東天山戈壁超大型鉬礦床物質組成及選礦新工藝

付治國，班宜紅，郭 銳

(河南省地質礦產勘查開發(fā)局第二地質勘查院，河南 許昌 461000)

新疆哈密東戈壁超大型鉬礦床，是我國西北六省、自治區(qū)建國以來，發(fā)現(xiàn)并查明的第一個超大型鉬礦床。該礦床屬斑巖型單一鉬礦，其發(fā)現(xiàn)揭示了我國天山造山帶具有形成大規(guī)模礦化圈的客觀存在。同時，該礦床經新疆國土資源廳礦產資源儲量評審中心2011年1月正式審查批準，批準的(331)+(332)+(333)Mo資源量為50.80萬t，礦床品位0.115%。60多年來，在我國所發(fā)現(xiàn)的八個特大型鉬礦床中，其資源量排第八，礦床品位排名第二。從經濟意義方面講，值得特別指出的是，東天山東戈壁超大型鉬礦床的發(fā)現(xiàn)與查明，對我國今后數(shù)十年鉬礦產業(yè)的繁榮與發(fā)展將產生深遠影響。

東戈壁鉬礦床的物質組成及其選礦性能，經河南省地質礦產勘查開發(fā)局巖石礦物測試中心選冶工程研究所進行詳細試驗研究，證實為單一鉬礦床，但其物質組成相對復雜，需經一系列復雜的選礦工藝流程，才能將目的金屬礦物輝鉬礦大部回收，使精礦品級達到國標，從而使礦床的廣泛開發(fā)和利用成為可能。

1 礦石工藝學研究

東戈壁鉬礦床與土屋-白山斑巖銅鉬礦(大型)、巴里坤小加山東鎢鉬礦(中型)同屬我國東天山鉬成礦區(qū)的一部分。礦床位于天山褶皺帶的北邊緣，賦礦地層及巖石為石炭系下統(tǒng)干墩組下段(C1gd1)一套陸源碎屑巖-火山巖夾火山碎屑巖組合，以陸源碎屑巖為主，火山巖呈夾層產于其中，具體巖性為變質砂巖、變質砂質泥巖、變質泥質砂巖、變質泥巖、砂質巖等。

選礦大樣的采集以重量配比如下：變質砂巖型礦石100kg，變質砂質泥巖型礦石240kg，變質泥質砂巖型礦石230kg，變質泥巖型礦石30kg，配比關系在礦床中具代表性。樣品采集中有意識將兩種品位懸殊的礦塊分開試驗，試驗樣品配料結果見表1。

表1 試驗樣品配制結果表

1.1 試驗種類、方法及其結果

1.1.1 礦石結構

鱗片變晶結構：有用礦物輝鉬礦呈鱗片狀或分散或聚集呈不均勻狀分布于礦石之中。

聚粒結構：輝鉬礦常數(shù)粒、幾十粒聚集成團狀、菊花狀集合體，或分散或局部略有聚集分布。有時輝鉬礦聚集成細脈狀充填于礦石之中。

包含結構：少量輝鉬礦被包裹于石英、方解石(也可能有少量白云石或菱鐵礦)、鉀長石、云母等礦物之中。還可見黃鐵礦包裹黃銅礦、方鉛礦；黃銅礦包裹黃鐵礦；閃鋅礦包裹黃銅礦等。

