某氧硫混合銅鉬礦選-冶聯(lián)合工藝試驗(yàn)研究

潘繼芬,趙繼春，劉世旭

(1.玉溪晨興礦冶科技開發(fā)有限公司,云南 玉溪 653100;2.玉溪礦業(yè)有限公司大紅山銅礦,云南 新平 653105)

云南某氧硫混合礦，經(jīng)分析含銅0.328%，含鉬0.275%，其中鉬的氧化率達(dá)到48%。銅礦物主要為黃銅礦、斑銅礦，鉬礦物主要為輝鉬礦、鉬鈣礦。

單一使用銅、鉬混合浮選后銅鉬分離的方法[1]，銅礦物可得到大量回收，但鉬的回收不理想。對(duì)混合浮選后的尾礦進(jìn)行氧化鉬礦浮選[2]，鉬的回收率可達(dá)到42.09%，但此時(shí)得到的氧化鉬精礦品位較低，只有0.526%，不能形成產(chǎn)品。

對(duì)浮選氧化鉬精礦開展浸出試驗(yàn)研究，使用70kg/t的碳酸鈉，在85℃下浸出3小時(shí)，鉬的浸出率可達(dá)到88.22%。

經(jīng)過(guò)綜合研究，推薦使用優(yōu)先混合浮選硫化銅鉬，銅鉬分離后形成銅精礦、鉬精礦；混選尾礦三次粗選回收氧化鉬，得到的氧化鉬精礦再浸出回收鉬的選-冶聯(lián)合流程。

使用推薦的聯(lián)合流程，可得到含銅21.10%的銅精礦，其回收率可達(dá)到70.13%；鉬精礦品位為47.50%,回收率為39.73%；氧化鉬浮選粗精礦含鉬0.526%，回收率為42.09%；用碳酸鈉加溫浸出對(duì)浮選氧化鉬粗精礦進(jìn)行浸出，鉬的浸出率可達(dá)到88.22%；使用整個(gè)選-冶聯(lián)合工藝，鉬的總回收率可達(dá)到76.86%。

浸出段的經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果表明，整個(gè)選-冶聯(lián)合工藝有較好的利潤(rùn)前景。

1 原礦性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣取樣開展化學(xué)分析，結(jié)果如表1～3所示。

表1 原礦多元素分析結(jié)果

表2 原礦銅、鉬物相分析結(jié)果

表3 原礦鉬賦存狀態(tài)

礦樣中主要金屬礦物為黃銅礦、輝鉬礦、鉬鈣礦、白鎢礦、黃鐵礦，脈石礦物主要為鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、輝石、方解石、赤褐鐵礦，少量石英。銅主要以黃銅礦的形式賦存，少量輝銅礦及斑銅礦，偶見孔雀石。鉬主要賦存在輝鉬礦、鉬鈣礦中，少量賦存在白鎢礦中。鉬鈣礦系輝鉬礦氧化后形成的次生礦物，分布在硫化鉬礦床的氧化帶內(nèi)，與輝鉬礦共生，與含鈣脈石可浮性相當(dāng)，且微細(xì)粒較多，部份呈泥狀。

2 試驗(yàn)設(shè)備及材料

2.1 浮選試驗(yàn)設(shè)備

1)原礦和銅鉬混合粗精礦再磨設(shè)備為：棒磨機(jī)型號(hào)XMB-67型200×240。

2)銅鉬混選小型浮選試驗(yàn)設(shè)備為：粗、掃選浮選機(jī)型號(hào)XFD-3L；精選Ⅰ浮選機(jī)型號(hào)XFD-1.0L；精選Ⅱ浮選機(jī)型號(hào)XFD-0.75L、精選Ⅲ浮選機(jī)型號(hào)XFD-0.5L。

3)銅鉬分離小型浮選試驗(yàn)設(shè)備為：粗、掃選浮選機(jī)型號(hào)XFD-1.0L；精選Ⅰ浮選機(jī)型號(hào)XFD-0.5L；精選Ⅱ、精選Ⅲ浮選機(jī)型號(hào)分別為XFGⅡ-140mL、100mL。

4)試驗(yàn)所用藥劑中，石灰、硫化鈉、煤油、松油等均為選礦生產(chǎn)所用藥劑，選鉬活化劑RT為鄭州地礦研究所提供，硫酸烷酯為CP級(jí)藥劑。

2.2 濕法試驗(yàn)設(shè)備及材料

恒溫水浴鍋(國(guó)產(chǎn))、托盤天秤、250mL錐形瓶、酒精溫度計(jì)等。試驗(yàn)所用碳酸鈉為AR級(jí)。

3 浮選試驗(yàn)研究結(jié)果

通過(guò)試驗(yàn)研究，確定使用優(yōu)先混合浮選硫化銅鉬礦，銅鉬混合精礦分離得銅精礦和鉬精礦；銅鉬混選尾礦再浮選得到氧化鉬粗精礦，再進(jìn)行浸出處理，浸出液進(jìn)一步加工生產(chǎn)工業(yè)用鉬酸鈣的選治聯(lián)合流程，以達(dá)到綜合回收該礦樣中銅鉬礦物的目的。

