菱锌矿和异极矿的晶体结构差异对其分选性影响分析研究

1、菱锌矿和异极矿的晶体结构差异对其分选性影响分析研究杨柳毅，黄光耀，曹玉川，邓庆湘( 长沙矿冶研究院有限责任公司，长沙410012)(昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，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： 本文从晶体结构学分析了异极矿类硅酸锌类矿物较菱锌矿难浮难硫化的原因，并通过菱锌矿和异极矿纯矿物在不同硫化钠用量下的可浮性差异进行了验证，最后以云南某高硅酸锌类和高菱锌矿氧化铅锌矿在脱泥-硫化胺法浮选中硫化钠消耗量试验进行了验证，结果验证了异极矿和硅锌矿矿物表面硫化靶点以及捕收剂作用靶点少是其较菱锌矿难浮难硫化的 主要原因。 关键字：氧化锌矿；菱锌矿；异极矿；硅锌矿；浮选；晶体结构杨柳毅 (1985- )，男，长沙矿冶研究院矿产资源开发技术研究所，硕士，工程师，研究方向：微细粒浮选设备与工艺。410012 湖南长沙市岳麓区麓山南路

6、966号。锌在国民经济发展中具有重要的战略地位， 是现代工业、农业、国防和科学技术必需的金属元素，锌矿资源更是不可再生的短缺资源。 我国铅锌矿产资源较 丰富，分布广，但相对集中，目前我国硫化铅锌矿资源由于易于选别得到较好的 回收利用，随着铅、锌金属的使用范围不断扩大，世界铅、锌产品的消耗逐年增 加1,2网4,而硫化铅、锌矿日益枯竭，所以对氧化铅、锌矿的开采利用日渐受 到重视。而菱锌矿和异极矿以及硅锌矿是氧化锌矿物中最重要和含量最多的几种 含锌矿物，因此对其可浮性以及可活化性能的研究就显尤为重要。晶体结构是影响矿物可浮性和可硫化的重要因素， 通过纯矿物的可浮性和实 际矿石的实验室分选试验证实了两

7、者晶体结构差异导致的可浮性和可硫化的差 异。1菱锌矿和异极矿及硅锌矿晶体结构分析菱锌矿和异极矿以及硅锌矿的晶体结构差异如下表所示 5。表1氧化锌矿物晶体结构差异Table 1:the difference of oxide zinc minerals crystal structure矿物名称晶体结构Zn电荷数/e分子式/nm重叠布 局数Zn-O0.2150.19菱锌矿二方晶系+1.23ZnCOC-O0.130.91Zn-O0.19730.41异极矿斜方品系+1.12Zn4Si2C7(OH)2 HoSi-O0.16430.61Zn-O0.19840.35硅锌矿六方柱状+1.05ZrtSiO4S

8、i-O0.16330.59由表1可知，菱锌矿中的Zn-O键键长比C-O键长，电子云重叠布局数也只 是C-O键的1/4倍，在后续碎磨过程中Zn-O键更容易断裂，菱锌矿碎磨后新鲜解离表面Zn2+和O-更多，因此有利于捕收剂和硫化剂捕捉的靶点Zn2+也更多。而对于异极矿和硅锌矿，Zn-O和Si-O键键长电子云重叠布局数均较为接近，异极 矿和硅锌矿的Zn-O和Si-O键电子云重叠布局数均在4:6左右，因此其在碎磨后 矿物表面的Zn2+和Si2+比例应该在6:4左右，因此其表面的可供捕收剂和硫化剂捕捉的靶点Zn2+理论上只有菱锌矿的75位右，因此从晶体结构分析，菱锌矿较 异极矿及硅锌矿更易于硫化及捕收剂

9、捕捉，因此其可浮性好。其次，由于菱锌矿晶体中锌元素荷电数为 +1.23e,大于异极矿和硅锌矿的 +1.12e和+1.05e,因此菱锌矿在碎磨后解离的新鲜的表面 Zn-O键断裂后形成的 Zn2+所荷正电荷较异极矿高，在与硫化剂反应时，菱锌矿也更易与硫化剂反应。因此，从晶体结构上分析，在相同磨矿细度下，菱锌矿解离表面可供捕收剂 和硫化剂捕捉的靶点Zn2+相对于异极矿和硅锌矿更多，且其解离后 Zn2+的电荷更 强，因此菱锌矿相对于异极矿和硅锌矿更加易于与矿浆体系中的硫化剂进行硫化 反应，产生的硫化物也更加稳定。3纯矿物验证试验为了验证从晶体结构上分析菱锌矿较异极矿类硅酸盐类氧化锌矿物的可浮 性好，我

