利用同分異構化學原理研究浮選藥劑Y-89的同分異構體甲基異戊基黃藥

李西山,朱一民

(1.湖南辰州礦業有限公司,湖南沅陵 425700;2.湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

利用同分異構化學原理研究浮選藥劑Y-89的同分異構體甲基異戊基黃藥

李西山1,朱一民2

(1.湖南辰州礦業有限公司,湖南沅陵 425700;2.湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

Y-89是一種高級黃藥,由甲基異丁基甲醇(MIBC)與氫氧化鈉和二硫化碳合成,在我國得到廣泛推廣應用,它有多種同分異構體,具有相同的分子式和相同的官能團,它們的物理性質和化學性質應十分相似,藥劑的浮選性能是它們化學性質和物理性質的集中反映。這種論點,被稱之為浮選藥劑的同分異構原理。甲基異戊基黃藥的出現,證明這種論點是正確的。文章討論了甲基異戊基黃藥的浮選性能,試驗結果證明其相當Y-89高級黃藥。

Y-89;甲基異戊基黃藥;丁基黃藥;異丁基黃藥;復合黃藥;硫化銅礦浮選

Y-89捕收劑浮銅能提高銅精礦中金回收率,是江西德興銅礦于1998年首先報導[1]。1999年用來浮選湖北銅錄山原生礦[2],與丁基黃藥對比,銅精礦指標大體相當,而銅精礦中金品位提高1.39 g/t,金回收率提高5.39%;用來浮選望山金礦礦石[3],金回收率提高3.07%,同時降低了捕收劑消耗。后來Y-89已發展成系列產品,除Y-89外,還有 Y-89 -3、Y-89-5等。Y-89與丁黃藥浮選金銀對比試驗結果表明[4]:Y-89對金銀的捕收能力優于丁黃藥,浮選精礦的金銀品位和回收率均有明顯的提高。Y-89-5做捕收劑浮選雞籠山金礦礦石小型試驗結果表明[5]:它的適應性強,比原用的丁銨黑藥捕收劑效果好,金精礦品位提高0.57 g/t,銅品位提高0.73%,金回收率提高 4.79%,銅回收率提高0.63%。工業試驗和生產結果對比表明[6]:黃金回收率提高1.48%,銅回收率提高0.69%,同時能有效地降低藥劑費用0.38元/t原礦。用Y-89-3代替傳統用的丁基黃藥浮選湘西金礦效果好,在提高金銻精礦品位和回收率的同時,大幅度提高金回收率[7]。經一個月的生產實踐表明[8]:金回收率提高2.89%,并降低捕收劑用量,金銻捕收劑單項成本降低0.58元/t原礦,有明顯的經濟效益。新橋硫鐵礦屬低銅、高硫復雜銅硫礦石,采用 Y-89作捕收劑,石灰和硫化鈉作抑制劑和氧化銅硫化劑的抑硫浮銅生產實踐表明:在銅精礦合格的前提下用它代替丁黃藥和丁銨黑藥,銅回收率提高了4.82%[9]。

Y-89和其它黃藥一樣,不但可以浮銅還可以浮選鉛鋅等礦物,例如某選廠處理錫石多金屬硫化礦物,用Y-89代替異丁基黃藥作全硫浮選捕收劑試驗和生產,結果表明:新捕收劑 Y-89-6黃藥比異丁基黃藥捕收力強,浮選速度快,硫的脫除率高,有利于縮短浮選時間,提高浮選機的處理量[10],這十年來Y-89得到廣泛推廣使用。

1 甲基異戊基黃藥的結構與合成

1.1 甲基異戊基黃藥是 Y-89的同分異構體

Y-89在很長一段時間均用代號表示,一般人不知道它的結構,直到2006年才有文獻報導[11]:Y -89主要成分是用甲基異丁基甲醇與二硫化碳和氫氧化鈉合成的六碳醇黃藥,它與甲基異戊基黃藥為同分異構體。它們的分子式和結構式表示如下:

1.2 甲基異戊基黃藥的合成

與合成一般黃藥的原理和操作相似。用甲基異戊醇、氫氧化鈉、二硫化碳為原料合成,其中甲基異戊醇可以從雜醇油分溜而得,二硫化碳和氫氧化鈉均為工業品。合成反應的配料比為醇∶氫氧化鈉∶二硫化碳的摩爾比為1.1∶1.1∶1.2為好。先將甲基異戊醇和二硫化碳加入混捏機中攪拌,然后分批加入粉狀氫氧化鈉使反應進行,用加入氫氧化鈉的速度控制反應溫度在20～25℃之間,反應后高峰溫度可升到35℃。反應時間每槽3.5 h左右,反應后冷卻到20℃以下便可出料。上述反應過程與制丁基黃藥相似,反應式如下:

所得產品含甲基異戊基黃藥83%～84%,轉化率在85%～86%。產品質量穩定,貯存6個月后分析無明顯變化,故可存貯6個月以上。甲基異戊基黃藥可與其它黃藥混合使用稱為復合黃藥(或稱混合黃藥)。

2 甲基異戊基黃藥對銅礦石的浮選性能

2.1 試樣性質

試樣中金屬礦物主要有黃銅礦、磁黃銅礦、磁鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦、菱鐵礦;脈石礦物主要有硅鎂石、石榴子石、透輝石、透閃石、蛇紋石、滑石、石英、硬石膏等。黃銅礦和脈石關系密切以中細粒嵌布為主,粗中細微粒及不均勻嵌布,銅物相分析結果列于表1。

