅助捕收剂。研究发现，基于二者结构以及主-辅成分的特性，能够有效改善二者在方铅矿和黄铜矿分选选择性，同步改善二者的回收率和品位。

作为优选，所述的复合捕收剂，按摩尔份计，捕收剂A的摩尔份为50～90份；捕收剂B的摩尔份不高于35份；

优选地，捕收剂A的摩尔份为60～85份；捕收剂B的摩尔份为10～30份。

更进一步优选，捕收剂A的摩尔份为60～70份；捕收剂B的摩尔份为15～20份。

本发明还提供了一种用于方铅矿和黄铜矿选择性分离的复合浮选药剂，包含所述的复合捕收剂。

本发明所述的复合浮选药剂，得益于所述的复合捕收剂的成分以及比例的协同，可有效改善方铅矿和黄铜矿浮选选择性，改善二者的浮选分离品位和回收率。

作为优选，所述的复合浮选药剂，还包含起泡剂；

优选地，所述的起泡剂包括2号浮选油、4号浮选油、MIBC、BK201中的至少一种；

优选地，按摩尔份计，起泡剂的摩尔份不高于15份；进一步优选为5～10份。

所述的复合药剂，可通过捕收剂A、捕收剂B和起泡剂按指定组分被放置在反应釜中加热至100-150℃，反应60min-90min，随后将混合物取出用机械搅拌器混合均匀，按所需浓度溶解至相应水中备用。

本发明中，还提供了一种方铅矿和黄铜矿选择性分离的方法，采用包含所述的复合捕收剂的浮选药剂进行浮选，获得黄铜矿精矿和方铅矿尾矿。

本发明中，所述的浮选过程可基于现有的设备和原理实现。例如，将待处理的方铅矿和黄铜矿及二者不同比例的混合矿物粉碎混匀、调浆得矿浆，向矿浆中加入预先配置好的包含捕收组分A、捕收组分B的复合浮选药剂水溶液，进行浮选。

作为优选，所述的方法，所述的浮选药剂为本发明所述的复合浮选药剂。

本发明研究发现，控制浮选过程的pH以及药剂的用量，有助于进一步改善药剂之间在改善黄铜矿和方铅矿分选方面的协同性，进一步改善二者的浮选品位和回收率。

作为优选，浮选过程中，复合捕收剂的用量大于或等于5×10

作为优选，浮选过程中，矿浆的pH为4-10，优选为6～10；

优选地，浮选过程中，矿浆的温度为5-50℃，优选为20-40℃；进一步优选为20-25℃。在优选的浮选温度下，有助于进一步改善协同效果，改善方铅矿和黄铁矿的分选效果。

有益效果

1、针对黄铜矿和方铅矿的选择性分离问题，本发明发现，捕收剂A和捕收剂B联合使用，能够意外地产生协同作用，能够有效改善黄铜矿和方铅矿的分选选择性，同步改善二者的品位和回收率。

2、控制捕收剂A和B的结构以及主-辅成分特性，有助于进一步改善二者在改善黄铜矿和方铅矿分选选择性方面的协同性。

3、控制浮选过程的pH以及药剂用量，有助于进一步改善黄铜矿和方铅矿分选选择性方面的协同性。

4、本发明技方案，对方铅矿-黄铜矿混合硫化矿物就有优异的分选能力，并且适用范围广泛，在浮选矿浆pH＝6-10内及浮选矿浆温度10-40℃均有较好的分选效果，极大地降低了浮选的成本，简化了浮选的流程，最大程度的节约了人力物力。

附图说明

图1为实施例和对比例所用的浮选流程图；

具体实施方式

以方铅矿和黄铜矿的单矿物和方铅矿-黄铜矿的混合硫化矿物(铅铜混合硫化矿物)为例说明本发明的效果。以下案例，除特别声明外，所采用的矿物的成分均如表1所示：

表1矿物的原始品位和原产地

注：以下案例，除特别声明外，药剂的比例均指摩尔比。

实施例1

为了验证本案例浮选药剂在各组分硫化矿物中的分选效果，我们采用湖南和湖北的方铅矿和黄铜矿精矿，采用图1所示流程，分别以浮选药剂a、b、c作为浮选药剂对不同硫化矿物进行浮选，各组案例浮选过程参数相同，区别仅在于，浮选药剂不同，从而探究本案例复合浮选药剂的浮选行为及分选能力。

浮选药剂a：将捕收剂组分A(式2中，R

浮选药剂b：捕收剂组分A(式2中，R

浮选药剂c：捕收剂组分B(式4中，R

具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨15min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，介质填充率为30-40％)，每组称取磨好的硫化矿精矿(方铅矿或黄铜矿)2g倒入40mL浮选槽，加入30mL去离子水后加入各组所述浮选药剂，补充适量去离子水，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。

表2为方铅矿或黄铜矿精矿在不同浮选药剂用量下的回收率。(浮选矿浆pH为7；浮选矿浆温度为20℃)。

由表2可以看出，在所测试的药剂用量范围内，浮选药剂a对黄铜矿的选择捕收能力强，而对方铅矿几乎不捕收，这意味着本案例所述的复合浮选捕收剂可以高效分选方铅矿和黄铜矿。随着药剂浓度从5×10

表2实施例1和对比例1的浮选结果

实施例2

矿浆pH是控制浮选过程的最重要参数之一，可能对矿物表面电性、阳离子水解、药剂浮选活性、吸附性质、矿泥的分散与凝聚等产生直接影响。通过在不同溶液pH下，进行浮选实验，探究本发明浮选药剂对分离方铅矿和黄铜矿时的最佳pH。

