我国浮选起泡剂的研究进展

2004年第1期 有色金属(选矿部分) 37

我国浮选起泡剂的研究进展

郑 伟

(昆明冶研新材料股份有限公司, 云南昆明650031)

摘 要:收集了近几年国内有关浮选起泡剂研究方面的文献资料, 介绍了我国起泡剂的研究现状, 并略加评论。

关键词:浮选; 起泡剂; 研究现状中图分类号:TD923. 12

文献标识码:A 文章编号:1671-

9492(2004) 01-0037-04

浮选是利用矿物表面疏水 亲水性的差别, 对矿石进行加工的一种方法。在浮选作业中, 虽然利用矿物的天然疏水性也可以进行矿石的选别, 但通常都使用浮选药剂以增大或减小矿物表面的疏水性, 调整、控制矿物的浮选行为, 以获得更好的浮选指标。

起泡剂在矿物浮选中不仅影响气泡的数量和质量, 也影响矿物颗粒之间的接触, 而且在泡沫层中能促使黏附在气泡中的疏水性矿粒和亲水性矿粒的分离。由此可见, 起泡剂和捕收剂一样, 其性能的优劣将直接影响浮选指标, 最终影响到企业的经济效益和资源利用率。然而, 在很长一段时间内, 人们对起泡剂的研究投入较少, 而关注较多的是捕收剂, 实际生产中因捕收剂可供选择的种类较多, 生产技术人员也常常忽略了起泡剂的作用。

鉴于人们对起泡剂重要性和松醇油的重新认识, 及对矿山企业和社会负责的态度, 近年来众多的选矿药剂工作者所在的科研单位和厂商都投入了大量人力物力, 研究开发新型起泡剂, 并取得了令人满意的成绩。不同成分、不同代号的起泡剂新产品在矿山企业得到了应用, 为企业创造了较好的经济效益和社会效益。

2 研究进展

从收集到的文献资料来看, 在起泡剂的研究上, 科研力量主要集中在科研院所和少数厂商, 研究的目的非常具体, 即要研发出新型起泡剂。比较而言, 科研人员对起泡剂的作用机理和化学合成方法的研究要少一些。近年来, 通过药剂工作者的共同努力, 开发出了许多新型起泡剂。本文对几种具有一定市场占有率、较为有影响的起泡剂作一简单介绍。2. 1 730系列起泡剂

昆明冶研新材料股份有限公司多年从事浮选起泡剂的研究工作, 先后开发出了B 633、P 8201、R 880等起泡剂, 并应用于实际生产, 为满足云南省矿山资源对起泡剂性能的不同要求, 于1999年开发出了730系列起泡剂, 并在实际应用中不断完善和发展。

730系列产品的主要成分有2, 2, 4 三甲基 3 环己烯 1 甲醇、1, 3, 3 三甲基双环[2, 2, 1]庚 2 醇、樟脑、C6~C8醇、醚、酮等。根据不同的矿石性质, 通过调整起泡剂中各组分的比例, 来调整起泡剂的起泡能力、起泡速度、泡沫黏度和稳定性, 形成不同的产品。其最有代表性的是730A 起泡剂, 外观为淡黄色油状液体, 微溶于水, 与醇、酮等混溶, 密度为0. 90~0. 91g /cm 3, 浮选时可直接滴加,

1 使用现状

以前, 我国矿山浮选用的起泡剂主要以松醇油为主, 其他可供选择的品种较少。随着人们对松醇油的进一步认识和比较, 不论从性价比来说, 还是从森林资源及环保等方面考虑, 发现松醇油都不是最

理想的起泡剂。较为普遍的观点是松醇油是以林产品松节油为原料加工合成的, 即要以消耗宝贵的森林资源为代价而获取。所以发达国家均不提倡使用松醇油, 而改用合成起泡剂M IBC 。另一方面, 我国是一个森林资源较少的国家, 多年来松节油的供应缺口很大, 使松节油资源较为紧张, 加之松节油的季节性生产原因, 导致松醇油成本和售价居高不下, 给企业造成负担。最后, 作为起泡剂来说, 松醇油的有效成分是环状结构的萜烯醇, 难以生物降解, 会对矿山尾矿水造成一定的污染。

