Papel e mecanismo do sulfuro de sodio na flotación de minerais de chumbo-cinc oxidados

Os minerais de chumbo-cinc oxidados (cerusita, anglesita, smithsonita, hemimorfita, etc.) teñen superficies hidrófilas e non se poden facer flotar directamente con colectores de xantato. A adición de sulfuro de sodio sulfura o mineral, o que permite a posterior adsorción de xantatos. Ademais da sulfuración e activación, o sulfuro de sodio tamén proporciona funcións de depresión selectiva, axuste do pH da pulpa e eliminación de reactivos, o que o converte nun reactivo fundamental no procesamento de chumbo-cinc oxidado.

I. Sulfuración e activación

1. Mecanismo de reacción
   O sulfuro de sodio hidrólise na auga para xerar ións S²⁻ e HS⁻, que reaccionan cos ións metálicos superficiais dos minerais de chumbo-cinc oxidados por disolución-precipitación, formando unha película de sulfuro hidrófoba:

Cerusita:
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (reacción ilustrativa; marcador de posición da imaxe)

Smithsonite:
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (reacción ilustrativa; marcador de posición da imaxe)

A película de PbS formada é densa e estable, adsorbe firmemente o xantato e confire ao chumbo oxidado unha flotabilidade similar á do sulfuro. A película de ZnS é solta e propensa á oxidación e ao desprendemento; o sulfuro de sodio por si só non é suficiente para o zinc oxidado flotante, que require unha activación secundaria con colectores de aminas posteriormente.

2. Valor da aplicación
   Sen sulfuro de sodio, a recuperación global de chumbo-cinc oxidado é baixa. Cunha sulfuración axeitada, a recuperación de chumbo aumenta significativamente. A sulfuración é un requisito previo para a flotación de mineral oxidado. Na práctica, o sulfuro de sodio engádese primeiro para a sulfuración, seguido de xantato para a flotación selectiva de chumbo.

II. Depresión selectiva

1. Depresión de impurezas como a esfalerita e a pirita
   O exceso de S²⁻ na polpa recobre as superficies de galena, esfalerita e pirita, o que dificulta a adsorción de xantato e produce un efecto depresivo.
   Na etapa de flotación de chumbo a granel, úsase unha dose moderada de sulfuro de sodio para activar só o chumbo oxidado; o exceso deprime o chumbo mentres que deprime fortemente a esfalerita primaria, conseguindo así a separación de zinc-chumbo.
   Para a etapa de flotación de zinc, os residuos de chumbo deben lavarse a fondo para reducir a concentración residual de sulfuro de sodio e eliminar a depresión, antes de usar colectores de aminas para recuperar o zinc.
2. Regras de dosificación
   Dosificación insuficiente: película de sulfuro fina e incompleta, baixa recuperación de chumbo.
   Dosificación moderada: activación completa do chumbo oxidado e depresión moderada da esfalerita, separación óptima.
   Dosificación excesiva: o exceso de S²⁻ deprime tanto o chumbo oxidado como a esfalerita, o que provoca unha forte diminución das recuperacións de chumbo e zinc.

III. Acondicionamento da pulpa

1. axuste do pH
   A hidrólise do sulfuro de sodio produce unha solución fortemente alcalina, mantendo de forma natural o pH da pulpa no rango favorable de 8,5–11. O ambiente alcalino impide a descomposición oxidativa da película de sulfuro, mellorando a estabilidade da sulfidación.
2. Control de eficiencia energética
   Os ións sulfuro redutores reducen o potencial de oxidación da polpa, o que impide a desactivación oxidativa da película de PbS. Para minerais altamente oxidados, débese manter un certo exceso de sulfuro de sodio como axente redutor.
3. Precipitación de ións de metais pesados ​​nocivos
   Os ións libres de Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ e Fe³⁺ na polpa activan de forma non selectiva os minerais da ganga, o que reduce a selectividade. O S²⁻ precipita estes ións como sulfuros, eliminando as interferencias e reducindo o consumo innecesario de reactivos.
4. Dispersión de limo
   Os produtos de hidrólise alcalina dispersan suavemente lamas finas, aliviando o recubrimento das superficies minerais obxectivo por lamas.

IV. Acción depresora/desortiva
Cando se produce un concentrado oxidado de chumbo-cinc mixto, pódese engadir unha gran cantidade de sulfuro de sodio a alta concentración. O S²⁻ despraza competitivamente o xantato adsorbido nas superficies minerais, eliminando completamente o colector. Despois de lavar e volver a pulverizar, aplícase a sulfuración e separación por etapas para resolver os crecementos interbloqueados de chumbo-cinc. Isto úsase a miúdo en circuítos complexos de flotación de mineral mixto de sulfuro de osíxeno polimetálico.

V. Diferenzas de comportamento do sulfuro de sodio nos minerais de chumbo fronte aos de cinc

1. Chumbo oxidado (cerusita): forma unha película densa de PbS; un sulfuro de sodio moderado abonda para unha flotación estable; só o exceso provoca depresión. Apto para a flotación de chumbo a granel baseada en xantato.
2. Zinc oxidado (smithsonita): forma unha película solta de ZnS; o sulfuro de sodio por si só non pode deixala flotar. O sulfuro de sodio serve só como pretratamento e requírense colectores catiónicos como a octadecilamina ou a dodecilamina. O sulfuro de sodio residual deprime fortemente a flotación do zinc oxidado.

VI. Consellos clave para a práctica industrial

1. Adición dividida: engade tanto a fase de moenda como a flotación de desbaste para prolongar o tempo de contacto da sulfuración.
2. Os relaves de flotación de chumbo necesitan dilución e lavado para reducir o sulfuro de sodio residual antes da flotación de zinc.
3. Para minerais arxilosos e altamente oxidados, combíneos con axentes redutores (po de ferro) e dispersantes (hexametafosfato de sodio) para estabilizar a película de sulfuro.

Efectos secundarios: xeración de gas tóxico de ovo podre (H₂S) (requírese ventilación; o exceso de reactivos engade custos; os niveis de sulfuro nas augas residuais superan os límites.
Nota especial: O NaHS, se se usa, descomponse facilmente.