3.1 優(yōu)先混合浮選硫化銅鉬礦試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)藥劑及流程優(yōu)化試驗(yàn)，使用一粗一掃三精工藝，優(yōu)先浮選回收硫化銅鉬礦的閉路流程圖如圖1所示，所得試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 銅鉬優(yōu)先混選閉路試驗(yàn)結(jié)果

圖1 銅鉬分離閉路試驗(yàn)指示

3.2 銅鉬混合精礦分離試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)對(duì)所得銅鉬混合精礦開展了銅、鉬分離試驗(yàn)研究，使用一粗兩掃三精的工藝流程。閉路試驗(yàn)工藝流程如圖2所示，所得試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 銅鉬分離閉路試驗(yàn)指標(biāo)/%

圖2 銅鉬分離閉路試驗(yàn)流程圖

3.3 混合浮選尾礦中鉬的浮選試驗(yàn)結(jié)果

優(yōu)先銅鉬混選過(guò)程主要回收礦樣中的銅及硫化鉬，大部分氧化鉬礦并沒(méi)有得到浮選富集，仍存留于混選尾礦中。試驗(yàn)對(duì)這部分鉬的回收開展了浮選試驗(yàn)研究，使用三次粗選的流程，碳酸鈉調(diào)漿及活化，可以將氧化鉬礦大量回收。但由于含鈣脈石的可浮性與鉬鈣礦的可浮性接近，浮選中不能將含鈣脈石有效分離，導(dǎo)致精礦中鉬的品位較低。

通過(guò)開路試驗(yàn)，適宜的藥劑用量為碳酸鈉1000g/t，改性水玻璃600g/t，RT210g/t，2#油10g/t，氧化鉬浮選段鉬的回收率為42.09%(相對(duì)于原礦)，粗精礦含鉬0.526%。

4 氧化鉬粗精礦濕法浸出試驗(yàn)結(jié)果

浮選所得的氧化鉬粗精礦中含有大量的含鈣脈石，如方解石等，鉬多以鉬鈣礦的形式存在。通過(guò)試驗(yàn)研究，使用碳酸鈉在加溫的條件下可以將礦樣中的鉬鈣礦浸出。浸出相關(guān)的化學(xué)方程式如下所示。

CaMoO4+Na2CO3→Na2MoO4+CaCO3↓

FeMoO4+Na2CO3→Na2MoO4+Fe(OH)2↓+CO2↑

MoO3+Na2CO3→Na2MoO4+CO2↑

4.1 碳酸鈉用量試驗(yàn)

試驗(yàn)在水浴加熱條件下進(jìn)行。在250mL錐形瓶中按試驗(yàn)要求加入30g礦樣、浸出劑為Na2CO3、水，將錐形瓶固定在水浴中加熱開始浸出，用酒精溫度計(jì)控制溫度，在試驗(yàn)過(guò)程中適度補(bǔ)水。當(dāng)達(dá)到浸出時(shí)間后，過(guò)濾，并用清水清洗浸出尾礦三次，取下尾礦烘干，送化驗(yàn)分析。

試驗(yàn)結(jié)果見表6。Na2CO3合適的用量為30g礦樣消耗2g，即70kg/t。經(jīng)分析，浸出液含鉬可達(dá)到1.5g/L。

表6 Na2CO3用量試驗(yàn)結(jié)果

4.2 浸出時(shí)間試驗(yàn)

Na2CO3用量為70kg/t，浸出溫度85℃。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 浸出時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)浸出時(shí)間達(dá)到3小時(shí)以上，浸出率的上升幅度明顯減弱，合適的浸出時(shí)間是3小時(shí)。

4.3 浸出溫度試驗(yàn)

Na2CO3用量為70kg/t，浸出時(shí)間3小時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

浸出溫度對(duì)鉬的浸出率影響很大，鉬浸出率隨浸出溫度的升高而升高，當(dāng)達(dá)到85℃后，基本趨于穩(wěn)定，合適的浸出溫度選85℃。

表8 浸出溫度試驗(yàn)結(jié)果

4.4 氧化鉬礦處理回收效益分析

4.4.1 浸出成本估算

1)碳酸鈉成本。浸出1t浮選所得的氧化鉬粗精礦(含鉬0.526%)需碳酸鈉70 kg，碳酸鈉出廠價(jià)1200元/t，則所需碳酸鈉成本為8.40元。

2)礦漿加熱及保溫成本。以單層圓筒壁的熱傳導(dǎo)方式計(jì)算，且加熱到固定溫度后，保溫系數(shù)設(shè)為0.90，以全部為水來(lái)計(jì)算(礦樣的熱容一般比水低)。按每處理1t礦需要1m3水計(jì)算，即近似為將1m3水從室溫(20℃)加熱到85℃(此過(guò)程設(shè)加熱時(shí)間需30分鐘)后保持3小時(shí)。