10、们进行了菱锌矿和异极矿硫化钠用量对比试验，试验结果如图1所示。图1菱锌矿和异极矿硫化钠用量对比试验QDrawing 1: hemimorphite and smithsonite s dosage comparison experiments从图1试验结果可知，菱锌矿随着硫化钠用量增大呈先增大后下降的趋 势，在硫化钠用量达到8mg/L以上后浮选上浮率就开始下降，而异极矿则在 从3mg/L到12mg/L用量范围内一直呈上升趋势。在同样达到80%回收率的条件下，菱锌矿只需要6mg/L硫化钠用量，而异极矿需要12mg/L的硫化钠 用量。因此纯矿物试验验证了菱锌矿较异极矿更易于硫化和捕收剂捕捉的推 论

11、。3.实际矿物验证试验为了验证从晶体结构上的推论，对云南南部某高硅酸盐类氧化锌矿和兰 坪高碳酸锌类氧化锌矿进行了实际矿物验证试验（以1表示云南南部某高硅酸锌氧化锌矿，以2表示云南北部高菱锌矿兰坪氧化锌矿）。.原矿性质表2原矿多元素分析Table 2： original ores multielement analyze1PbZnFeSiO2Al 2O3Mg0CaO含量/%7.2685.36121.3110.016.693.1617.762组分PbZnFeSiO2Al 2O3Mg0CaO含量/%1.517.475.5626.932.431.9522.23表3锌物相分析Table 3: origi

12、nal ores zinc phase analyze锌物相12锌含量/%锌分布率/%锌含量/%锌分布率/%碳酸锌1.2625.783.9551.03硅酸锌2.4450.043.2441.86硫化锌0.428.610.476.07其它0.7615.570.0831.04合计4.88100.007.74100.00从多元素分析和锌物相分析结果可知，两种氧化铅锌矿样中碳酸锌的含量有 较大的差异，云南南部某高硅酸锌氧化铅锌矿相对于云南北部兰坪氧化铅锌矿， 分布于硅酸盐类锌矿物和铁酸盐类矿物中的锌含量更高，分布于碳酸锌矿物中的锌含量低一倍，含锌品位也更低，两者均属于高氧化率难选氧化锌矿。两种氧化锌矿硫

13、化钠用量对比试验针对以上两种锌物相构成不同的氧化锌矿，进行了硫化钠用量试验，试验流 程如图2,试验结果如图3、4所示。（两种氧化锌矿-20 pm矿泥脱除产率均为20%,脱泥后矿石磨矿后先浮选铅，浮选铅精矿再选锌。而云南南部高硅酸锌氧化锌矿由于硫化效果不好，在浮选过程中采用了加温硫化浮选，浮选温度35C。）原矿+20卜 m-20 m：磨矿细度-0.074mm89%600g/t 变化500g/t抑制剂:600g/tX硫化钠:X混合胺:2000g/t400g/t矿泥 铅精矿锌混合精矿尾矿（抑制剂:硫化钠:（混合胺:图2氧化锌矿硫化钠用量试验流程图回收率一 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岩品位来图3云南南部某高硅酸锌含量氧化锌矿硫化钠用量试验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图4云南兰坪氧化锌矿硫化钠用量试验Drawing 3 : sodium sulfide dosage experiments of oxide zinc ores from LanPing of YunNanProvince从试验结果可知，两种氧化锌矿随着硫化钠的用量增大品位和回收率都呈先 增加后降低的趋势，区别在于高菱锌矿含量的云南兰坪氧化锌矿常温下在硫化钠 用量在大于5 000g/t后就开始有下降趋势，而高硅酸锌类含量的云南南部氧化锌 矿则在硫化钠用量在大于9 000g/t后才出现下降趋势，这说明高硅酸锌类含量氧 化锌矿的饱和硫化钠用量较高菱锌矿含量的氧化锌的高。其次在硫化钠用量

16、在 4000-7000g/t范围内，即使在35 C的加温硫化浮选的条件下，云南南部某高硅酸 锌含量氧化锌矿的浮选锌回收率也只有30%-40%之间,远低于常温下高菱锌矿含量的兰坪氧化锌矿的 61%-75%的回收率区间。因此实际矿石的浮选中，高硅 酸锌类含量的氧化锌矿比高菱锌矿含量的氧化锌矿更为难浮选。5.结论.菱锌矿和异极矿以及硅锌矿的晶体结构差异表明，菱锌矿矿物表面硫化作用以及捕收剂作用靶点Zn2+较异极矿和硅锌矿多是其易硫化易捕收的主要原因；.通过硫化钠对菱锌矿和异极矿的纯矿物试验，以及云南南部某高硅酸锌氧 化铅锌矿和云南北部高菱锌矿兰坪氧化铅锌矿实际矿石试验验证了菱锌矿较异 极矿及硅锌矿可浮性较好的分析。参考文献：1尚衍波，陈经华，何发桂.中国铅锌选矿技术新进展J.世