收稿日期:2003-08-06

:, 男, ,

38 有色金属(选矿部分) 2004年第1期

BK 201平均8个碳减少到6~7个碳, 表现出分散容易、泡沫黏度低等优点, 满足了德兴铜矿大山选矿厂(三期工程) 的工艺要求, 起泡剂费用可减少46%。

BK 206起泡剂是以石油化工产品为原料经过化学加工而成的。主要成分为高级脂肪醇及醚酯类化合物, 产品为油状透明液体, 外观为浅黄色及浅棕色, 微溶于水, 与醇、酮等有机溶剂互溶, 产品密度为0. 84~0. 87g/cm , LD 50为5001mg/kg, 属低毒级起泡剂。在铅锌矿试验证明, 与松醇油相比, 在选铅时, 不仅能保证铅的品位而且还能提高铅的回收率, 并降低铅精矿中锌的含量; 选锌时, BK 206能有效地提高锌的回收率[8]。BK 206起泡剂在金川镍矿小型及工业试验表明, 对金川镍矿具有很好的适应性, 与松醇油和生产中使用的J 622(西北矿冶研究院捕收起泡剂产品) 相比, BK 206的选矿指标最好, 镍精矿回收率略有提高, 精矿中M gO 含量还稍有下降。其用量比J 622降低约70%, 每年可节约药剂费用近200万元[9]。2. 3 RB 系列起泡剂[10~13]

RB 系列起泡剂是朱建光教授根据混合用药较单一用药效果好的经验, 使用一种含有羧酸、醇、酯的化工副产物, 调整其组分含量, 同时加入一定量的辅助成分, 配制成RB 系列起泡剂, 共7个品种。外观为棕黑色油状液体, 密度为0. 90~1. 00g/cm , 微溶于水, LD 50为10260mg/kg, 毒性比松醇油低6倍。RB 1的黏度较大, 低温时流动性差, 不便于管道加药, 而RB 2、RB 3和RB 4克服了这一缺点。

RB 1起泡剂在武汉钢铁公司程潮选矿厂用于浮硫作业, 取得了较好指标, 工业试验结果表明, 用RB 1起泡剂的硫精矿品位比用松醇油时提高5. 35%, 硫回收率提高13. 07%, 用量比松醇油降低8. 07g/t 。1994~1995年实际生产指标与松醇油指标相比, 硫精矿回收率提高3. 7%, 浮选尾矿硫含量降低0. 55%, 用量比松醇油减少12. 6g/t 。

RB 系列起泡剂在桃林铅锌矿进行了浮锌的小型试验及工业试验, 对比起泡剂为松醇油。锌回收率虽有所降低, 但锌精矿等级可由7级品提高到4级品, 药剂单耗为松醇油的一半。实际生产使用情况重现了小型试验和工业试验结果。RB 3起泡剂在水口山选厂锌硫混选作业中与黄药有配伍效应, 对锌矿物有选择性, 可提高锌回收率2. 11%, 使锌矿物在硫精矿和尾矿中的损失各减少0. 55%和1. 56%, 锌精矿品位从用松醇油时的51. 27%提高, 3

3

小白鼠LD 5095%可信区间为3207. 70~3386. 40mg/kg 。根据我国工业毒物急性毒性分级标准, 属低毒物质, 在浮选厂可安全使用。

730A 起泡剂在易武铅锌矿使用, 能获得铅回收率89. 59%, 锌回收率95. 91%的较好指标; 在某铅锌矿上与松醇油对比使用, 能使铅精矿品位提高4. 94%, 锌精矿回收率提高2. 35%。

730A 起泡剂用于铜锡多金属硫化矿浮选时, 与松醇油相比, 从锡石中浮出硫化铜矿时, 能提高铜回收率0. 7%, 并可减少锡在铜精矿中的损失达2. 17%。价值高的锡石损失降低, 使选矿厂获得了较好的经济效益。

730A 起泡剂在铜矿上也得到广泛应用。以730A 起泡剂代替矿山现使用的松醇油所做的多组小型试验、工业试验及实际生产应用结果表明, 730A 除获得与松醇油相近或略高的浮选指标外, 用量可比松醇油减少10%~30%, 降低了药剂费用

