菱鋅礦和異極礦的晶體結(jié)構(gòu)差異對其分選性影響分析研究

1、菱鋅礦和異極礦的晶體結(jié)構(gòu)差異對其分選性影響分析研究楊柳毅，黃光耀，曹玉川，鄧慶湘( 長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，長沙410012)(昆明理工大學(xué)省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點(diǎn)實驗室，昆明650000)The influence of hemimorphite and smithsonites cristaldisctructure difference on their floatabilityYang Liu-yi Huang Guang-yao Cao Yu-chuan Deng Qing-xiang(Changsha Research Institute of Mining a

2、nd Metallurgy Co., Ltd.,Changsha 410012) (The Provincial Department Jointly Constructed the National Key Laboratory for the Cleaning and Utilization of Complex Non-Ferrous Metal Resources of Kunming University of Science and Techlnology Kunming 650000 ) Abstract:The paper analyzed the influence of h

3、emimorphite and smithsonites cristal disctructuredifference on their floatability. Which was verified by sulphide dosage experiments of hemimorphite and smithsonite s pure mineral first, then real minerals sodium sulphide dosage experiment were also carried out to verify the analysis. Finally the pa

4、per came to a conclusion that more Zn 2+target points were generated in the smithsonite s smashing and grinding process than hemimorphite, which was the most important fact that smithsonite s floatability was stronger than hemimorphite.Key words: zinc oxide；smithsonite ； hemimorphite ； willemite ； f

5、loatation ； crystal structure摘要： 本文從晶體結(jié)構(gòu)學(xué)分析了異極礦類硅酸鋅類礦物較菱鋅礦難浮難硫化的原因，并通過菱鋅礦和異極礦純礦物在不同硫化鈉用量下的可浮性差異進(jìn)行了驗證，最后以云南某高硅酸鋅類和高菱鋅礦氧化鉛鋅礦在脫泥-硫化胺法浮選中硫化鈉消耗量試驗進(jìn)行了驗證，結(jié)果驗證了異極礦和硅鋅礦礦物表面硫化靶點(diǎn)以及捕收劑作用靶點(diǎn)少是其較菱鋅礦難浮難硫化的 主要原因。 關(guān)鍵字：氧化鋅礦；菱鋅礦；異極礦；硅鋅礦；浮選；晶體結(jié)構(gòu)楊柳毅 (1985- )，男，長沙礦冶研究院礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)研究所，碩士，工程師，研究方向：微細(xì)粒浮選設(shè)備與工藝。410012 湖南長沙市岳麓區(qū)麓山南路

6、966號。鋅在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位， 是現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)必需的金屬元素，鋅礦資源更是不可再生的短缺資源。 我國鉛鋅礦產(chǎn)資源較 豐富，分布廣，但相對集中，目前我國硫化鉛鋅礦資源由于易于選別得到較好的 回收利用，隨著鉛、鋅金屬的使用范圍不斷擴(kuò)大，世界鉛、鋅產(chǎn)品的消耗逐年增 加1,2網(wǎng)4,而硫化鉛、鋅礦日益枯竭，所以對氧化鉛、鋅礦的開采利用日漸受 到重視。而菱鋅礦和異極礦以及硅鋅礦是氧化鋅礦物中最重要和含量最多的幾種 含鋅礦物，因此對其可浮性以及可活化性能的研究就顯尤為重要。晶體結(jié)構(gòu)是影響礦物可浮性和可硫化的重要因素， 通過純礦物的可浮性和實 際礦石的實驗室分選試驗證實了兩

7、者晶體結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致的可浮性和可硫化的差 異。1菱鋅礦和異極礦及硅鋅礦晶體結(jié)構(gòu)分析菱鋅礦和異極礦以及硅鋅礦的晶體結(jié)構(gòu)差異如下表所示 5。表1氧化鋅礦物晶體結(jié)構(gòu)差異Table 1:the difference of oxide zinc minerals crystal structure礦物名稱晶體結(jié)構(gòu)Zn電荷數(shù)/e分子式/nm重疊布 局?jǐn)?shù)Zn-O0.2150.19菱鋅礦二方晶系+1.23ZnCOC-O0.130.91Zn-O0.19730.41異極礦斜方品系+1.12Zn4Si2C7(OH)2 HoSi-O0.16430.61Zn-O0.19840.35硅鋅礦六方柱狀+1.05ZrtSiO4S

