تتميز معادن الرصاص والزنك المؤكسدة (مثل السيروسيت، والأنجليسيت، والسميثسونيت، والهيميمورفيت، وغيرها) بأسطح محبة للماء، ولا يمكن فصلها مباشرةً باستخدام مُجمِّعات الزانثات. يؤدي إضافة كبريتيد الصوديوم إلى كبرتة الخام، مما يُتيح امتصاص الزانثات لاحقًا. إضافةً إلى الكبرتة والتنشيط، يُوفر كبريتيد الصوديوم أيضًا وظائف التثبيط الانتقائي، وضبط درجة حموضة اللب، وإزالة الكواشف، مما يجعله كاشفًا أساسيًا في معالجة الرصاص والزنك المؤكسد.
أولاً: الكبرتة والتنشيط
- آلية التفاعل
يتحلل كبريتيد الصوديوم في الماء لتوليد أيونات S²⁻ و HS⁻، والتي تتفاعل مع أيونات المعادن السطحية على معادن الرصاص والزنك المؤكسدة عبر الذوبان والترسيب، مما يشكل طبقة كبريتيد كارهة للماء:
السيروسيت:
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (تفاعل توضيحي؛ صورة بديلة)
سميثسونيت:
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (تفاعل توضيحي؛ صورة بديلة)
تتكون طبقة كبريتيد الرصاص (PbS) كثيفة ومستقرة، تمتص الزانثات بقوة وتمنح الرصاص المؤكسد خاصية الطفو الشبيهة بالكبريتيد. أما طبقة كبريتيد الزنك (ZnS) فهي غير متماسكة وعرضة للأكسدة والانفصال؛ وكبريتيد الصوديوم وحده غير كافٍ لتعويم الزنك المؤكسد، مما يتطلب تنشيطًا ثانويًا باستخدام مُجمِّعات الأمين لاحقًا.
- قيمة التطبيق
بدون كبريتيد الصوديوم، يكون استخلاص الرصاص والزنك المؤكسد منخفضًا. ومع الكبرتة المناسبة، يزداد استخلاص الرصاص بشكل ملحوظ. الكبرتة شرط أساسي لتعويم الخام المؤكسد. عمليًا، يُضاف كبريتيد الصوديوم أولًا للكبرتة، ثم يُضاف الزانثات لتعويم الرصاص بشكل انتقائي.
ثانياً: الاكتئاب الانتقائي
- انخفاض نسبة الشوائب مثل السفاليريت والبيريت
يؤدي فائض S²⁻ في اللب إلى تغطية أسطح الجالينا، والسفاليريت، والبيريت، مما يعيق امتصاص الزانثات وينتج عنه تأثير مثبط.
في مرحلة تعويم الرصاص بكميات كبيرة، يتم استخدام جرعة معتدلة من كبريتيد الصوديوم لتنشيط الرصاص المؤكسد فقط؛ يؤدي الفائض إلى تثبيط الرصاص مع تثبيط السفاليريت الأولي بشدة، وبالتالي تحقيق فصل الزنك عن الرصاص.
بالنسبة لمرحلة تعويم الزنك، يجب غسل مخلفات الرصاص جيدًا لتقليل تركيز كبريتيد الصوديوم المتبقي والقضاء على الاكتئاب، قبل استخدام جامعات الأمين لاستعادة الزنك. - قواعد الجرعات
جرعة غير كافية: طبقة كبريتيد رقيقة وغير مكتملة، وانخفاض في استعادة الرصاص.
جرعة معتدلة: تنشيط كامل للرصاص المؤكسد وتثبيط معتدل للزنك، فصل مثالي.
الجرعة الزائدة: يؤدي فائض S²⁻ إلى تثبيط كل من الرصاص المؤكسد والزنك، مما يتسبب في انخفاض حاد في استخلاص الرصاص والزنك.