浮选药剂d：将捕收剂组分A(式2中，R

浮选药剂e：捕收剂组分A(式2中，R

浮选药剂f：捕收剂组分B(式2中，R

采用湖南湖北方铅矿或黄铜矿精矿。采用图1所示流程，实验分为三组，三组案例浮选过程参数相同，区别仅在于，采用不同的浮选药剂和不同的矿浆pH，从而对比本发明复合浮选药剂在不同酸碱度下对硫化矿物的浮选分离效果。

具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨15min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm)，采用卧式球磨机干磨，介质填充率为30-40％。每组称取2g磨好的精矿倒入40mL浮选槽，加入30mL去离子水后加入浮选药剂，两种浮选药剂用量均为1×10

试验设定的pH梯度为：4，5，6，7，8，9，10。

表3为实施例2和对比例2中方铅矿或黄铜矿精矿在不同pH下的回收率。(浮选药剂浓度为1×10

由表3可以看出，在pH＝4-10之间时，浮选药剂d对黄铜矿的捕收性能优异，在这个酸碱度区间内，对黄铜矿的回收率高于74％，同时对方铅矿的回收率低于35％。在pH＝6-10时，本发明复合浮选药剂可以捕收80％以上的黄铜矿目的矿物，尤其是在pH＝7时捕收了96％黄铜矿，同时仅仅捕收了30％的方铅矿，二者的差值高达66％。说明浮选药剂d在较宽的酸碱范围(pH在6-10之间)内都能高效分选方铅矿-黄铜矿混合硫化矿物，矿浆pH对其捕收能力影响较小，浮选稳定性较好。而浮选药剂e在整个pH范围内对方铅矿和黄铜矿的回收率均高于85％，差值均大于27％，选择性较好但捕收能力较差，同时矿浆pH对其捕收能力影响较大，浮选稳定性较差。同时，浮选药剂f在整个pH范围内对方铅矿和黄铜矿的回收率均高于80％，差值始终难以高于3％，捕收能力较强但选择性很差，同时矿浆pH对其捕收能力影响较小，浮选稳定性较好。

表3实施例2和对比例2的浮选结果

实施例3

为了验证本案例浮选药剂在铅铜混合硫化矿物中的分选效果，我们采用湖南和湖北的方铅矿或黄铜矿精矿，按1：1比例混合均匀，得到铅铜混合硫化矿物，采用图1所示流程进行浮选。

浮选药剂g：将捕收剂组分A(式2中，R

浮选药剂h：捕收剂组分B(式5中，R

浮选药剂用量为1×10

具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨15min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，，采用卧式球磨机干磨，介质填充率为30-40％)，每组称取磨好并且按比例混合均匀后的精矿2g倒入40mL浮选槽，加入30mL去离子水后加入本发明浮选药剂，补充适量去离子水，浮选药剂浓度均为1×10

系列本案例所述铅铜硫化混合矿物具体混合比例如下：

本案例铅铜硫化混合矿物：方铅矿1g，黄铜矿1g，在室温下搅拌10min，使得矿物充分混匀待使用，本案例铅铜硫化混合矿物各组分的品位见表1。

表4为实施例3和对比例3中方铅矿和黄铜矿浮选回收率和品位。

表4实施例3

由表4可以看出，在实施例3中，当复合浮选药剂浓度为1×10

实施例4-15

为了验证本发明复合浮选药剂在铜铅混合硫化矿物中的分选效果，我们选取了六种结构的药剂作为代表，仍采用湖南和湖北的方铅矿和黄铜矿精矿，按1：1比例混合均匀，得到铜铅混合硫化矿物，采用图1所示流程。

实施例4所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(式1中，R

实施例5所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(式3中，R

实施例6所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(式1中，R

实施例7所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(式3中，R

实施例8所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(式3中，R

实施例9所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(式3中，R

实施例10所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(式1中，R

实施例11所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(式2中，R

实施例12所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(式1中，R

实施例13所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(50％：式1中，R

实施例14所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(80％：式2中，R

实施例15所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(20％：式2中，R

实施例16所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(40％：式2中，R

实施例17所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(50％：式1中，R

实施例18所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(70％：式2中，R

实施例19所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(20％：式2中，R

实施例20所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(20％：式2中，R

实施例21所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(20％：式2中，R

实施例22所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(20％：式2中，R

实施例23所用浮选药剂-本发明复合浮选捕收剂：将捕收剂组分A(20％：式2中，R

浮选药剂用量为1×10

具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨15min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，介质填充率为30-40％)，每组称取磨好并且按比例混合均匀后的精矿2g倒入40mL浮选槽，加入30mL去离子水后加入本发明浮选药剂，补充适量去离子水，浮选药剂浓度均为1×10

式中α为原矿品位。β为精矿品位，ε为回收率，β

系列本案例所述铜铅硫化混合矿物具体混合比例如下：

本案例铜铅硫化混合矿物：黄铜矿1g，方铅矿1g，在室温下搅拌10min，使得矿物充分混匀待使用，本案例铜铅硫化混合矿物各组分的品位见表1。

表5为实施例4中黄铜矿和方铅矿浮选回收率和品位，以及精矿的综合分选效率E。

表5实施例4～15的浮选结果

由表5可以看出，当复合浮选药剂浓度为1×10

综合上述实施例的结果表明，捕收剂A优选为式2化合物或式2化合物和式3化合物按(3～5):1复配的药剂。捕收剂B优选为式4化合物或式4化合物，式5化合物和式6化合物按(2～4):(0～1):(0～1)复配的药剂。捕收剂A优选为式1～式3中，所述的R