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      鋅浸出渣浮選試驗(yàn)研究

      2019-11-27 03:38:20楊金林廖仕臻劉繼光羅美秀馬少健
      關(guān)鍵詞:鐵酸丁基收劑

      楊金林,廖仕臻,劉繼光,羅美秀,馬少健

      (廣西大學(xué) 資源環(huán)境與材料學(xué)院,廣西 南寧 530004)

      0 引言

      鐵酸鋅具有穩(wěn)固的尖晶石結(jié)構(gòu)[1],其應(yīng)用范圍廣泛。研究表明,鐵酸鋅可作為催化劑對(duì)稀類有機(jī)化合物進(jìn)行氧化脫氫,在工業(yè)上多用于高溫煤氣脫硫何丁烯氧化脫氫[2];能吸收特定波段的電磁波,利用這一特點(diǎn)可將其作為一種隱形材料加以利用[3-4];鐵酸鋅化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,耐腐蝕,熔點(diǎn)較高,耐高溫,并且對(duì)人體無(wú)害,可用作無(wú)毒防銹涂料[5-8]。由于天然鐵酸鋅礦物在自然界中含量較低,目前鐵酸鋅的來(lái)源基本來(lái)自于人工合成,但傳統(tǒng)的鐵酸鋅生產(chǎn)工藝存在耗能高,對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成污染等缺點(diǎn)。因此,研究新的具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的鐵酸鋅制備技術(shù)成為了重中之重。事實(shí)上,除專門合成生產(chǎn)的鐵酸鋅外,在很多高溫工業(yè)的生產(chǎn)中(如電弧爐煉鋼、硫化鋅精礦氧化焙燒)鐵酸鋅的身影常常在副產(chǎn)物中出現(xiàn)[9-11]。在副產(chǎn)物中的鐵酸鋅往往得不到有效的回收而作為浸出渣被排放,不但浪費(fèi)了鋅鐵資源,同時(shí)也破壞了工廠周邊的生態(tài)環(huán)境。為了解決這一問(wèn)題,目前工業(yè)上主要的處理思路是分解鐵酸鋅再分別提取鋅、鐵元素[12-16]。但是,這些方法工藝流程較為復(fù)雜、回收環(huán)節(jié)能源成本和經(jīng)濟(jì)成本比較高、在回收的過(guò)程中也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度上的污染。因此,本文探索一種可以使工業(yè)副產(chǎn)物中的鐵酸鋅和其他產(chǎn)物分離的方法。本文的實(shí)驗(yàn)材料來(lái)自于課題前期的鋅浸出渣[17],利用浮選實(shí)驗(yàn),研究富集鐵酸鋅的可行性,為后續(xù)鋅焙砂富集鐵酸鋅的高效利用提供理論基礎(chǔ)。

      1 試驗(yàn)原料

      試驗(yàn)原料鋅焙砂取自廣西某冶煉廠,其鋅鐵含量分別為53.22 %和 14.20 %;經(jīng)物相分析,該鋅焙砂的主要成分為紅鋅礦和鋅鐵尖晶石,同時(shí)還含有少量的硅鋅礦、石英、赤鐵礦及鉛礬,其具體含量如表1所示。

      表1 鋅焙砂 XRD分析結(jié)果

      對(duì)該原料進(jìn)行硫酸浸出,按照1∶7的固液比在500 mL的燒杯中加入50 g的鋅焙砂和濃度為160 g/L的硫酸溶液。利用HH-S6型數(shù)顯恒溫水浴鍋中,將浸出溫度控制為85 ℃,經(jīng)過(guò)攪拌離心后將鋅焙砂浸出并固液分離。再經(jīng)過(guò)抽濾、洗滌、烘干后將得到的固體粉末進(jìn)行XRD測(cè)試,結(jié)果見表2。可以發(fā)現(xiàn),鋅焙砂經(jīng)過(guò)硫酸浸出得到了初步的富集,鋅鐵尖晶石含量由原來(lái)的39 %變成了83 %。

