Funció i mecanisme del sulfur de sodi en la flotació de minerals de plom-zinc oxidats

Els minerals de plom-zinc oxidats (cerussita, anglesita, smithsonita, hemimorfita, etc.) tenen superfícies hidròfiles i no es poden fer surar directament amb col·lectors de xantat. L'addició de sulfur de sodi sulfura el mineral, permetent l'adsorció posterior de xantats. A més de la sulfuració i l'activació, el sulfur de sodi també proporciona funcions de depressió selectiva, ajust del pH de la pulpa i eliminació de reactius, convertint-lo en un reactiu crític en el processament de plom-zinc oxidat.

I. Sulfidització i activació

1. Mecanisme de reacció
   El sulfur de sodi s'hidrolitza en aigua per generar ions S²⁻ i HS⁻, que reaccionen amb els ions metàl·lics superficials dels minerals de plom-zinc oxidats mitjançant la dissolució-precipitació, formant una pel·lícula de sulfur hidròfoba:

Cerussita:
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (reacció il·lustrativa; espai reservat per a la imatge)

Smithsonite:
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (reacció il·lustrativa; espai reservat per a la imatge)

La pel·lícula de PbS formada és densa i estable, adsorbeix fermament el xantat i dota el plom oxidat d'una flotabilitat similar al sulfur. La pel·lícula de ZnS és solta i propensa a l'oxidació i al despreniment; el sulfur de sodi per si sol no és suficient per al zinc oxidat flotant, que requereix una activació secundària amb col·lectors d'amina posteriorment.

2. Valor de l'aplicació
   Sense sulfur de sodi, la recuperació global de plom-zinc oxidat és baixa. Amb una sulfuració adequada, la recuperació de plom augmenta significativament. La sulfuració és un requisit previ per a la flotació de minerals oxidats. A la pràctica, primer s'afegeix sulfur de sodi per a la sulfuració, seguit de xantat per a la flotació selectiva de plom.

II. Depressió selectiva

1. Depressió d'impureses com l'esfalerita i la pirita
   L'excés de S²⁻ a la polpa recobreix les superfícies de galena, esfalerita i pirita, dificultant l'adsorció de xantat i produint un efecte depressiu.
   En l'etapa de flotació de plom a granel, s'utilitza una dosi moderada de sulfur de sodi per activar només el plom oxidat; l'excés deprimeix el plom mentre que deprimeix fortament l'esfalerita primària, aconseguint així la separació de zinc-plom.
   Per a l'etapa de flotació de zinc, els residus de plom s'han de rentar a fons per reduir la concentració residual de sulfur de sodi i eliminar la depressió, abans d'utilitzar col·lectors d'amina per recuperar el zinc.
2. Normes de dosificació
   Dosificació insuficient: pel·lícula de sulfur fina i incompleta, baixa recuperació de plom.
   Dosi moderada: activació completa del plom oxidat i depressió moderada de l'esfalerita, separació òptima.
   Dosi excessiva: l'excés de S²⁻ deprimeix tant el plom oxidat com l'esfalerita, cosa que fa que les recuperacions de plom i zinc disminueixin bruscament.

III. Condicionament de la polpa

1. ajust del pH
   La hidròlisi del sulfur de sodi produeix una solució fortament alcalina, que manté naturalment el pH de la polpa en un rang favorable de 8,5–11. L'entorn alcalí impedeix la descomposició oxidativa de la pel·lícula de sulfur, millorant l'estabilitat de la sulfidació.
2. Control d'Eh
   Els ions sulfur reductors disminueixen el potencial d'oxidació de la polpa, evitant la desactivació oxidativa de la pel·lícula de PbS. Per a minerals altament oxidats, cal mantenir un cert excés de sulfur de sodi com a agent reductor.
3. Precipitació d'ions de metalls pesants nocius
   Els ions lliures de Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ i Fe³⁺ a la polpa activen de manera no selectiva els minerals de la ganga, cosa que redueix la selectivitat. L'S²⁻ precipita aquests ions com a sulfurs, eliminant les interferències i reduint el consum innecessari de reactius.
4. Dispersió de llim
   Els productes d'hidròlisi alcalina dispersen suaument els llims fins, alleujant el recobriment de les superfícies minerals objectiu per aquests llims.

IV. Acció depressora/desortiva
Quan es produeix un concentrat oxidat de plom-zinc mixt, es pot afegir una gran quantitat de sulfur de sodi a alta concentració. L'S²⁻ desplaça competitivament el xantat adsorbit a les superfícies minerals, eliminant completament el col·lector. Després del rentat i la repulpació, s'aplica la sulfuració i la separació per etapes per resoldre els creixements interbloquejats de plom-zinc. Això s'utilitza sovint en circuits complexos de flotació de minerals mixtos polimetàl·lics d'oxigen-sulfur.

V. Diferències de comportament del sulfur de sodi en minerals de plom vs. zinc

1. Plom oxidat (cerussita): forma una pel·lícula densa de PbS; un sulfur de sodi moderat és suficient per a una flotació estable; només un excés provoca depressió. Apte per a la flotació de plom a granel basada en xantat.
2. Zinc oxidat (smithsonita): forma una pel·lícula solta de ZnS; el sulfur de sodi per si sol no la pot fer surar. El sulfur de sodi només serveix com a pretractament i es necessiten col·lectors catiònics com l'octadecilamina o la dodecilamina. El sulfur de sodi residual deprimeix fortament la flotació del zinc oxidat.

VI. Consells clau per a la pràctica industrial

1. Addició dividida: afegiu tant la fase de mòlta com la flotació de desbast per allargar el temps de contacte de sulfuració.
2. Els residus de flotació de plom necessiten dilució i rentat per reduir el sulfur de sodi residual abans de la flotació de zinc.
3. Per a minerals argilosos i altament oxidats, combineu-los amb agents reductors (pols de ferro) i dispersants (hexametafosfat de sodi) per estabilitzar la pel·lícula de sulfur.

Efectes secundaris: generació de gas tòxic d'ou podrit (H₂S): cal ventilació; un excés de reactiu augmenta el cost; els nivells de sulfur d'aigües residuals superen els límits.
Nota especial: El NaHS, si s'utilitza, es descompon fàcilment.