[4]

[2、3][1]

。

730E 起泡剂在氧化铜矿上使用, 可提高铜的回

收率1%~3%; 在金矿上使用, 能完全代替松醇油, 除能获得提高精矿品位4. 84%和回收率5. 71%的较好指标外, 用量还能降低30%以上[5]。

目前, 730系列起泡剂已实现产业化生产, 代替松醇油和其它起泡剂应用于云南省为数不少的矿山企业, 并获得了企业的好评。2. 2 145和BK 系列起泡剂

北京矿冶研究总院在起泡剂的研发方面做了大量的工作, 先后开发出145和BK 系列起泡剂。

145起泡剂是80年代中期研制的一种低碳链(5~7碳) 烯烃经硫酸水合、水解后的一种醇类起泡剂, 由于合成中产生大量高浓度废酸无能力处理, 现已停产。该起泡剂在铜绿山矿的小型试验和工业试验结果表明(对照起泡剂为松醇油) 在该厂氧化矿浮选系统使用可使精矿品位提高6. 22%, 回收率提高3. 83%, 药耗减少23. 97%; 在硫化矿系统使用可使精矿品位提高1. 08%, 回收率提高1. 19%, 药耗减少19%, 说明该起泡剂更适用于氧化铜矿的浮

7]选[6、。

BK 201、BK 204起泡剂属醇类起泡剂, 其结构为链状高碳醇类, 即R-CH (OH) , BK 201为8碳醇, BK 204为6~7碳醇。外观为棕黄色油状液体, 密度为0. 84~0. 89g/cm 3。BK 201起泡剂在德兴铜矿10万t 选矿厂工业试验与松醇油对比, 用量可减少40%, 节约药剂费用约47%; BK 204改

2004年第1期 郑伟:我国浮选起泡剂的研究进展RB 系列起泡剂在某铜矿上也进行了浮选试验, RB 3所获得的铜精矿品位和回收率比用松醇油时高0. 6%和2. 0%; 用RB 6比松醇油高1. 49%和3. 03%。但所获得的硫精矿品位和回收率却比用松醇油时低一些; 用RB 3时硫精矿品位和回收率分别降低了0. 46%和1. 17%, 用RB 6时分别降低了0. 42%和1. 97%。

尽管RB 系列起泡剂由于原材料价格上涨等因素限制了其大规模生产和在市场上的占有率, 但RB 系列起泡剂的开发理念和科研风格, 却给选矿药剂工作者留下了更多的经验和启示。2. 4 其他以代号命名的起泡剂2. 4. 1 矿友 321和322[14][15][16]

铁岭选矿药剂厂曾研究开发出903、904、905起泡剂, 1997年又开发了矿友 321。矿友 321的主要成分是复合醇类, 密度为0. 935~0. 950g/cm 3。在青城子铅锌矿应用效果较好, 可提高铅回收率1. 025%, 锌回收率0. 958%, 用量比松醇油减少50. 7g /t, 每年可为矿山创利近67万元。在红透山铜矿小型试验及工业试验结果表明, 铜精矿品位降低了0. 897%, 但回收率提高了1. 26%, 所得技术指标与使用松醇油时基本一致。

矿友 322起泡剂是继矿友 321后开发的, 主要应用于选硫和选金, 效果比松醇油和11号油都好。在红透山铜矿选矿厂工业应用取得了较好指标, 能降低起泡剂用量9. 8385g/t, 硫回收率平均提高1. 65%。

2. 4. 2 M IBC 和丁基醚醇

甲基异丁基甲醇, 简称M IBC, 无色透明液体, 密度为0. 813g /cm 3, 国外早在1935年用丙酮二缩产品加氢制得, 工业上已大量生产。M IBC 是一种优良的起泡剂, 在国外被广泛使用, 由于其价格太高, 国内矿山极少采用。据报道, 近年来, 株洲选矿药剂厂经过对合成工艺的深入研究和改进, 大幅度地降低了生产成本, 但目前MIBC 的售价仍在1万元/t 以上。若M IBC 的售价能够和松醇油持平或稍高一点, 应该可以在国内选厂推广应用和出口国外。使用M IBC, 能够形成大小均匀、光滑清爽的气泡, 从而降低泡沫产品的夹杂程度, 有利于提高产品的精矿品位。