      表2 鋅浸出渣XRD分析結(jié)果

      2 浮選試驗(yàn)研究

      考慮到浸出渣中主要雜質(zhì)礦物為石英、赤鐵礦、鉛礬等,其中主要的雜質(zhì)為具有一定可浮性的鉛礬和石英,為了進(jìn)一步富集浸出渣中的鐵酸鋅,本文嘗試對(duì)鋅浸出渣進(jìn)行浮選提純。

      2.1 陽(yáng)離子十八胺捕收劑的浮選試驗(yàn)

      陽(yáng)離子十八胺捕收劑的浮選試驗(yàn)條件為:磨礦細(xì)度-200目75 %,碳酸鈉調(diào)整pH值在8~9,捕收劑十八胺用量分別為200、400、600 g/t,起泡劑2號(hào)油用量為20 g/t。結(jié)果見表3。

      表3 陽(yáng)離子十八胺捕收劑試驗(yàn)結(jié)果

      從表3中可以看出,十八胺200 g/t 時(shí),尾礦產(chǎn)率達(dá)75.33 %,精礦中Si的品位也由3.06 %提高到3.86 %,這說(shuō)明石英有一定程度的富集。將十八胺200 g/t 時(shí)的選別精礦和尾礦分別進(jìn)行XRD分析,結(jié)果如表4所示。

      表4 陽(yáng)離子十八胺捕收劑試驗(yàn)XRD分析結(jié)果

      從表4可以看出,通過(guò)陽(yáng)離子十八胺捕收劑浮選試驗(yàn),精礦中石英含量由給礦中5 %提高到6 %,尾礦僅含有3 %的石英。尾礦中鋅鐵尖晶石的含量為89 %,與給礦中鋅鐵尖晶石相比,提高了6個(gè)百分點(diǎn)。這說(shuō)明當(dāng)磨礦細(xì)度-200目75 %,利用碳酸鈉調(diào)整溶液的pH值在8~9,起泡劑2號(hào)油用量為20 g/t,只使用單一捕收劑(陽(yáng)離子十八胺),使用量為200 g/t時(shí),鋅鐵尖晶石可以利用浮選進(jìn)行一定程度的富集。

      2.2 陰離子油酸鈉捕收劑的浮選試驗(yàn)

      陰離子油酸鈉捕收劑的浮選試驗(yàn)條件為:磨礦細(xì)度-200目75 %,溶液pH值為7左右(使用碳酸鈉調(diào)整),捕收劑油酸鈉用量分別為200、400、600 g/t,起泡劑2號(hào)油用量為20 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

      表5 陰離子油酸鈉捕收劑試驗(yàn)結(jié)果

      從表5可以看出,精礦產(chǎn)率隨著油酸鈉用量的增加而增加,但精礦中鐵的品位變化不大。油酸鈉200 g/t時(shí),精礦產(chǎn)率最小而尾礦產(chǎn)率最大,將此條件下的精礦和尾礦分別進(jìn)行XRD分析,結(jié)果如表6所示。

      表6 陰離子油酸鈉捕收劑試驗(yàn)XRD分析結(jié)果

      從表6可以看出,捕收劑油酸鈉用量為200 g/t時(shí),浮選浸出渣后赤鐵礦在精礦和尾礦中的含量都為4 %,其他礦物含量也變化很小。由此可見,油酸鈉單獨(dú)對(duì)赤鐵礦的捕收效果并不理想。

      2.3 陰離子丁基黃藥捕收劑的浮選試驗(yàn)

      陰離子丁基黃藥捕收劑的浮選試驗(yàn)條件為:磨礦細(xì)度-200目75 %,采用碳酸鈉調(diào)整pH值在9~10,硫化鈉1 000 g/t,捕收劑丁基黃藥用量分別為100、300、500 g/t,起泡劑2號(hào)油用量為20 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見表7。

