Úloha a mechanismus sulfidu sodného při flotaci oxidovaných olovnato-zinkových rud

Oxidované minerály olova a zinku (cerusit, anglesit, smithsonit, hemimorfit atd.) mají hydrofilní povrchy a nelze je přímo flotovat pomocí xanthátových kolektorů. Přidání sulfidu sodného rudu sulfidizuje, což umožňuje následnou adsorpci xanthátů. Kromě sulfidizace a aktivace sulfid sodný také zajišťuje selektivní deprese, úpravu pH buničiny a odstraňování činidel, což z něj činí klíčové činidlo při oxidovaném zpracování olova a zinku.

I. Sulfidizace a aktivace

1. Reakční mechanismus
   Sulfid sodný hydrolyzuje ve vodě za vzniku iontů S²⁻ a HS⁻, které reagují s povrchovými kovovými ionty na oxidovaných olovnato-zinkových minerálech prostřednictvím rozpouštění a srážení, čímž vzniká hydrofobní sulfidový film:

Cerusit:
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (ilustrativní reakce; zástupný symbol obrázku)

Smithsonit:
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (ilustrativní reakce; zástupný symbol obrázku)

Vytvořený film PbS je hustý a stabilní, pevně adsorbuje xanthát a propůjčuje oxidovanému olovu schopnost plovat podobnou sulfidům. Film ZnS je sypký a náchylný k oxidaci a odlupování; samotný sulfid sodný nestačí k vyplavení oxidovaného zinku, který vyžaduje pozdější sekundární aktivaci aminovými kolektory.

2. Hodnota aplikace
   Bez sirníku sodného je celková výtěžnost oxidovaného olova a zinku nízká. Při správné sulfidizaci se výtěžnost olova výrazně zvyšuje. Sulfidizace je nezbytným předpokladem pro flotaci oxidované rudy. V praxi se pro sulfidizaci nejprve přidává sirník sodný a poté xanthát pro selektivní flotaci olova.

II. Selektivní deprese

1. Deprese nečistot, jako je sfalerit a pyrit
   Přebytek S²⁻ v buničině pokrývá povrch galenitu, sfaleritu a pyritu, čímž brání adsorpci xanthátu a má tlumivý účinek.
   Ve fázi flotace olova se používá mírné dávkování sirníku sodného k aktivaci pouze oxidovaného olova; nadbytek stlačuje olovo, zatímco silně stlačuje primární sfalerit, čímž se dosahuje separace zinku a olova.
   Pro fázi flotace zinku je nutné olověné zbytky důkladně propláchnout, aby se snížila zbytková koncentrace sirníku sodného a odstranila deprese, a to před použitím aminových sběračů k regeneraci zinku.
2. Pravidla dávkování
   Nedostatečné dávkování: tenký a neúplný sulfidový film, nízká výtěžnost olova.
   Střední dávkování: plná aktivace oxidovaného olova a střední deprese sfaleritu, optimální separace.
   Nadměrné dávkování: přebytek S²⁻ snižuje množství oxidovaného olova i sfaleritu, což způsobuje prudký pokles výtěžnosti olova a zinku.

III. Úprava buničiny

1. úprava pH
   Hydrolýza sulfidu sodného poskytuje silně alkalický roztok, který přirozeně udržuje pH buničiny v příznivém rozmezí 8,5–11. Alkalické prostředí zabraňuje oxidačnímu rozkladu sulfidického filmu a zvyšuje tak stabilitu při sulfidizaci.
2. Eh ovládání
   Redukční sulfidové ionty snižují oxidační potenciál buničiny, čímž zabraňují oxidační deaktivaci filmu PbS. U vysoce oxidovaných rud je nutné udržovat určitý přebytek sulfidu sodného jako redukčního činidla.
3. Srážení škodlivých iontů těžkých kovů
   Volné ionty Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ a Fe³⁺ v buničině neselektivně aktivují minerály hlušiny, čímž snižují selektivitu. S²⁻ tyto ionty sráží jako sulfidy, čímž eliminuje rušení a snižuje zbytečnou spotřebu činidel.
4. Disperze slizu
   Produkty alkalické hydrolýzy mírně dispergují jemné slizy, čímž zmírňují potahování cílových minerálních povrchů slizy.

IV. Depresivní/desorpční účinek
Při výrobě směsného oxidovaného koncentrátu olova a zinku lze přidat velké množství sulfidu sodného ve vysoké koncentraci. S²⁻ kompetitivně vytěsňuje adsorbovaný xanthát na povrchu minerálů a důkladně odstraňuje sběrač. Po promytí a opětovném rozvlákňování se k odstranění uvízlých srůstů olova a zinku používá postupná sulfidizace a separace. Tato metoda se často používá v komplexních flotačních okruzích polymetalických směsných rud s kyslíkem a sulfidem.

V. Rozdíly v chování sulfidu sodného na minerálech olova a zinku

1. Oxidované olovo (cerusit) – tvoří hustý film PbS; pro stabilní flotaci postačuje mírné množství sirníku sodného; pouze nadbytek způsobuje depresi. Vhodné pro flotaci olova na bázi xanthátu.
2. Oxidovaný zinek (smithsonit) – tvoří sypký film ZnS; samotný sulfid sodný jej nedokáže flotovat. Sulfid sodný slouží pouze jako předběžná úprava a jsou nutné kationtové sběrače, jako je oktadecylamin nebo dodecylamin. Zbytkový sulfid sodný silně snižuje flotaci oxidovaného zinku.

VI. Klíčové tipy pro průmyslovou praxi

1. Dělené přidávání: přidávání jak ve fázi mletí, tak i při hrubé flotaci pro prodloužení doby kontaktu při sulfidizaci.
2. Hlušiny z flotace olova je třeba před flotací zinku zředit a promýt, aby se snížil obsah zbytkového sirníku sodného.
3. U vysoce oxidovaných rud s vysokým obsahem jílu kombinujte s redukčními činidly (železný prášek) a dispergačními činidly (hexametafosforečnan sodný) pro stabilizaci sulfidického filmu.

Vedlejší účinky: tvorba toxického plynu zkažených vajec (H₂S) – nutná ventilace; nadměrné množství činidla zvyšuje náklady; hladiny sulfidů v odpadních vodách překračují limity.
Zvláštní poznámka: NaHS se při použití snadno rozkládá.