碎裂結構：礦石受到應力破碎作用，局部裂隙發(fā)育，輝鉬礦常沿石英裂隙分布，有時呈細脈狀充填。

角巖結構：輝鉬礦化的載體巖石以角巖為主，為輕度熱接觸變質產物，由細粒黑云母、白云母、石英、鉀長石、斜長石等組成，構成角巖結構，為礦石主要結構之一。

1.1.2 礦石構造

稀疏浸染狀構造：輝鉬礦含量少，呈星散狀或燙染狀不均勻分布于礦石之中，總體形成稀疏浸染狀構造。為礦石主要構造之一。

細脈狀構造：局部輝鉬礦大體呈脈狀沿礦石裂隙充填，形成細脈狀構造，脈的寬窄變化略大。

1.1.3 礦物組成

原礦中脈石礦物以石英、黑云母為主，白(絹)云母、鉀長石斜長石次之，綠泥石、方解石、高嶺石、透閃石、角閃石少量, 占礦物總量的97%，是礦石中雜質元素SiO2等的主要來源。金屬礦物有赤鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、磁鐵礦、閃鋅礦、鈦鐵礦、褐鐵礦、銳鈦礦[1]、菱鐵礦、磁黃鐵礦、銅藍、輝銅礦、黝銅礦[2]、斑銅礦、軟錳礦等，含量很低，均未達到回收利用品位，是鉬精礦中雜質元素Fe、Cu、Pb、Zn等的主要來源。礦石礦物組分及相對含量見表2，原礦化學多項分析結果見表3。

表2 礦物相對含量測定結果表

1.1.4 礦物嵌布特征

按自然粒度統(tǒng)計，輝鉬礦最小粒度為0.002mm,最大粒徑1.03mm，在0.01～ 0.701mm之間占92.38%，各粒級分布較為均勻。輝鉬礦嵌布狀態(tài)以粒間相為主，裂隙相、包裹相次之。包裹相輝鉬礦常常粒度較細，較難與其載體礦物完全單體解離[3]，詳見表4。

表3 原礦化學多項分析結果表

表4 輝鉬礦嵌布狀態(tài)一覽表

2 選礦流程方案的試驗

根據(jù)該礦石的工藝礦物學[6]性質，首先對該大樣礦石進行了一系列探索試驗和條件試驗。在確保精礦品位在45%以上，盡量提高回收率的原則下，最終確定采用階段磨礦選別的全浮選流程，浮選流程結構為一粗兩掃七精，探索試驗按此原則流程進行。

在用煤油作捕收劑進行探索試驗后， 粗精礦品位44.25%，回收率84.8%。然后對選別工藝條件加以優(yōu)化調整，對捕收劑進行煤油、變壓器油與新型輝鉬礦捕收劑GR-713的對比選擇試驗。經實驗，GR-713的回收率與品位在三種藥劑中是最好的，所以選擇GR-713做為此次試驗的主要捕收劑(表5)。

3 粗選段條件試驗

3.1 磨礦細度

浮選前的磨礦作業(yè)，目的是使礦石中的有用礦物得到單體解離[4]，并將礦石磨到適于浮選的粒度。根據(jù)不同方法磨礦結果數(shù)據(jù)，繪制出浮選精礦品位和回收率隨磨礦細度的變化曲線(圖1)。在綜合考慮精礦的品位和回收率的情況下，取磨礦細度為-200目70%為宜，此時精礦的品位和回收率分別為1.24%和96.26%。因此，在一段磨礦條件下，最后確定最佳磨礦細度為-200目(-0.074mm)為70%。

表5 捕收劑篩選試驗結果

3.2 石灰用量

根據(jù)石灰用量條件試驗結果(圖2)，隨著石灰用量的增加，精礦的品位呈拋物線形式。在石灰用量是500g/t時達到最高值，此時得到的精礦的品位是1.46%，回收率[5]97.45%，所以最后確定石灰的用量為500g/t。

3.3 水玻璃用量

水玻璃有抑制脈石礦物[9]的作用，加入水玻璃對精礦產品的品位和回收率有一定影響。經實驗，在綜合考慮精礦品位、回收率、尾礦品位、回收率和成本的情況下，選用水玻璃用量是0g/t為最佳值，此時得到的精礦的品位是2.36%，回收率97.78%，所以最后確定水玻璃的用量為0g/t。

