Rolul și mecanismul sulfurii de sodiu în flotația minereurilor oxidate de plumb-zinc

Mineralele oxidate de plumb-zinc (cerusit, anglesit, smithsonit, hemimorfit etc.) au suprafețe hidrofile și nu pot fi plutite direct cu colectoare de xantat. Adăugarea de sulfură de sodiu sulfurează minereul, permițând adsorbția ulterioară a xantaților. Pe lângă sulfurare și activare, sulfura de sodiu oferă și funcții de depresie selectivă, ajustare a pH-ului pulpei și eliminare a reactivilor, ceea ce o face un reactiv critic în procesarea plumbului-zinc oxidat.

I. Sulfidizare și activare

1. Mecanismul de reacție
   Sulfura de sodiu se hidrolizează în apă pentru a genera ioni S²⁻ și HS⁻, care reacționează cu ionii metalici de suprafață ai mineralelor oxidate de plumb-zinc prin dizolvare-precipitare, formând o peliculă hidrofobă de sulfură:

Cerussit:
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (reacție ilustrativă; titlu provizoriu pentru imagine)

Smithsonite:
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (reacție ilustrativă; titlu provizoriu pentru imagine)

Pelicula de PbS formată este densă și stabilă, adsorbind ferm xantatul și conferând plumbului oxidat o flotabilitate asemănătoare sulfurii. Pelicula de ZnS este liberă și predispusă la oxidare și desprindere; sulfura de sodiu singură este insuficientă pentru zincul oxidat plutitor, care necesită o activare secundară ulterioară cu colectori de amine.

2. Valoarea aplicației
   Fără sulfură de sodiu, recuperarea generală a plumbului-zinc oxidat este scăzută. Cu o sulfurare adecvată, recuperarea plumbului crește semnificativ. Sulfurarea este o condiție prealabilă pentru flotarea minereului oxidat. În practică, sulfura de sodiu este adăugată mai întâi pentru sulfurare, urmată de xantat pentru flotația selectivă a plumbului.

II. Depresia selectivă

1. Depresia impurităților precum sfalerita și pirita
   Excesul de S²⁻ din pulpă acoperă suprafețele de galenă, sfalerită și pirită, împiedicând adsorbția xantatului și producând un efect depresiv.
   În etapa de flotație a plumbului în vrac, se utilizează o doză moderată de sulfură de sodiu pentru a activa doar plumbul oxidat; excesul deprimă plumbul în timp ce deprimă puternic sfaleritul primar, realizând astfel separarea zinc-plumb.
   Pentru etapa de flotație a zincului, sterilul de plumb trebuie spălat bine pentru a reduce concentrația reziduală de sulfură de sodiu și a elimina depresiunea, înainte de a utiliza colectoare de amine pentru recuperarea zincului.
2. Reguli de dozare
   Dozaj insuficient: peliculă de sulfură subțire și incompletă, recuperare scăzută a plumbului.
   Dozaj moderat: activare completă a plumbului oxidat și depresie moderată a sfaleritei, separare optimă.
   Dozaj excesiv: surplusul de S²⁻ deprimă atât plumbul oxidat, cât și sfalerita, determinând o scădere bruscă a recuperării plumbului și zincului.

III. Condiționarea pulpei

1. Ajustarea pH-ului
   Hidroliza sulfurii de sodiu produce o soluție puternic alcalină, menținând în mod natural pH-ul celulozei în intervalul favorabil de 8,5–11. Mediul alcalin previne descompunerea oxidativă a peliculei de sulfură, sporind stabilitatea la sulfidizare.
2. Controlul Eh
   Ionii de sulfură reducători scad potențialul de oxidare al celulozei, prevenind dezactivarea oxidativă a peliculei de PbS. Pentru minereurile puternic oxidate, trebuie menținut un anumit exces de sulfură de sodiu ca agent reducător.
3. Precipitarea ionilor de metale grele nocive
   Ionii liberi de Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ și Fe³⁺ din pulpă activează neselectiv mineralele de gangă, reducând selectivitatea. Ionii de S²⁻ precipită acești ioni sub formă de sulfuri, eliminând interferențele și reducând consumul inutil de reactivi.
4. Dispersie de slime
   Produsele de hidroliză alcalină dispersează ușor nămolurile fine, atenuând acoperirea suprafețelor minerale țintă cu nămol.

IV. Acțiune depresivă/desorbtivă
Când se produce un concentrat oxidat mixt de plumb-zinc, se poate adăuga o cantitate mare de sulfură de sodiu la o concentrație ridicată. S²⁻ deplasează competitiv xantatul adsorbit de pe suprafețele mineralelor, îndepărtând complet colectorul. După spălare și reprocesare, se aplică sulfurarea și separarea în etape pentru a rezolva interacțiunile blocate de plumb-zinc. Aceasta este adesea utilizată în circuite complexe de flotație a minereurilor mixte cu oxigen-sulfură polimetalic.

V. Diferențe comportamentale ale sulfurii de sodiu asupra mineralelor de plumb față de cele de zinc

1. Plumb oxidat (cerusit) – formează o peliculă densă de PbS; o cantitate moderată de sulfură de sodiu este suficientă pentru o flotație stabilă; doar excesul provoacă depresie. Potrivit pentru flotația plumbului în vrac pe bază de xantat.
2. Zincul oxidat (smithsonit) – formează o peliculă liberă de ZnS; sulfura de sodiu singură nu o poate face să plutească. Sulfura de sodiu servește doar ca pretratare și sunt necesari colectori cationici precum octadecilamina sau dodecilamina. Sulfura de sodiu reziduală scade puternic flotația zincului oxidat.

VI. Sfaturi cheie pentru practici industriale

1. Adăugare divizată: adăugați atât etapa de măcinare, cât și flotația de degroșare pentru a prelungi timpul de contact pentru sulfurare.
2. Sterilul de flotație a plumbului necesită diluare și spălare pentru a reduce sulfura de sodiu reziduală înainte de flotația cu zinc.
3. Pentru minereurile argiloase, puternic oxidate, se combină cu agenți reducători (pulbere de fier) ​​și dispersanți (hexametafosfat de sodiu) pentru a stabiliza pelicula de sulfură.

Efecte secundare: generarea de gaz toxic de tip ouă putrede (H₂S) – este necesară ventilația; excesul de reactiv adaugă costuri; nivelurile de sulfură din apele uzate depășesc limitele.
Notă specială: NaHS, dacă este utilizat, se descompune ușor.