8、i-O0.16330.59由表1可知，菱鋅礦中的Zn-O鍵鍵長比C-O鍵長，電子云重疊布局?jǐn)?shù)也只 是C-O鍵的1/4倍，在后續(xù)碎磨過程中Zn-O鍵更容易斷裂，菱鋅礦碎磨后新鮮解離表面Zn2+和O-更多，因此有利于捕收劑和硫化劑捕捉的靶點(diǎn)Zn2+也更多。而對于異極礦和硅鋅礦，Zn-O和Si-O鍵鍵長電子云重疊布局?jǐn)?shù)均較為接近，異極 礦和硅鋅礦的Zn-O和Si-O鍵電子云重疊布局?jǐn)?shù)均在4:6左右，因此其在碎磨后 礦物表面的Zn2+和Si2+比例應(yīng)該在6:4左右，因此其表面的可供捕收劑和硫化劑捕捉的靶點(diǎn)Zn2+理論上只有菱鋅礦的75位右，因此從晶體結(jié)構(gòu)分析，菱鋅礦較 異極礦及硅鋅礦更易于硫化及捕收劑

9、捕捉，因此其可浮性好。其次，由于菱鋅礦晶體中鋅元素荷電數(shù)為 +1.23e,大于異極礦和硅鋅礦的 +1.12e和+1.05e,因此菱鋅礦在碎磨后解離的新鮮的表面 Zn-O鍵斷裂后形成的 Zn2+所荷正電荷較異極礦高，在與硫化劑反應(yīng)時，菱鋅礦也更易與硫化劑反應(yīng)。因此，從晶體結(jié)構(gòu)上分析，在相同磨礦細(xì)度下，菱鋅礦解離表面可供捕收劑 和硫化劑捕捉的靶點(diǎn)Zn2+相對于異極礦和硅鋅礦更多，且其解離后 Zn2+的電荷更 強(qiáng)，因此菱鋅礦相對于異極礦和硅鋅礦更加易于與礦漿體系中的硫化劑進(jìn)行硫化 反應(yīng)，產(chǎn)生的硫化物也更加穩(wěn)定。3純礦物驗證試驗為了驗證從晶體結(jié)構(gòu)上分析菱鋅礦較異極礦類硅酸鹽類氧化鋅礦物的可浮 性好，我

10、們進(jìn)行了菱鋅礦和異極礦硫化鈉用量對比試驗，試驗結(jié)果如圖1所示。圖1菱鋅礦和異極礦硫化鈉用量對比試驗QDrawing 1: hemimorphite and smithsonite s dosage comparison experiments從圖1試驗結(jié)果可知，菱鋅礦隨著硫化鈉用量增大呈先增大后下降的趨 勢，在硫化鈉用量達(dá)到8mg/L以上后浮選上浮率就開始下降，而異極礦則在 從3mg/L到12mg/L用量范圍內(nèi)一直呈上升趨勢。在同樣達(dá)到80%回收率的條件下，菱鋅礦只需要6mg/L硫化鈉用量，而異極礦需要12mg/L的硫化鈉 用量。因此純礦物試驗驗證了菱鋅礦較異極礦更易于硫化和捕收劑捕捉的推 論

11、。3.實際礦物驗證試驗為了驗證從晶體結(jié)構(gòu)上的推論，對云南南部某高硅酸鹽類氧化鋅礦和蘭 坪高碳酸鋅類氧化鋅礦進(jìn)行了實際礦物驗證試驗（以1表示云南南部某高硅酸鋅氧化鋅礦，以2表示云南北部高菱鋅礦蘭坪氧化鋅礦）。.原礦性質(zhì)表2原礦多元素分析Table 2： original ores multielement analyze1PbZnFeSiO2Al 2O3Mg0CaO含量/%7.2685.36121.3110.016.693.1617.762組分PbZnFeSiO2Al 2O3Mg0CaO含量/%1.517.475.5626.932.431.9522.23表3鋅物相分析Table 3: origi