3.4 GR-713用量和2號油用量

GR-713是鉬的新型捕收劑，2號油是起泡劑；GR-713最佳用量為150g/t，2號油最佳用量為75g/t。見圖3、圖4。

4 精選段條件試驗

4.1 二段磨礦細度

根據(jù)粗選條件試驗結果，以-400目所占比例不同進行試驗。其結果由圖5可以看出，隨著二段磨礦細度的增加，精礦的品位逐漸升高，精礦的回收率逐漸降低。在二段磨礦細度為-400目占95%時，精礦的品位是48.25%，回收率85.11%。綜合考慮品位、回收率及成本的情況下，最后確定二段磨礦細度為-400目占95%。

4.2 硫化鈉用量

硫化鈉是雜質抑制劑，其抑制對象是粗精礦中的非鉬硫化物——黃銅礦、方鉛礦、黃鐵礦等，他們的天然可浮性都較好，必須得到有效抑制，才能獲得雜質含量較低的合格鉬精礦。在不同條件下，通過試驗取得的結果見圖6，隨著硫化鈉[8]用量的增加，精礦的品位呈拋物線，精礦的回收率逐漸降低。在保證精礦品位45%以上、精礦雜質含量不超標，盡量提高回收率的原則下，雜質銅隨著硫化鈉用量的增加呈下降趨勢，所以選擇精選加入硫化鈉的用量為50g/t。

圖1 浮選粗精礦品位和回收率隨磨礦細度的曲線

圖2 浮選粗精礦品位和回收率隨石灰用量的曲線

圖3 浮選粗精礦品位和回收率隨GR-713用量的曲線

圖4 浮選粗精礦品位和回收率隨2號油用量的曲線

圖5 二段磨礦細度條件試驗流程圖

圖6 精選硫化鈉條件試驗流程圖

5 最終確定的閉路流程

5.1 閉路試驗

閉路流程采用的是“一粗二掃七精” 的試驗流程。試驗條件：一段磨礦細度為-200目70%，GR-713的用量為150g/t，2號油用量為100 g/t，二段磨礦細度定為-400目占95%的條件下進行試驗，詳見圖7。

試驗結果表明，閉路試驗的金屬量和重量均達到平衡。閉路的結果是：精礦產率[7]為0.24%，品位為45.85%，回收率為86.4%；尾礦產率為99.76%，品位為0.017%，回收率為13.6%。鉬精礦符合國家鉬精礦質量[10-11]標準中二級品三類。精礦產品多元素分析見表6。

圖7 閉路試驗數(shù)值量流程圖

表6 精礦產品多元素分析表

6 結論

影響礦石加工技術性能的主要因素有：①石英、方解石、云母和赤鐵礦包裹的輝鉬礦，常常粒度較細，較難與其載體礦物完全單體解離。造成難選。②脈石礦物如絹云母、石英及少量金屬礦物黃鐵礦等可浮性好，造成輝鉬礦流失，從而導致尾礦中鉬品位略偏高。本次通過使用GR-713捕收劑及優(yōu)化選別工藝條件，保證了鉬精礦質量和回收率[13]。

本次選礦試驗研究表明，本礦床礦石物質成分簡單，礦石可選性能總體屬易選，所采用的選礦流程及藥劑均比較簡單。鉬精礦的產率、鉬品位及雜質含量[12]、鉬回收率等項選礦指標均屬良好。礦石中的伴生組分含量，均達不到規(guī)范綜合回收利用的要求。

[1] 北京礦冶研究總院.汝陽東溝鉬礦北礦區(qū)礦石選礦試驗研究報告[R].2004.

[2] 西北有色地質研究院.河南汝陽東溝鉬礦選礦工藝試驗研究報告[R].2005.

[3] 河南省巖石礦物測試中心選治工程研究院.新疆哈密市東戈壁輝鉬礦選礦試驗報告[R].2009.

[4] 河南省巖石礦物測試中心選冶工程研究院.新疆哈密市東戈壁輝鉬礦選礦試驗報告[R].2010.

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