论文部分内容阅读
铅是重要的有色金属,在国民经济建设中有着不可替代的作用,我国铅矿资源丰富,但随着现代化进程的快速推进,原生的硫化铅矿不断消耗,使得氧化铅矿的开发利用日益重要。氧化铅直接浮选反应效果很差,硫化-黄药浮选法是回收氧化铅矿的主要方法,因此硫化环节决定了后续氧化铅矿浮选的好坏。探究氧化铅矿的硫化机制对氧化铅矿的回收利用具有重要意义。前人对氧化铅的硫化-黄药浮选法做了大量研究工作,但过去因分析测试手段的限制,未能对浮选硫化钠用量条件下所生成的硫化产物的微观结构、晶相以及其它物理化学性质进行有效表征,硫化机制的研究仍停留在较为宏观的层面。因此,本论文以最重要的氧化铅矿物白铅矿为研究对象,通过微浮选试验结合现代分析测试手段研究白铅矿浮选中的硫化机理,旨在进一步理解白铅矿硫化反应。通过浮选试验探究了硫化剂用量、pH值、过量硫离子、硫化时间等因素对白铅矿浮选行为的影响。结果表明:白铅矿直接浮选可浮性差,回收率低;硫化后浮选,可浮性变好,白铅矿回收率有直接明显的提升,而且回收率随着硫化剂浓度的增加而增加,当超过75mg/L时,回收率又开始下降。同时,过量硫离子影响白铅矿浮选主要是由于在矿浆溶液中过量硫离子进而影响浮选,在白铅矿表面生成的硫化铅薄膜较为稳定。最后确定浮选pH值为10,硫化钠用量为75mg/L,硫化时间为5分钟,丁基黄药用量为30mg/L。借助OM、SEM-EDS、AFM等表面分析手段,从不同尺度利用不同成像原理表征了不同硫化程度白铅矿的表面形貌。结果表明:白铅矿硫化后,会在其表面生成椭球形的硫化物小颗粒(硫化膜),并且随着硫化浓度的加大矿物表面椭球形的颗粒越来越密,颗粒越来越小,晶型也越小,同时硫化膜的生成改变了白铅矿颗粒的颜色,光学性质等。通过SEM、XPS、TOF-SIMS等测试手段对白铅矿及其表面硫化产物进行了表征,研究得出:白铅矿原矿纯净,EDS半定量分析只有Pb、C、O元素;适量硫化后EDS半定量分析有S元素生产,TOF-SIMS表面分析发现CO32—和PbO2—离子下降、S2—和PbS2—离子上升,硫化后白铅矿表面生成PbS;过量硫化后,EDS半定量分析S元素增加并且含量有限,TOF-SIMS表面分析,CO32—和PbO2—离子继续下降、S2—和PbS2—离子上升,表面硫化铅组分增加。适量硫化后白铅矿浮选回收率比直接浮选明显提高这与硫化表面生成物PbS相关,使适量的硫化有助于白铅矿浮选;在过量硫化后表面虽S组分增加但浮选环节回收率没有继续上升反而下降说明这与矿浆溶液环境相关。所以只有适宜硫化才能助于浮选,不仅需要考虑白铅矿矿物本身,而且要结合矿浆溶液环境。此外,在浮选的硫化钠用量条件下,因生成的硫化物低于XRD检测限,硫化的白铅矿仅显示出白铅矿的衍射峰,无法直接检测出硫化产物。为了在浮选的硫化钠用量下,确定白铅矿硫化产物的晶相并探究其结晶性质,本工作利用醋酸-醋酸钠溶液的选择性溶解作用提纯了白铅矿的硫化产物,XRD结果表明白铅矿硫化产物为方铅矿相PbS。本工作首次在浮选的硫化钠用量条件下确定了白铅矿硫化产物的物相。上述结果表明:硫化钠作用后,白铅矿表面生成了PbS椭球形小颗粒,并且具有较高的覆盖密度,暗示硫化的白铅矿具有核壳结构。通过硫化后白铅矿颗粒的横截面EPMA面扫描结果表明:S分布于矿物颗粒的外表面,而内表面则为O。表明硫化的白铅矿具有PbS(方铅矿相)的壳,和PbCO3(白铅矿)核。最后基于试验结果和讨论,提出了固液多相化学反应的硫化机制的观点:当加入硫化剂后,硫离子迅速吸附于矿物表面,然后吸附的硫离子取代了白铅矿表层晶格中的CO32-,生成了硫化铅并且附着于白铅矿表面,发生该反应的原因和驱动力是PbCO3与PbS两者之间溶解度巨大的差异。