12、nal ores zinc phase analyze鋅物相12鋅含量/%鋅分布率/%鋅含量/%鋅分布率/%碳酸鋅1.2625.783.9551.03硅酸鋅2.4450.043.2441.86硫化鋅0.428.610.476.07其它0.7615.570.0831.04合計4.88100.007.74100.00從多元素分析和鋅物相分析結(jié)果可知，兩種氧化鉛鋅礦樣中碳酸鋅的含量有 較大的差異，云南南部某高硅酸鋅氧化鉛鋅礦相對于云南北部蘭坪氧化鉛鋅礦， 分布于硅酸鹽類鋅礦物和鐵酸鹽類礦物中的鋅含量更高，分布于碳酸鋅礦物中的鋅含量低一倍，含鋅品位也更低，兩者均屬于高氧化率難選氧化鋅礦。兩種氧化鋅礦硫

13、化鈉用量對比試驗針對以上兩種鋅物相構(gòu)成不同的氧化鋅礦，進(jìn)行了硫化鈉用量試驗，試驗流 程如圖2,試驗結(jié)果如圖3、4所示。（兩種氧化鋅礦-20 pm礦泥脫除產(chǎn)率均為20%,脫泥后礦石磨礦后先浮選鉛，浮選鉛精礦再選鋅。而云南南部高硅酸鋅氧化鋅礦由于硫化效果不好，在浮選過程中采用了加溫硫化浮選，浮選溫度35C。）原礦+20卜 m-20 m：磨礦細(xì)度-0.074mm89%600g/t 變化500g/t抑制劑:600g/tX硫化鈉:X混合胺:2000g/t400g/t礦泥 鉛精礦鋅混合精礦尾礦（抑制劑:硫化鈉:（混合胺:圖2氧化鋅礦硫化鈉用量試驗流程圖回收率一 3 1 9 7 S 3 1 4 4 3 3

14、3 3 329- 27一 25120DDDrawing 2 : flowsheets of oxide zinc ores sodium sulfide dosage experiments巖品位來圖3云南南部某高硅酸鋅含量氧化鋅礦硫化鈉用量試驗Drawing 3 : sodium sulfide dosage experiments of high silicon oxide zinc ores from South17.53000 1DC0 500060007000B000硫化聃用量/t)YunNan Province回空(求) 4 2 0 8 6 7 7 6 6 &-5 9 5 89 1

15、8 160圖4云南蘭坪氧化鋅礦硫化鈉用量試驗Drawing 3 : sodium sulfide dosage experiments of oxide zinc ores from LanPing of YunNanProvince從試驗結(jié)果可知，兩種氧化鋅礦隨著硫化鈉的用量增大品位和回收率都呈先 增加后降低的趨勢，區(qū)別在于高菱鋅礦含量的云南蘭坪氧化鋅礦常溫下在硫化鈉 用量在大于5 000g/t后就開始有下降趨勢，而高硅酸鋅類含量的云南南部氧化鋅 礦則在硫化鈉用量在大于9 000g/t后才出現(xiàn)下降趨勢，這說明高硅酸鋅類含量氧 化鋅礦的飽和硫化鈉用量較高菱鋅礦含量的氧化鋅的高。其次在硫化鈉用量

16、在 4000-7000g/t范圍內(nèi)，即使在35 C的加溫硫化浮選的條件下，云南南部某高硅酸 鋅含量氧化鋅礦的浮選鋅回收率也只有30%-40%之間,遠(yuǎn)低于常溫下高菱鋅礦含量的蘭坪氧化鋅礦的 61%-75%的回收率區(qū)間。因此實際礦石的浮選中，高硅 酸鋅類含量的氧化鋅礦比高菱鋅礦含量的氧化鋅礦更為難浮選。5.結(jié)論.菱鋅礦和異極礦以及硅鋅礦的晶體結(jié)構(gòu)差異表明，菱鋅礦礦物表面硫化作用以及捕收劑作用靶點(diǎn)Zn2+較異極礦和硅鋅礦多是其易硫化易捕收的主要原因；.通過硫化鈉對菱鋅礦和異極礦的純礦物試驗，以及云南南部某高硅酸鋅氧 化鉛鋅礦和云南北部高菱鋅礦蘭坪氧化鉛鋅礦實際礦石試驗驗證了菱鋅礦較異 極礦及硅鋅礦可浮性較好的分析。參考文獻(xiàn)：1尚衍波，陳經(jīng)華，何發(fā)桂.中國鉛鋅選礦技術(shù)新進(jìn)展J.世