Nātrija sulfīda loma un mehānisms oksidētu svina-cinka rūdu flotācijā

Oksidētiem svina-cinka minerāliem (cerusītam, anglesītam, smitsonītam, hemimorfītam utt.) ir hidrofilas virsmas, un tos nevar tieši flotēt ar ksantātu savācējiem. Nātrija sulfīda pievienošana sulfidizē rūdu, nodrošinot sekojošu ksantātu adsorbciju. Papildus sulfidizācijai un aktivācijai nātrija sulfīds nodrošina arī selektīvu depresiju, celulozes pH regulēšanu un reaģentu atdalīšanas funkcijas, padarot to par kritiski svarīgu reaģentu oksidētā svina-cinka apstrādē.

I. Sulfidizācija un aktivācija

1. Reakcijas mehānisms
   Nātrija sulfīds hidrolizējas ūdenī, veidojot S²⁻ un HS⁻ jonus, kas reaģē ar oksidētu svina-cinka minerālu virsmas metālu joniem, izmantojot šķīdināšanas-nogulsnēšanās procesu, veidojot hidrofobu sulfīda plēvi:

Cerusīts:
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (ilustratīva reakcija; attēla aizvietotājs)

Smitsonīts:
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (ilustratīva reakcija; attēla aizvietotājs)

Izveidotā PbS plēve ir blīva un stabila, stingri adsorbējot ksantātu un piešķirot oksidētajam svinam sulfīdam līdzīgu peldspēju. ZnS plēve ir irdena un pakļauta oksidācijai un atdalīšanai; nātrija sulfīds viens pats nav pietiekams oksidētā cinka peldēšanai, kam vēlāk nepieciešama sekundāra aktivācija ar amīnu kolektoriem.

2. Lietojumprogrammas vērtība
   Bez nātrija sulfīda oksidētā svina-cinka kopējā atgūšana ir zema. Pareizi sulfidizējot, svina atgūšana ievērojami palielinās. Sulfidizācija ir priekšnoteikums oksidētās rūdas flotācijai. Praksē vispirms pievieno nātrija sulfīdu sulfidizācijai, pēc tam ksantātu selektīvai svina flotācijai.

II. Selektīva depresija

1. Piemaisījumu, piemēram, sfalerīta un pirīta, samazināšana
   Pārmērīgs S²⁻ daudzums celulozē pārklāj galenīta, sfalerīta un pirīta virsmas, kavējot ksantāta adsorbciju un radot depresīvu efektu.
   Svina flotācijas posmā tiek izmantota mērena nātrija sulfīda deva, lai aktivizētu tikai oksidēto svinu; pārmērīga deva nomāc svina līmeni, vienlaikus spēcīgi nomācot primāro sfalerītu, tādējādi panākot cinka un svina atdalīšanu.
   Cinka flotācijas posmā svina atlikumi ir rūpīgi jāizmazgā, lai samazinātu atlikušā nātrija sulfīda koncentrāciju un novērstu depresiju, pirms amīnu kolektoru izmantošanas cinka atgūšanai.
2. Devas noteikumi
   Nepietiekama deva: plāna un nepilnīga sulfīda plēve, zema svina atgūšana.
   Mērena deva: pilnīga oksidētā svina aktivācija un mērena sfalerīta samazināšana, optimāla atdalīšana.
   Pārmērīga deva: S²⁻ pārpalikums nomāc gan oksidēto svinu, gan sfalerītu, izraisot strauju svina un cinka atgūšanas samazināšanos.

III. Celulozes kondicionēšana

1. pH regulēšana
   Nātrija sulfīda hidrolīze rada stipri sārmainu šķīdumu, dabiski uzturot celulozes pH labvēlīgā diapazonā no 8,5 līdz 11. Sārmainā vide novērš sulfīda plēves oksidatīvo sadalīšanos, uzlabojot sulfidizācijas stabilitāti.
2. Eh kontrole
   Reducējošie sulfīda joni samazina celulozes oksidācijas potenciālu, novēršot PbS plēves oksidatīvo deaktivāciju. Ļoti oksidētām rūdām kā reducētājam jāuztur noteikts nātrija sulfīda pārpalikums.
3. Kaitīgo smago metālu jonu nogulsnēšanās
   Brīvie Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ un Fe³⁺ joni celulozē neselektīvi aktivizē piemaisījumu minerālus, samazinot selektivitāti. S²⁻ nogulsnē šos jonus sulfīdu veidā, novēršot traucējumus un samazinot nevajadzīgu reaģentu patēriņu.
4. Gļotu dispersija
   Sārmaini hidrolīzes produkti viegli izkliedē smalkas gļotas, mazinot mērķa minerālu virsmu pārklāšanos ar gļotām.

IV. Nomācoša/desorbcijas iedarbība
Ražojot jauktu svina-cinka oksidētu koncentrātu, var pievienot lielu daudzumu nātrija sulfīda augstā koncentrācijā. S²⁻ konkurētspējīgi izspiež adsorbēto ksantātu uz minerālu virsmām, pilnībā noņemot kolektoru. Pēc mazgāšanas un atkārtotas pulpas iegūšanas tiek izmantota pakāpeniska sulfidizācija un atdalīšana, lai atdalītu iesprūdušos svina-cinka starpaugumus. To bieži izmanto sarežģītās polimetālisku skābekļa-sulfīdu jaukto rūdu flotācijas ķēdēs.

V. Nātrija sulfīda uzvedības atšķirības uz svina un cinka minerāliem

1. Oksidēts svins (cerusīts) – veido blīvu PbS plēvi; mērens nātrija sulfīda daudzums ir pietiekams stabilai flotācijai; tikai tā pārpalikums izraisa depresiju. Piemērots ksantātu bāzes beramkravu svina flotācijai.
2. Oksidēts cinks (smitsonīts) – veido irdenu ZnS plēvi; nātrija sulfīds viens pats to nevar flotēt. Nātrija sulfīds kalpo tikai kā pirmapstrādes līdzeklis, un ir nepieciešami katjonu kolektori, piemēram, oktadecilamīns vai dodecilamīns. Atlikušais nātrija sulfīds spēcīgi nomāc oksidētā cinka flotāciju.

VI. Galvenie padomi rūpnieciskajai praksei

1. Dalīta pievienošana: pievienojiet gan malšanas, gan rupjās flotācijas posmā, lai pagarinātu sulfidizācijas saskares laiku.
2. Svina flotācijas atlikumi pirms cinka flotācijas ir jāatšķaida un jāmazgā, lai samazinātu nātrija sulfīda atlikumu.
3. Ļoti oksidētām, mālainām rūdām kombinējiet ar reducētājiem (dzelzs pulveri) un disperģētājiem (nātrija heksametafosfātu), lai stabilizētu sulfīda plēvi.

Blakusparādības: toksiskas puvušu olu gāzes (H₂S) veidošanās — nepieciešama ventilācija; pārmērīgs reaģenta daudzums palielina izmaksas; notekūdeņu sulfīdu līmenis pārsniedz pieļaujamās normas.
Īpaša piezīme: NaHS, ja tiek izmantots, viegli sadalās.