液体黄药生产工艺的改进及其选矿实验

仵亚妮 冯卫国 吴庆伟 刘明亮 孙胜奇

（陕西华光实业有限责任公司，陕西 华县 714102）

黄药是浮选有色金属硫化矿时最常用的捕收剂之一，长期以来我国生产黄药的主要是以醇、二硫化碳和固体氢氧化钠作为原料[1]。正混基黄药可以代替单一品种的黄药应用于有色金属硫化矿的浮选，合成方法与合成黄药方法相同。

某公司采用传统的工艺以乙醇、丁醇、二硫化碳及氢氧化钠为主要原料生产混基液体黄药，该工艺的优点是生产的混基黄药有很好的协同作用，选矿效果好，整个合成工艺也较简单，但是合成的黄药品位较低，生产成本居高不下。为了提高品位、稳定指标、降低成本，需对液体黄药合成工艺中的技术参数进行改进。

1 实验部分

1.1 仪器及原料

仪器：500 L反应釜，醇类计量罐，NaOH计量罐，CS2计量罐，1.5 L、0.5 L 浮选机，ZB1012Ⅰ型电热鼓风干燥箱。

原料：乙醇（C2H5OH），丁醇（C4H9OH），二硫化碳（CS2），氢氧化钠（NaOH），2#油，均工业级。粗尾湿矿样。

1.2 实验原理

以 CH3(CH2)3OH、CH3CH2OH、CS2和 NaOH 为原料，合成混基黄原酸钠的反应式如下（R=iso－C4H9—，—C2H5—）：

在黄药生成的同时，还伴随一些副反应发生，如[2]：

副反应会生成桔红色的副产物。

1.3 合成黄药实验

在装有温度计的反应釜中，按一定的比例加入CH3(CH2)3OH、CH3CH2OH 与 CS2，搅拌 30 min 开始加热升温，加入一定含量的NaOH溶液，保持温度在34～37℃，反应一定时间后，有黄药固体晶体析出，即得液体黄药。

参照YS/T 271.1—1994，采用滴定法测定黄原酸钠含量[3]。

1.4 选矿实验

取钼尾矿粗精矿样50 kg，烘干，混匀。取200 g，加水100 g，至φ150×100型锥型球磨机，磨14 min，小于38 μm的质量分数85%。

选矿对比实验采用一粗一精一扫流程，检验其性能和效果。粗选过程同时添加黄药和2#油，搅拌2 min后进行刮泡作业，时间3 min；扫选过程同时添加黄药和2#油，搅拌2 min后进行刮泡作业，时间2 min；精选过程搅拌30 s后进行刮泡作业，时间为1.5 min。实验流程见图1。

2 结果与讨论

2.1 物料比的影响

在其他条件保持不变的情况下，改变乙醇、丁醇的质量比，考察混醇物料比对混基黄原酸钠品位（质量分数w）及稳定性的影响；在稳定性实验研究中，选择了生产的原样进行开口放置实验，开口放置50 h，计算其品位损失率l。实验结果如表1。

图1 选矿实验流程Fig 1 Process of mineral separation experiment

表1 物料比对产品品位及稳定性的影响Tab1 The influence of material ratio on product quality and stability

从表1可以看出，随着丁醇量的增加，产品品位降低，但是稳定性逐渐增强。当乙醇与丁醇的质量比为2:1时产品品位最好，但是稳定性最差，损失率为28%，当乙醇与丁醇的质量比为1:1时产品品位较高，损失率降低到3.24%。考虑到作为主要原料的丁醇价格相对较高。因此，综合分析乙醇与丁醇的质量比为1:1时较为适宜。

2.2 NaOH含量的影响

实验中保持其他条件不变，碱的总量不变，改变溶液NaOH的含量，考察溶液NaOH含量对产品品位及产量m的影响，其结果见表2。

表2 溶液NaOH含量的影响Tab 2 The influence of NaOH content in solution

从表2可以看出，溶液NaOH的含量对产品的品位及产量有很大影响。当NaOH的质量分数为42%时，产品品位较高、产量最高。NaOH的含量较低，带入反应中的水分增加，不利于正反应的进行，造成产品品位下降；NaOH的含量太大，局部反应速率太快，导致反应液不均匀，导致产率降低，在工业中NaOH的含量过大也不易操作，因此确定加NaOH的质量分数为42%为宜。

2.3 NaOH溶液加入速度的影响

实验中保持其他条件不变，改变NaOH加入的时间，考察NaOH加入速度对产品品位的影响，其结果见表3。

表3 NaOH溶液加入速度的影响Tab 3 The influence of NaOH solution adding speed

从表3可以看出，加碱速度对产品的品位有很大影响。加碱速度较快，一方面，反应剧烈，反应中瞬时放出的热量较大，冷凝水难以达到瞬时冷却，反应温度上升较快温度难以控制，CS2挥发较快；另一方面，加碱速度太快，局部反应过快，在短时间内，反应物会由液体凝结为半固体产物,有很多未反应物被固体产物包裹起来，使反应液不均匀，而得不到充分接触，造成产品品位下降，加碱时间增加到120 min时产品的品位相对增幅不大，因此确定加碱时间90 min时为宜。

2.4 保温时间的影响

实验分别在其加完碱后分别保温0、30、60 min取样，考察对产品品位的影响，其结果见表4。

表4 保温时间对产品品位的影响Tab 4 The influence of heat preservation time on product grade

从表4可以看出，加完碱30 min后产品品位无明显变化，说明加完碱30 min内反应基本完成，为降低能耗，确定加完碱后再继续搅拌30 min停止反应。

2.5 重复性实验

为了验证优化工艺条件时产品品位是否稳定，作一组4批重复性实验，乙醇、丁醇、二硫化碳的投料分别为50、50、130 kg，NaOH的加入时间控制为90 min，所得产品的黄原酸钠质量分数分别为71.40%、69.40%、68.33%和68.86%，基本都在69%左右，表明实验重现性好。

2.6 选矿实验

采用一粗一精一扫进行选矿实验流程，结果见表5。

从表5可看出，乙醇与丁醇质量比为1.5:1时，虽然精矿回收率最高，但其主要选矿指标均最差；乙醇与丁醇质量比为1:2时，回收率虽然最高，但其精选段硫回收率最低，会增大闭路循环时粗扫选段返回量。

表5 选矿实验结果Tab 5 Mineral separation experiment results

乙醇与丁醇质量比为1:1时，精矿品位最高，中矿循环量较小，对生产现场中矿返回压力小。

3 结论

通过合成实验确定的优化工艺条件为：乙醇与丁醇的质量比1:1，NaOH的质量分数42%，碱加入量75 kg,碱加入时间为1.5 h，反应温度34～37℃，以此条件所得混基黄原酸钠品位最好。经室内选矿实验验证，在此条件下生产的黄药选矿效果最好。

[1]杨晓玲,张红亮.液体异丙基黄原酸钠的合成[J].应用化工,2012,36(6):895-897.

[2]熊薪.黄药合成工艺的生产实践[J].铜业工程,2003(9):29-31.

[3]YS/T 271.1—1994黄药化学分析方法 乙酸铅滴定法测定黄原酸盐含量[S].