丁基醚醇是株洲选矿药剂厂生产的醚醇类起泡剂, 一般用量仅为松醇油的1/3到2/3, 能辅助和强化金、银等贵金属的综合回收, 但售价太高, 也在1万元/t 以上。

2. [18][19]

[17]

39

SDJ 2起泡剂是山东淄博选矿药剂厂以石化副产物为原料加工而成的, 主要成分是高级醇类及醚酯化合物。外观为淡黄色液体, 生产成本低, 价格

便宜, 较松醇油易降解, 有利于环保。SDJ 2起泡剂在铜矿峪矿选厂应用, 得到与该厂原松醇油作起泡剂时相近的指标, 但该药剂比松醇油便宜近1000元/t, 每年可为选厂节约起泡剂费用20. 24万元。

605号起泡剂是青岛澳通精细化工有限公司生产的浮选油, 用其代替11号油在大冶铁矿进行了条件试验和工业试验, 均取得很好的效果, 混合浮选作业铜的回收率分别提高了3. 19%和2. 13%, 具有较好的经济效益, 对金的回收也有利。2. 4. 4 FX 127和11号油[20]

FX 127是中南大学朱建光教授研制的起泡剂, 是由化工副产品加工而成, 产品为淡黄色至暗红色油状液体, 密度为0. 865~0. 870g/cm 3, FX 127曾在云南、河北的选煤厂得到推广应用。在湖南锡矿山用于浮锑和在栾川钼业公司用于浮钼都获得了成功, 说明FX 127起泡剂对疏水性较强的有色金属矿物具有较好的适应性。

11号油是石化副产品, 主要成分为C 7~C 11的混合醇, 外观为淡黄色至棕色的油状液体, 用于湖北铜绿山铜矿获得较好的指标。

此外, 许多科研人员还正在或已经研发出了许多有待投入实际应用的起泡剂, 如有人从 亲水 亲油平衡值 即HLB 的角度出发, 研究醚酯类起泡剂也获得了成功[21]。有人用粗丙烯二聚体为原料, 经硫酸水合法, 合成六碳醇起泡剂, 回收率70%, 醇含量大于92%。浮选试验表明, 其起泡性能和浮选指标与M IBC 相近, 泡沫松脆, 选择性好, 有利于提高精矿品位, 是一种优良的合成起泡剂, 应加大推广应用的力度

[22]

。

3 结语

随着人们对起泡剂在浮选作业中的重要性的逐渐重视, 越来越多的新型起泡剂也呈现在矿山企业面前, 供其选择使用, 逐渐改变了松醇油一统天下的格局, 这也是选矿药剂工作者共同努力的结果。这些新型的起泡剂在矿山企业得到推广应用的同时, 也不断完善和发展。通过对这些新型起泡剂在生产中的应用情况和效果进行分析和总结, 可以看到:

(1) 混合起泡剂的效果和适应性比单一起泡剂要好, 应该作为研究起泡剂的一个方向。

,

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使用组合合理的起泡剂和捕收剂也可达到提高选矿指标的目的。

(3)随着人们环保意识的加强, 在新型起泡剂的设计和研发时, 应尽可能避免起泡剂的生产和使用给环境造成的污染。

(4) 随着化学工业的发展, 原料来源广泛, 合成工艺简单, 易生物降解的合成起泡剂将逐步取代以松节油为原料的、价格偏高的松醇油, 降低矿山企业的药剂费用。

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RESEARC H AND DEVELOPMENTS OF INTERNAL FLOTHER

ZHEN G Wei

(K unming Metallurgy Resear ch and New Materials Co. Ltd, K unming 650031, China)

ABSTRAC T

T he various published literature and data concerned of internal flother in late years are collected in this pa -per, the current situatuin and prog ress on application reseach are introduced and rev iew ed.

KEY WORDS:flotation; flother; current situation