磨礦過程中礦物表面電化學性質變化對浮選的影響研究

王志亮

（長治學院，山西 長治 046011）

在礦物加工的過程中，經常會應用磨礦作業使礦物達到想要的粒度或使其發生單體解離，隨著科技手段的進步，人們發現這種加工手段在不同的加工環境和加工流程下會造成礦物表面電化學性質的改變。對于大多數的礦物來說，其自身具有的導體性能在磨礦的過程中表面會發生氧化還原反應，表面電化學性質的不同直接影響了氧化還原反應的進度，導致礦漿電位的變化，不同的礦漿電位會影響礦物的可浮性，使其在浮選分離過程中產生不同的浮選效率。在礦物加工中，為了節約成本，選擇能夠提高礦物浮選效率的磨礦手段成為了目前的研究熱點。

1 實驗材料與儀器

本文實驗中選擇的礦物為純度為97.6%的安徽黃鐵礦(FeS2)、93.6%的廣西方鉛礦（PbS）以及91.7%的安徽黃銅礦(CuFeS2)，所選擇的礦物試樣結晶程度好，對以上三種礦物進行礦物成分分析，安徽黃鐵礦(FeS2)的化學元素分析結果為：Fe為36.4%，S為46.8%，廣西方鉛礦（PbS）的化學元素分析結果為：Pb為42.5%，S為31.8%，安徽黃銅礦(CuFeS2)的化學元素分析結果為：Fe為30.9%，Cu為31.6%，S為33.8%。從以上分析結果可以看出，將以上單礦物利用瓷球打磨制作成礦物電極，打磨完畢之后得到不超過1cm的浮選試樣。

實驗中使用到的化學藥劑主要有NaOH、HCl、丁黃藥、DDTC以及丁基醚醇，以上化學藥劑的純度均為分析純。

本文的實驗儀器主要包括電化學測量系統，型號為EG＆G Model 273，旋轉電極裝置，高精度PH計，磨球機等其他實驗室常見玻璃儀器，實驗裝置示意圖如下所示。

圖1 電化學實驗裝置示意圖

在磨礦的過程中，稱取礦物試樣5克，配制PH值為8.5的NaOH溶液，量取20ml加入磨機中，隨后加入瓷球在轉速為78r/min的條件下進行處理，并將磨礦后得到的礦漿靜置5min后測量電位。

在浮選過程中，將磨礦得到的漿液和得到的磨礦試樣放置在容積為150ml的浮選機中進行浮選，將選擇的電極進行拋光處理，并向浮選池中加入捕收劑丁黃藥以及起泡劑DDTC、丁基醚醇，并使用精密PH計測量其PH值，攪拌1min后測量混合溶液的電位，并轉換成以氫元素為標準的電位，靜置浮選5min。

2 磨礦過程中礦物表面電化學性質分析

本文在電化學性質分析的過程中使用的電化學測試系統，對經磨礦后的三種礦物進行恒電位測試，在不同機械壓力和磨礦介質的作用下，分析礦物表面電化學性質的變化對浮選結果的影響。當磨礦介質為鐵時，設置磨礦機械壓力作為變量，得到三種礦物電極表面的外電流。

從上表的數據中可以看出，在其他磨礦條件一致，僅僅改變機械壓力的情況下，安徽黃鐵礦和廣西方鉛礦的電極外電路電流為負值，這說明礦物表面的電化學性質為陰極電流，在這種情況下，說明安徽黃鐵礦和廣西方鉛礦在反應過程中發生還原反應充當了陰極，介質鐵發生了氧化反應成為電路系統中的陽極。對于CuFeS2來說，電極外電路電流為正，這說明其電化學性質與安徽黃鐵礦和廣西方鉛礦剛好相反，在這種情況下，說明CuFeS2在反應過程中發生了氧化，因此成為系統中的陽極，介質鐵發生的是氧化反應，是電路系統中的陰極。改變磨礦介質，將鐵換為石英瓷球，得到實驗結果如下表。

表2 磨礦機械壓力作為變量、磨礦介質為石英瓷球的三種礦物表面電流情況

從上表中可以看出，當磨礦介質從鐵變為石英瓷球后，安徽黃鐵礦和廣西方鉛礦表面電流為正，說明發生氧化反應成為了陽極。在這種情況下，說明FeS2和PbS在反應過程中生氧化反應充當了陽極。對于CuFeS2來說，情況剛好相反，這說明礦物表面的電化學性質為陰極電流，在這種情況下，說明CuFeS2在反應過程中發生還原反應成為陰極。

3 礦物表面電化學性質對浮選的影響分析

將經過不同磨礦介質下的三種礦石進行浮選試驗，統一設置兩個不同的磨礦介質體系磨礦時間為1min，捕收劑起泡劑的添加時間、添加類型與添加濃度都相同，此時調節浮選池中的PH值在6～12，得到三種礦石的浮選率。對于石英瓷球磨礦介質體系來說，保證上述條件不變，分別測得三種礦石的浮選率。統計結果如下表所示。

表3 不同磨礦介質體系下三種礦石浮選率統計結果

綜上所述，可以得出結論，在磨礦的過程中，隨著機械壓力的增大，磨礦體系的還原性增強，會削弱氧化反應，因此不利于提高浮選率。對于磨礦介質為石英瓷球情況下，安徽黃鐵礦和廣西方鉛礦會發生氧化反應，能提高浮選率；對于CuFeS2來說，在磨礦介質為鐵的情況下，能夠發生氧化反應進而提高浮選率；浮選池中PH增大會催化礦物的表面氧化反應，這種自身發生的氧化反應是有利于提高浮選率的；對于CuFeS2使用Fe或瓷球作為磨礦介質，則浮選率受到PH值的影響很小。

4 結語

本文通過對三種礦石在不同磨礦條件下表面電化學性質進行分析，通過實驗得到了性質變化對于浮選結果的影響結論，將本文理論應用到實際的礦物加工中，能夠針對不同礦物的性質特點采取不同的磨礦條件，有利于提高浮選率，避免浪費。