表1 銅物相分析結果[12] %

2.2 浮選試驗流程

選礦小型試驗以相同礦樣在粗選開路流程中,做不同藥劑的同等條件試驗對比,磨礦細度-0.074 mm占75%,起泡劑松醇油用量80 g/t。

2.3 不同藥劑條件下浮選性能對比

丁基(異)黃藥是銅礦物浮選常用黃藥,故采用該黃藥作參比藥劑來評價甲基異戊基黃藥及復合黃藥的浮選性能。根據礦石的浮選性質,僅做了必要的捕收劑用量和pH值的條件試驗。對比試驗結果列于表2。

表2 甲基異戊基黃藥及復合黃藥與丁基(異)黃藥對比試驗結果[12]

由表2試驗結果可知:(1)在自然pH值條件下,甲基異戊基黃藥、復合黃藥與丁基(異)黃藥相比,回收率及精礦品位均高于丁基(異)黃藥,甲基異戊基黃藥優于其復合黃藥;(2)在pH=9的條件下,甲基異戊基黃藥及復合黃藥性能略高于丁基(異)黃藥,復合黃藥優于甲基異戊基黃藥;(3)在pH=11的條件下,甲基異戊基黃藥及復合黃藥明顯優于丁基(異)黃藥,復合黃藥明顯優于甲基異戊基黃藥。

綜上所述,甲基異戊基黃藥及其復合黃藥的捕收能力和選擇性均優于丁基(異)黃藥,復合黃藥優于甲基異戊基黃藥。

3 結 語

根據Y-89是甲基異戊基黃藥的同系列同分異構體,它們有相同的分子式,有相同的捕收劑官能團,是烷基異構。它們有十分相似的捕收性能。Y-89對硫化銅礦的捕收性能比丁黃藥好,因此能得到廣泛的推廣使用。甲基異戊基黃藥、甲基異戊基復合黃藥、正丁基黃藥、異丁基黃藥浮選銅礦石的對比試驗結果表明:甲基異戊基黃藥與甲基異戊基復合黃藥的結果都比丁基黃藥和異丁基黃藥的指標高,實踐證明用同分異構原理的觀點尋找新浮選藥劑是可行的。

[1] 江西德興銅礦.新型黃藥可提高金回收率[J].黃金,1993, (8):51.

[2] 丁大森,顧冕.應用Y-89提高銅錄山原生礦分選指標的研究[J].有色金屬(選礦部分),1999,(5):27-29.

[3] 段風梅.Y-89系列捕收劑選金試驗及實踐[J].黃金,1999, (9):41-45.

[4] 錢述武,王軍民.Y-89捕收劑提高金銀回收率的研究[J].化工礦物與加工,2001,(9):5-7.

[5] 丁大森.應用Y-89-5提高雞籠山金礦選別指標的研究[J].有色金屬(選礦部分),2001,(3):27-33.

[6] 歐陽才貴.應用捕收劑Y-89-5提高雞籠山金銅選礦回收率的實踐[J].黃金,2001,(2):31-35.

[7] 丁大森,李希山,彭子宜,等.Y-89-3黃藥提高湘西金礦金銻回收率的研究與應用[J].黃金,2001,(5):35-37.

[8] 羅惠華,羅廉明,王玉林.Y-89捕收劑選金銅的試驗研究[J].金屬礦山,2001,(3):30-32.

[9] 王軍民.Y-89在新橋礦選銅廠的應用實踐[J].化工礦物與加工,2002,(9):19-20.

[10]向平,王熙,周泰來.Y-89黃藥用作錫石多金屬硫化礦全硫浮選捕收劑[J].礦冶,2002,(3):39-43.

[11]盛忠義,邱廷省.Y-89高效捕收劑對難選銅硫礦石浮選作用研究[J].有色金屬(選礦部分),2006,(4):44-46.

[12]朱繼生.新型甲基異戊基復合黃藥研制及其浮選性能評價[J].有色金屬(選礦部分),2006,(5):47-49.

Use the Isomeric Chemistry Principle to Study the Isomer of Flotation Reagent Y-89-Methyl Iso-penty Xanthate

LI Xi-shan1,ZHU Yi-min2

(1.Hunan Chenzhou Mining Company,Yuanling425700,China; (2.Hunan Research Institule of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

Y-89 made up of methyl isobutyl alcohol(MIBC),sodium hydroxide and carbon disulfide is an advanced xanthate,which is widely used in China.It has a variety of isomers,with the same molecular formula and the same functional groups,so their physical properties and chemical properties should be very similar.The flotation performance of reagents is the concentrated reflection of their chemical properties and physical properties.We call this argument as flotation reagents isomeric principle.The emergence of methyl iso-penty xanthate proves that this argument is correct.This article discusses the flotation performance of the methyl iso-penty xanthate, and the test results show it is the equivalent of Y-89 advanced xanthate.

Y-89;methyl iso-penty xanthate;butyl xanthate;iso-butyl xanthate;composite xanthate;copper sulfide flotation

TD923+.1

A

1003-5540(2010)02-0019-03

李西山(1966-),男,高級工程師,主要從事選礦技術研究與應用工作。

2009-12-16