Peranan dan Mekanisme Natrium Sulfida dalam Pengapungan Bijih Plumbum-Zink Teroksida

Mineral plumbum-zink teroksida (serussit, anglesit, smithsonit, hemimorfit, dll.) mempunyai permukaan hidrofilik dan tidak boleh diapungkan terus dengan pengumpul xanthat. Penambahan natrium sulfida mensulfidkan bijih, membolehkan penjerapan xanthat seterusnya. Selain pensulfidisasi dan pengaktifan, natrium sulfida juga menyediakan fungsi penekanan terpilih, pelarasan pH pulpa dan penyingkiran reagen, menjadikannya reagen kritikal dalam pemprosesan plumbum-zink teroksida.

I. Sulfidisasi dan pengaktifan

1. Mekanisme tindak balas
   Natrium sulfida menghidrolisis dalam air untuk menghasilkan ion S²⁻ dan HS⁻, yang bertindak balas dengan ion logam permukaan pada mineral plumbum-zink yang teroksida melalui pemendakan pembubaran, membentuk filem sulfida hidrofobik:

Cerussite:
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (tindak balas ilustrasi; ruang letak imej)

Smithsonite:
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (tindak balas ilustrasi; ruang letak imej)

Filem PbS yang terbentuk adalah padat dan stabil, menyerap xanthat dengan kuat dan memberikan plumbum teroksida dengan kebolehapungan seperti sulfida. Filem ZnS adalah longgar dan mudah teroksida dan terurai; natrium sulfida sahaja tidak mencukupi untuk mengapungkan zink teroksida, yang memerlukan pengaktifan sekunder dengan pengumpul amina kemudian.

2. Nilai aplikasi
   Tanpa natrium sulfida, pemulihan keseluruhan plumbum-zink teroksida adalah rendah. Dengan sulfidisasi yang betul, pemulihan plumbum meningkat dengan ketara. Sulfidisasi adalah prasyarat untuk pengapungan bijih teroksida. Dalam praktiknya, natrium sulfida ditambah terlebih dahulu untuk sulfidisasi, diikuti oleh xanthate untuk pengapungan plumbum terpilih.

II. Kemurungan terpilih

1. Penurunan bendasing seperti sfalerit dan pirit
   Lebihan S²⁻ dalam pulpa menyaluti permukaan galena, sfalerit dan pirit, menghalang penjerapan xanthat dan menghasilkan kesan depresi.
   Dalam peringkat pengapungan plumbum pukal, dos natrium sulfida sederhana digunakan untuk mengaktifkan hanya plumbum teroksida; lebihan menekan plumbum sambil menekan sfalerit primer dengan kuat, sekali gus mencapai pemisahan zink-plumbum.
   Untuk peringkat pengapungan zink, sisa plumbum mesti dibasuh dengan teliti untuk mengurangkan kepekatan natrium sulfida sisa dan menghapuskan kemurungan, sebelum menggunakan pengumpul amina untuk mendapatkan semula zink.
2. Peraturan dos
   Dos tidak mencukupi: filem sulfida nipis dan tidak lengkap, pemulihan plumbum yang rendah.
   Dos sederhana: pengaktifan penuh plumbum teroksida dan penurunan sederhana sfalerit, pemisahan optimum.
   Dos yang berlebihan: lebihan S²⁻ menekan kedua-dua plumbum dan sfalerit yang teroksida, menyebabkan pemulihan plumbum dan zink menurun dengan mendadak.

III. Pengkondisian pulpa

1. Pelarasan pH
   Hidrolisis natrium sulfida menghasilkan larutan beralkali kuat, secara semula jadi mengekalkan pH pulpa dalam julat yang baik iaitu 8.5–11. Persekitaran beralkali menghalang penguraian oksidatif filem sulfida, lalu meningkatkan kestabilan sulfidisasi.
2. Kawalan eh
   Ion sulfida penurun menurunkan potensi pengoksidaan pulpa, mencegah penyahaktifan oksidatif filem PbS. Bagi bijih yang sangat teroksida, lebihan natrium sulfida tertentu mesti dikekalkan sebagai agen penurun.
3. Pemendakan ion logam berat berbahaya
   Ion Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ dan Fe³⁺ bebas dalam pulpa mengaktifkan mineral gangue secara tidak selektif, mengurangkan selektiviti. S²⁻ memendakkan ion-ion ini sebagai sulfida, menghapuskan gangguan dan mengurangkan penggunaan reagen yang tidak perlu.
4. Penyebaran lendir
   Produk hidrolisis alkali menyebarkan lendir halus secara lembut, mengurangkan lapisan permukaan mineral sasaran oleh lendir.

IV. Tindakan penekan/penyahjerapan
Apabila campuran pekatan teroksida plumbum-zink dihasilkan, sejumlah besar natrium sulfida boleh ditambah pada kepekatan yang tinggi. S²⁻ secara kompetitif menggantikan xantat yang terjerap pada permukaan mineral, sekali gus menanggalkan pengumpul sepenuhnya. Selepas dibasuh dan dipulpa semula, sulfidisasi dan pemisahan berperingkat digunakan untuk menyelesaikan pertumbuhan antara plumbum-zink yang terkunci. Ini sering digunakan dalam litar pengapungan bijih campuran oksigen-sulfida polimetalik yang kompleks.

V. Perbezaan tingkah laku natrium sulfida pada mineral plumbum berbanding zink

1. Plumbum teroksida (serussit) – membentuk filem PbS yang padat; natrium sulfida sederhana mencukupi untuk pengapungan yang stabil; hanya berlebihan yang menyebabkan penurunan. Sesuai untuk pengapungan plumbum pukal berasaskan xanthat.
2. Zink teroksida (smithsonit) – membentuk filem ZnS yang longgar; natrium sulfida sahaja tidak boleh mengapungkannya. Natrium sulfida hanya berfungsi sebagai prarawatan, dan pengumpul kationik seperti oktadesilina atau dodesilina diperlukan. Natrium sulfida baki sangat menekan pengapungan zink teroksida.

VI. Petua amalan perindustrian utama

1. Penambahan pecahan: tambahkan kedua-dua peringkat pengisaran dan pengapungan kasar untuk memanjangkan masa sentuhan sulfidisasi.
2. Halangan pengapungan plumbum perlu dicairkan dan dibasuh untuk mengurangkan baki natrium sulfida sebelum pengapungan zink.
3. Untuk bijih tanah liat yang sangat teroksida dan tinggi, gabungkan dengan agen penurunan (serbuk besi) dan dispersan (natrium heksametafosfat) untuk menstabilkan filem sulfida.

Kesan sampingan: penghasilan gas telur busuk (H₂S) yang toksik – pengudaraan diperlukan; reagen yang berlebihan menambah kos; tahap sulfida air sisa melebihi had.
Nota khas: NaHS, jika digunakan, mudah terurai.