1L水(未沸騰)每加熱1℃需要的熱量為4.2J。則有：Q=1000L×(85-20)℃×4.2J=273kJ，由于t=0.5小時(shí)，則：W=Qt=273×0.5=136.5kW.h

保溫3小時(shí)需要的能耗為：136.5×3×(1-0.9)=40.95 kW.h

設(shè)電的單價(jià)為0.55元/ kW.h，則處理1噸礦的熱量消耗為：(136.5+40.95)×0.55=177.45元

3)攪拌能耗。設(shè)計(jì)攪拌電機(jī)功率為2kW，每處理1t礦需要攪拌3+0.5=3.5小時(shí)，則需要的攪拌能耗為：2×3.5×0.55=3.85元

4)浸出處理1t礦需要的成本：8.40+177.45+3.85=189.70元

計(jì)算的只是一級(jí)浸出消耗，如采用多級(jí)浸出的處理方法，由于一級(jí)浸出液進(jìn)入二級(jí)浸出操作中時(shí)，浸液的初始溫度一般達(dá)到70℃以上，即熱能可得到反復(fù)利用。因此，總體浸出消耗要比單級(jí)浸出的消耗低。

4.4.2 浸出效益分析

浸出回收鉬的產(chǎn)品為高品位鉬鈣礦，這里以所含鉬金屬的量來(lái)計(jì)算產(chǎn)出。價(jià)格按30萬(wàn)/t金屬計(jì)算，每處理1t氧化鉬浮選精礦的收益為：(0.526%×1000kg×88.22%)×300-189.70=1202.41元

浸出浮選氧化鉬精礦所得的收益較高，即使加上后處理的消耗及人工成本等，仍然有較為可觀的利潤(rùn)，所以使用選-冶聯(lián)合工藝處理該氧硫混合銅鉬，有較好的利潤(rùn)前景。

5 推薦工藝流程

通過(guò)試驗(yàn)研究，對(duì)該氧硫混合銅鉬礦，推薦使用的銅鉬回收流程為：優(yōu)先混選硫化銅鉬礦，銅鉬分離后形成銅精礦，鉬精礦；混選硫化銅鉬礦的尾礦，使用碳酸鈉調(diào)漿及活化，浮選得到氧化鉬粗精礦，再使用碳酸鈉在85℃下浸出鉬，浸液沉淀、分離后得高品位煉鋼用鉬酸鈣產(chǎn)品。

使用推薦的處理工藝，銅的回收率可達(dá)70.13%，銅精礦含銅21.10%；鉬在鉬精礦中的回收率為39.73%，精礦含鉬47.50%；氧化鉬的浮選回收率可達(dá)到42.09%，氧化鉬精礦含鉬0.526%；氧化鉬精礦浸出率可達(dá)到88.22%。使用該選-冶聯(lián)合流程，鉬的綜合回收率可以達(dá)到76.86%。

6 結(jié)論

1)礦樣含銅0.328%，含鉬0.275%，銅礦物主要為黃銅礦、斑銅礦，鉬礦物主要為輝鉬礦及鉬鈣礦。鉬的氧化率為48%，屬氧硫混合銅鉬礦。

2)對(duì)礦樣開展浮選試驗(yàn)研究，采用優(yōu)先混合浮選硫化銅鉬礦，進(jìn)行銅鉬分離后得到銅精礦、鉬精礦產(chǎn)品。該階段銅的回收率達(dá)到70.13%，銅精礦品位21.10%；鉬的回收率為39.73%，鉬精礦品位47.50%。

3)對(duì)優(yōu)先混合浮選硫化銅鉬礦的尾礦進(jìn)行三次粗選回收氧化鉬礦，形成的鉬粗精礦含鉬0.526%，鉬的回收率為42.09%(相對(duì)于原礦)。

4)使用氧化鉬浮選粗精礦開展浸出試驗(yàn)，用70kg/t原礦的碳酸鈉在85℃條件下浸出3h，鉬的浸出率可達(dá)到88.22%，對(duì)浸出液進(jìn)行下一步處理可得到工業(yè)用鉬酸鈣產(chǎn)品。

5)使用推薦的選-冶聯(lián)合工藝處理該礦樣，鉬的總回收率可達(dá)到76.86%。對(duì)氧化鉬礦浸出段開展了經(jīng)濟(jì)效益分析，該選-冶聯(lián)合工藝有較好的利潤(rùn)前景。

[1] 胡熙庚.有色金屬硫化礦選礦[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1987.

[2] 趙平.從鉬尾礦中回收氧化鉬的選礦試驗(yàn)研究[J].礦產(chǎn)綜合利用，2009(12)：19-22.