冯博等：高锰酸钾强化海藻酸钠抑制闪锌矿浮选的作用及机理 ·613 important.Thence,the effect of the oxidizer potassium permanganate and organic depressant sodium alginate on the flotation of three kinds of sulfide minerals are studied,including chalcopytite,galena,and sphalerite.The investigations involved flotation tests,X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)analysis,adsorption behavior analysis,with an additional focus on the mechanism of potassium permanganate strengthening,and sodium alginate depression of sphalerite flotation.The flotation results show that adding either an oxidizer or sodium alginate alone does not enable the selective depression of sphalerite.However,adding a certain amount of oxidizer and sodium alginate together can realize the selective coordinated depression of sphalerite,with little effect on the flotation of chalcopytite and galena.The XPS analysis results show that sodium alginate is chemically adsorbed on the sphalerite surface with oxidation products such as zinc oxide,zinc hydroxide,or zinc sulfate,but is not adsorbed on an unoxidized sphalerite surface.The adsorption test results show that the preoxidation of potassium permanganate on sphalerite significantly increases the adsorption capacity of sodium alginate on the sphalerite surface.Therefore,potassium permanganate can strengthen the sodium alginate depression of sphalerite flotation. KEY WORDS sphalerite;flotation;depressant;sodium alginate;potassium permanganate;oxidation;depression mechanism 锌是国民经济健康、快速发展必不可少的重 谱分析及吸附量测试分析考察了高锰酸钾强化海 要有色金属原材料，因其具有良好的延展性、耐磨 藻酸钠抑制闪锌矿浮选的作用机理，为促进闪锌 性和抗腐蚀性，能够和多种金属制成物理与化学 矿与硫化矿物的浮选分离提供了理论支撑 性能优良的合金，广泛用于汽车、舰船、建筑、桥 1 实验材料与方法 梁、橡胶、涂料、搪瓷、医药、印刷、纤维等工业领 域，其消费量仅次于铜和铝四 1.1样品与试剂 闪锌矿是锌金属的重要来源，其在自然界中常 试验所用黄铜矿、方铅矿、闪锌矿均取自浙 与黄铜矿、方铅矿和黄铁矿等矿物共生-，为了实 江.从所取的样品中挑选纯度较高的块矿，用橡胶 现黄铜矿、方铅矿等矿物与闪锌矿的浮选分离，需要 锤锤碎，手选除去杂质矿物，将得到的纯度较高的 使用抑制剂.由于黄铜矿和方铅矿的可浮性强于闪 矿物用瓷球磨磨细，使用套筛将样品筛分成各个 锌矿，因此抑制锌浮选铜、铅是常用的工艺方案6刀 粒级的样品，-150+37m粒级样品用于浮选试验 抑制剂包括无机抑制剂和有机抑制剂两大类，目前 和吸附行为分析，-37m粒级样品再磨细到-5m 生产中常用的闪锌矿的抑制剂主要是硫酸锌、亚硫 用于XPS分析.为防止氧化，所有样品均密封保 酸钠、硫化钠等无机抑制剂，或者几种药剂混合使 存在棕色瓶中.黄铜矿、方铅矿和闪锌矿样品的 用8-川但药剂用量大会对环境造成不利影响四1 X射线衍射分析和化学组成分析结果分别如图1 采用有机抑制剂是提高硫化可矿物浮选分离效 和表1所示.图1和表1结果表明三种矿物样品的 果的另一有效途径，目前硫化矿浮选的有机抑制 纯度较高，符合试验要求 剂有糊精、单宁、木质素磺酸盐、柠檬酸钠、腐殖 试验所用高锰酸钾(KMnO4)、海藻酸钠 酸钠和CMC等-]，高分子有机抑制剂具有环境 (Sodium alginate)、丁基黄药(PBX)、盐酸(HCI)、 友好、种类多样、可根据矿物性质设计官能团等 氢氧化钠(NaOH)均购买自上海思域化工.有限公 优点，在矿物浮选分离中显示出广阔的应用前景 司，为分析纯，蒸馏水作为实验用水 海藻酸钠是一种天然多糖，分子中含有羟基和羧 1.2浮选实验 基，具有与矿物发生螯合作用并在溶液中形成亲 将2g单矿物和40mL蒸馏水加入XFGII--5 水性胶体从而使矿物表面亲水的潜力.研究表明， 浮选槽中搅拌混合形成矿浆，根据试验要求使用 海藻酸钠在白钨矿浮选中对方解石和萤石具有良 NaOH或HCI将矿浆pH调整为7并加入高锰酸钾 好的选择性抑制作用-20然而，海藻酸钠在硫化 或海藻酸钠（组合用药时两者均加）、捕收剂丁基 矿矿物浮选分离中的应用却鲜有报道 黄药PBX和起泡剂MIBC(甲基异丁基甲醇)，每 本文作者通过浮选试验研究了高锰酸钾和海 种药剂依次分别调浆作用3min后开始充气浮选， 藻酸钠对黄铜矿、方铅矿和闪锌矿三种硫化矿物 手工刮泡3min,将泡沫产品和槽底产品过滤、烘 浮选行为的影响，发现同时添加适量高锰酸钾和 干并称重，计算得到的产率即为回收率 海藻酸钠可以完全抑制闪锌矿的浮选，实现闪锌 13XPs分析 矿与黄铜矿、方铅矿的分离：通过X射线光电子能 将1g矿物和40mL蒸馏水在烧杯中混合形important. Thence, the effect of the oxidizer potassium permanganate and organic depressant sodium alginate on the flotation of three kinds of sulfide minerals are studied, including chalcopytite, galena, and sphalerite. The investigations involved flotation tests, X-ray photoelectron  spectroscopy  (XPS)  analysis,  adsorption  behavior  analysis,  with  an  additional  focus  on  the  mechanism  of  potassium permanganate  strengthening,  and  sodium  alginate  depression  of  sphalerite  flotation.  