      表7 陰離子丁基黃藥捕收劑試驗(yàn)結(jié)果

      從表7可以看出,隨著丁基黃藥用量的增加,精礦產(chǎn)率從40.65 %增加到43.48 %,增加幅度不大,鉛的品位分別為3.32 %、3.34 %、和3.29 %,變化幅度也很小。選取丁基黃藥100 g/t的精礦和尾礦分別進(jìn)行XRD分析,結(jié)果如表8所示。

      表8 陰離子丁基黃藥捕收劑試驗(yàn)XRD分析結(jié)果

      從表8可以看出,采用硫化浮選法可以把一部分的鉛礬浮選上來(lái),但同時(shí)也抑制了石英,精礦中鐵酸鋅含量比浮選前提高了6個(gè)百分點(diǎn),達(dá)到89 %,尾礦中鐵酸鋅含量也比浮選前提高了5個(gè)百分點(diǎn),達(dá)到88 %。雜質(zhì)礦物的成分發(fā)生了變化,這說(shuō)明在磨礦細(xì)度-200目75 %,pH值在9~10(碳酸鈉做調(diào)整劑),硫化鈉(Na2S)1 000 g/t,起泡劑(2號(hào)油)用量20 g/t,捕收劑(丁基黃藥)用量100 g/t的條件下,可以實(shí)現(xiàn)一定程度的鋅鐵尖晶石的富集。

      2.4 全流程浮選試驗(yàn)

      通過(guò)上述捕收劑試驗(yàn)結(jié)果可以看出,單一捕收劑浮選方法可以除去部分雜質(zhì)礦物,實(shí)現(xiàn)鐵酸鋅富集,但效果有限。為了進(jìn)一步探索提高鐵酸鋅含量的可能性,進(jìn)行全流程浮選試驗(yàn)。試驗(yàn)流程如圖1所示,試驗(yàn)結(jié)果見表9。對(duì)全流程浮選試驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行XRD分析,結(jié)果見圖2~圖5、表9。

      圖1 全流程浮選試驗(yàn)流程

      表9 全浮選試驗(yàn)結(jié)果

      表10 浮選試驗(yàn)XRD分析結(jié)果

      從表9、表10可以看出,經(jīng)過(guò)全流程浮選試驗(yàn),鐵酸鋅主要在精礦中富集。第一次浮選時(shí)硫化鈉(Na2S)的主要作用是抑制含鉛礦物,同時(shí)其作硫化劑輔助丁基黃藥、油酸鈉可以有效富集鐵酸鋅,精礦1、2、3中的鐵酸鋅含量達(dá)到92 %、88 %和89 %,分別提高了9個(gè)百分點(diǎn)、5個(gè)百分點(diǎn)和6個(gè)百分點(diǎn);尾礦中僅含有84 %的鐵酸鋅,且尾礦產(chǎn)率僅為8.31 %。因此,通過(guò)浮選試驗(yàn)可以拋去一部分的石英、赤鐵礦等雜質(zhì)礦物,實(shí)現(xiàn)鐵酸鋅在一定程度上的富集提純。

      圖2 精礦1的XRD

      圖3 精礦2的XRD

      圖4 精礦3的XRD

      圖5 浮選尾礦XRD

      3 結(jié)論

      ① 采用單一捕收劑浮選,可以除去部分雜質(zhì)礦物,實(shí)現(xiàn)一定程度上的鐵酸鋅富集,但對(duì)其他雜質(zhì)去除效果不明顯。

      ② 采用全流程浮選,鐵酸鋅含量由浮選前的83 %提高到92 %,提高了9個(gè)百分點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了鐵酸鋅的較好富集。

      ③ 針對(duì)鋅冶金副產(chǎn)鐵酸鋅,研究證明在不破壞鐵酸鋅晶體結(jié)構(gòu)的條件下,將鐵酸鋅從鋅焙砂中富集出來(lái)作為獨(dú)立產(chǎn)品是可能的。

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