磨矿过程中矿物表面电化学性质变化对浮选的影响研究

时间：2024-10-23

王志亮

（长治学院，山西长治 046011）

在矿物加工的过程中，经常会应用磨矿作业使矿物达到想要的粒度或使其发生单体解离，随着科技手段的进步，人们发现这种加工手段在不同的加工环境和加工流程下会造成矿物表面电化学性质的改变。对于大多数的矿物来说，其自身具有的导体性能在磨矿的过程中表面会发生氧化还原反应，表面电化学性质的不同直接影响了氧化还原反应的进度，导致矿浆电位的变化，不同的矿浆电位会影响矿物的可浮性，使其在浮选分离过程中产生不同的浮选效率。在矿物加工中，为了节约成本，选择能够提高矿物浮选效率的磨矿手段成为了目前的研究热点。

1 实验材料与仪器

本文实验中选择的矿物为纯度为97.6%的安徽黄铁矿(FeS2)、93.6%的广西方铅矿（PbS）以及91.7%的安徽黄铜矿(CuFeS2)，所选择的矿物试样结晶程度好，对以上三种矿物进行矿物成分分析，安徽黄铁矿(FeS2)的化学元素分析结果为：Fe为36.4%，S为46.8%，广西方铅矿（PbS）的化学元素分析结果为：Pb为42.5%，S为31.8%，安徽黄铜矿(CuFeS2)的化学元素分析结果为：Fe为30.9%，Cu为31.6%，S为33.8%。从以上分析结果可以看出，将以上单矿物利用瓷球打磨制作成矿物电极，打磨完毕之后得到不超过1cm的浮选试样。

实验中使用到的化学药剂主要有NaOH、HCl、丁黄药、DDTC以及丁基醚醇，以上化学药剂的纯度均为分析纯。

本文的实验仪器主要包括电化学测量系统，型号为EG＆G Model 273，旋转电极装置，高精度PH计，磨球机等其他实验室常见玻璃仪器，实验装置示意图如下所示。

图1 电化学实验装置示意图

在磨矿的过程中，称取矿物试样5克，配制PH值为8.5的NaOH溶液，量取20ml加入磨机中，随后加入瓷球在转速为78r/min的条件下进行处理，并将磨矿后得到的矿浆静置5min后测量电位。

在浮选过程中，将磨矿得到的浆液和得到的磨矿试样放置在容积为150ml的浮选机中进行浮选，将选择的电极进行抛光处理，并向浮选池中加入捕收剂丁黄药以及起泡剂DDTC、丁基醚醇，并使用精密PH计测量其PH值，搅拌1min后测量混合溶液的电位，并转换成以氢元素为标准的电位，静置浮选5min。

2 磨矿过程中矿物表面电化学性质分析

本文在电化学性质分析的过程中使用的电化学测试系统，对经磨矿后的三种矿物进行恒电位测试，在不同机械压力和磨矿介质的作用下，分析矿物表面电化学性质的变化对浮选结果的影响。当磨矿介质为铁时，设置磨矿机械压力作为变量，得到三种矿物电极表面的外电流。

从上表的数据中可以看出，在其他磨矿条件一致，仅仅改变机械压力的情况下，安徽黄铁矿和广西方铅矿的电极外电路电流为负值，这说明矿物表面的电化学性质为阴极电流，在这种情况下，说明安徽黄铁矿和广西方铅矿在反应过程中发生还原反应充当了阴极，介质铁发生了氧化反应成为电路系统中的阳极。对于CuFeS2来说，电极外电路电流为正，这说明其电化学性质与安徽黄铁矿和广西方铅矿刚好相反，在这种情况下，说明CuFeS2在反应过程中发生了氧化，因此成为系统中的阳极，介质铁发生的是氧化反应，是电路系统中的阴极。改变磨矿介质，将铁换为石英瓷球，得到实验结果如下表。

表2 磨矿机械压力作为变量、磨矿介质为石英瓷球的三种矿物表面电流情况

从上表中可以看出，当磨矿介质从铁变为石英瓷球后，安徽黄铁矿和广西方铅矿表面电流为正，说明发生氧化反应成为了阳极。在这种情况下，说明FeS2和PbS在反应过程中生氧化反应充当了阳极。对于CuFeS2来说，情况刚好相反，这说明矿物表面的电化学性质为阴极电流，在这种情况下，说明CuFeS2在反应过程中发生还原反应成为阴极。

3 矿物表面电化学性质对浮选的影响分析

将经过不同磨矿介质下的三种矿石进行浮选试验，统一设置两个不同的磨矿介质体系磨矿时间为1min，捕收剂起泡剂的添加时间、添加类型与添加浓度都相同，此时调节浮选池中的PH值在6～12，得到三种矿石的浮选率。对于石英瓷球磨矿介质体系来说，保证上述条件不变，分别测得三种矿石的浮选率。统计结果如下表所示。

表3 不同磨矿介质体系下三种矿石浮选率统计结果

综上所述，可以得出结论，在磨矿的过程中，随着机械压力的增大，磨矿体系的还原性增强，会削弱氧化反应，因此不利于提高浮选率。对于磨矿介质为石英瓷球情况下，安徽黄铁矿和广西方铅矿会发生氧化反应，能提高浮选率；对于CuFeS2来说，在磨矿介质为铁的情况下，能够发生氧化反应进而提高浮选率；浮选池中PH增大会催化矿物的表面氧化反应，这种自身发生的氧化反应是有利于提高浮选率的；对于CuFeS2使用Fe或瓷球作为磨矿介质，则浮选率受到PH值的影响很小。