The  flotation  results  show  that  adding  either  an oxidizer or sodium alginate alone does not enable the selective depression of sphalerite. However, adding a certain amount of oxidizer and  sodium  alginate  together  can  realize  the  selective  coordinated  depression  of  sphalerite,  with  little  effect  on  the  flotation  of chalcopytite  and  galena.  The  XPS  analysis  results  show  that  sodium  alginate  is  chemically  adsorbed  on  the  sphalerite  surface  with oxidation  products  such  as  zinc  oxide,  zinc  hydroxide,  or  zinc  sulfate,  but  is  not  adsorbed  on  an  unoxidized  sphalerite  surface.  The adsorption test results show that the preoxidation of potassium permanganate on sphalerite significantly increases the adsorption capacity of  sodium  alginate  on  the  sphalerite  surface.  Therefore,  potassium  permanganate  can  strengthen  the  sodium  alginate  depression  of sphalerite flotation. KEY WORDS    sphalerite；flotation；depressant；sodium alginate；potassium permanganate；oxidation；depression mechanism 锌是国民经济健康、快速发展必不可少的重 要有色金属原材料，因其具有良好的延展性、耐磨 性和抗腐蚀性，能够和多种金属制成物理与化学 性能优良的合金，广泛用于汽车、舰船、建筑、桥 梁、橡胶、涂料、搪瓷、医药、印刷、纤维等工业领 域，其消费量仅次于铜和铝[1] . 闪锌矿是锌金属的重要来源，其在自然界中常 与黄铜矿、方铅矿和黄铁矿等矿物共生[2−5] . 为了实 现黄铜矿、方铅矿等矿物与闪锌矿的浮选分离，需要 使用抑制剂. 由于黄铜矿和方铅矿的可浮性强于闪 锌矿，因此抑制锌浮选铜、铅是常用的工艺方案[6−7] . 抑制剂包括无机抑制剂和有机抑制剂两大类，目前 生产中常用的闪锌矿的抑制剂主要是硫酸锌、亚硫 酸钠、硫化钠等无机抑制剂，或者几种药剂混合使 用[8−11] . 但药剂用量大，会对环境造成不利影响[12] . 采用有机抑制剂是提高硫化矿物浮选分离效 果的另一有效途径，目前硫化矿浮选的有机抑制 剂有糊精、单宁、木质素磺酸盐、柠檬酸钠、腐殖 酸钠和 CMC 等[13−18] . 高分子有机抑制剂具有环境 友好、种类多样、可根据矿物性质设计官能团等 优点，在矿物浮选分离中显示出广阔的应用前景. 海藻酸钠是一种天然多糖，分子中含有羟基和羧 基，具有与矿物发生螯合作用并在溶液中形成亲 水性胶体从而使矿物表面亲水的潜力. 研究表明， 海藻酸钠在白钨矿浮选中对方解石和萤石具有良 好的选择性抑制作用[19−20] . 然而，海藻酸钠在硫化 矿物浮选分离中的应用却鲜有报道. 本文作者通过浮选试验研究了高锰酸钾和海 藻酸钠对黄铜矿、方铅矿和闪锌矿三种硫化矿物 浮选行为的影响，发现同时添加适量高锰酸钾和 海藻酸钠可以完全抑制闪锌矿的浮选，实现闪锌 矿与黄铜矿、方铅矿的分离；通过 X 射线光电子能 谱分析及吸附量测试分析考察了高锰酸钾强化海 藻酸钠抑制闪锌矿浮选的作用机理，为促进闪锌 矿与硫化矿物的浮选分离提供了理论支撑. 1    实验材料与方法 1.1    样品与试剂 试验所用黄铜矿、方铅矿、闪锌矿均取自浙 江. 从所取的样品中挑选纯度较高的块矿，用橡胶 锤捶碎，手选除去杂质矿物，将得到的纯度较高的 矿物用瓷球磨磨细，使用套筛将样品筛分成各个 粒级的样品，−150+37 μm 粒级样品用于浮选试验 和吸附行为分析，−37 μm 粒级样品再磨细到−5 μm 用于 XPS 分析. 为防止氧化，所有样品均密封保 存在棕色瓶中. 黄铜矿、方铅矿和闪锌矿样品的 X 射线衍射分析和化学组成分析结果分别如图 1 和表 1 所示，图 1 和表 1 结果表明三种矿物样品的 纯度较高，符合试验要求. 试 验 所 用 高 锰 酸 钾 （ KMnO4） 、 海 藻 酸 钠 （Sodium alginate）、丁基黄药 (PBX)、盐酸（HCl） 、 氢氧化钠（NaOH）均购买自上海思域化工有限公 司，为分析纯，蒸馏水作为实验用水. 1.2    浮选实验 将 2 g 单矿物和 40 mL 蒸馏水加入 XFGII–5 浮选槽中搅拌混合形成矿浆，根据试验要求使用 NaOH 或 HCl 将矿浆 pH 调整为 7 并加入高锰酸钾 或海藻酸钠（组合用药时两者均加）、捕收剂丁基 黄药 PBX 和起泡剂 MIBC（甲基异丁基甲醇），每 种药剂依次分别调浆作用 3 min 后开始充气浮选， 手工刮泡 3 min，将泡沫产品和槽底产品过滤、烘 干并称重，计算得到的产率即为回收率. 1.3    XPS 分析 将 1 g 矿物和 40 mL 蒸馏水在烧杯中混合形 冯    博等： 高锰酸钾强化海藻酸钠抑制闪锌矿浮选的作用及机理 · 613 ·