ثالثًا: تكييف اللب
- ضبط درجة الحموضة
ينتج عن تحلل كبريتيد الصوديوم محلول قلوي قوي، يحافظ بشكل طبيعي على درجة حموضة اللب في النطاق الأمثل من 8.5 إلى 11. وتمنع البيئة القلوية التحلل التأكسدي لطبقة الكبريتيد، مما يعزز استقرار عملية الكبرتة. - التحكم إيه
تعمل أيونات الكبريتيد المختزلة على خفض جهد الأكسدة لللب، مما يمنع تعطيل طبقة كبريتيد الرصاص (PbS) بفعل الأكسدة. بالنسبة للخامات المؤكسدة بشدة، يجب الحفاظ على فائض معين من كبريتيد الصوديوم كعامل مختزل. - ترسب أيونات المعادن الثقيلة الضارة
تعمل أيونات الرصاص (Pb²⁺)، والنحاس (Cu²⁺)، والزنك (Zn²⁺)، والحديد (Fe³⁺) الحرة في اللب على تنشيط معادن الشوائب بشكل غير انتقائي، مما يقلل من الانتقائية. أما الكبريت (S²⁻) فيرسب هذه الأيونات على شكل كبريتيدات، مما يزيل التداخل ويقلل من استهلاك الكواشف غير الضروري. - انتشار الوحل
تعمل منتجات التحلل المائي القلوي على تشتيت الطحالب الدقيقة بشكل طفيف، مما يخفف من تغطية أسطح المعادن المستهدفة بالطحالب.
رابعاً: تأثير مثبط/مزيل للامتصاص
عند إنتاج مركز مؤكسد مختلط من الرصاص والزنك، يمكن إضافة كمية كبيرة من كبريتيد الصوديوم بتركيز عالٍ. يعمل أيون الكبريتيد (S²⁻) على إزاحة الزانثات الممتزة على أسطح المعادن، مما يؤدي إلى إزالة المُجمِّع تمامًا. بعد الغسل وإعادة التدوير، تُطبَّق عمليات الكبرتة والفصل على مراحل لحل مشكلة التداخلات المعقدة بين الرصاص والزنك. يُستخدم هذا الأسلوب غالبًا في دوائر تعويم الخامات المختلطة المعقدة متعددة المعادن المحتوية على الأكسجين والكبريتيد.
خامساً: الاختلافات السلوكية لكبريتيد الصوديوم على معادن الرصاص مقابل معادن الزنك
- الرصاص المؤكسد (السيروسيت) - يشكل طبقة كثيفة من كبريتيد الرصاص؛ ويكفي استخدام كمية معتدلة من كبريتيد الصوديوم لتحقيق تعويم مستقر؛ أما الزيادة المفرطة فتؤدي إلى انخفاض كفاءة التعويم. مناسب لتعويم الرصاص بكميات كبيرة باستخدام الزانثات.
- الزنك المؤكسد (سميثسونيت) يُشكّل طبقة رقيقة من كبريتيد الزنك (ZnS)؛ ولا يُمكن لكبريتيد الصوديوم وحده تعويمه. يُستخدم كبريتيد الصوديوم كمعالجة أولية فقط، ويلزم استخدام مُجمّعات كاتيونية مثل أوكتاديسيل أمين أو دوديسيل أمين. يُؤدي وجود كبريتيد الصوديوم المتبقي إلى تثبيط عملية تعويم الزنك المؤكسد بشكل كبير.
سادساً: نصائح أساسية للممارسات الصناعية
- الإضافة المجزأة: أضف في كل من مرحلة الطحن والتعويم الخشن لتمديد وقت التلامس مع الكبريتيد.
- تحتاج مخلفات تعويم الرصاص إلى التخفيف والغسل لتقليل كبريتيد الصوديوم المتبقي قبل تعويم الزنك.
- بالنسبة للخامات المؤكسدة بشدة والغنية بالطين، يتم دمجها مع عوامل الاختزال (مسحوق الحديد) والمشتتات (سداسي ميتافوسفات الصوديوم) لتثبيت طبقة الكبريتيد.
الآثار الجانبية: توليد غاز البيض الفاسد السام (H₂S) - التهوية مطلوبة؛ زيادة كمية الكاشف تزيد التكلفة؛ مستويات الكبريتيد في مياه الصرف الصحي تتجاوز الحدود المسموح بها.
ملاحظة خاصة: يتحلل كبريتيد الصوديوم (NaHS) بسهولة إذا تم استخدامه.
تاريخ النشر: 13 يوليو 2026
