丁基黃藥體系下銅鉬分離試驗(yàn)研究及工程化實(shí)踐

劉春龍(1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司， 福建 上杭 364200； 2.黑龍江多寶山銅業(yè)股份有限公司， 黑龍江 黑河 164300)

1 前言

鉬是一種重要的稀有金屬和戰(zhàn)略儲備資源，具有熔點(diǎn)高、耐高溫、熱硬性好等優(yōu)良特性，因而被廣泛應(yīng)用于鋼鐵、機(jī)械、電子、化工、兵器、航天航空以及核工業(yè)等領(lǐng)域，對整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)起著極其重要的作用。已探明的鉬礦物約有20多種，其中以輝鉬礦分布最廣，輝鉬礦的天然可浮性較好，部分存在于斑巖型銅鉬礦床中，但該類礦石普遍存在原礦品位低、銅鉬嵌生關(guān)系復(fù)雜、銅鉬混合精礦分離難度大等技術(shù)難題。因此，開發(fā)銅鉬高效分離技術(shù)，對提高銅鉬礦石的資源利用率有重大意義[1]。

黑龍江某銅(鉬)礦為典型的低品位斑巖型銅鉬礦，由于銅鉬嵌布特征復(fù)雜、嵌布粒度微細(xì)等原因，屬于極難分離類銅鉬礦。生產(chǎn)前期，為減輕后續(xù)銅鉬分離難度，采用選擇性強(qiáng)的捕收劑Z-200作銅鉬混合浮選捕收劑，銅鉬分離后銅精礦含銅19.18%，銅回收率86.28%，鉬精礦鉬品位45.12%、含銅2.8%，鉬金屬綜合回收率50.57%；銅鉬分離并未達(dá)到很好的效果，鉬精礦品位及回收率偏低，同時(shí)，存在抑制劑用量大、成本高的技術(shù)問題[2-3]。目前，為改善銅鉬浮選指標(biāo)，將選銅工藝捕收劑改為丁基黃藥，并取得較好的選銅指標(biāo)，選銅回收率高達(dá)88%以上，相比Z-200體系下的銅回收率增加約2.0%，但捕收能力強(qiáng)的丁基黃藥也加大了后續(xù)銅鉬分離難度。為提升銅鉬分離浮選指標(biāo)，針對丁基黃藥體系下銅鉬混合精礦浮選分離開展了詳細(xì)的試驗(yàn)研究并進(jìn)行了工程化實(shí)踐。

2 礦石性質(zhì)

銅鉬混合精礦來自銅鉬混浮作業(yè)精礦，經(jīng)過混勻、縮分、制樣及檢測，試樣主要元素的化學(xué)分析結(jié)果見表1。結(jié)合顯微鏡觀察、MLA測試以及化學(xué)分析數(shù)據(jù)，試樣礦物組成及相對含量，結(jié)果見表2，輝鉬礦單體解離情況如圖1所示。

表1 銅鉬混合精礦礦樣主要元素分析結(jié)果

表2 銅鉬混合精礦樣主要礦物組成及相對含量

圖1 銅鉬混合精礦樣中輝鉬礦粒度-解離情況

采用MLA礦物分析系統(tǒng)對混合精礦進(jìn)行檢測，試樣中的鉬礦物主要為輝鉬礦，對光片進(jìn)行部分掃描，共查找到652顆輝鉬礦，對其粒度和解離、連生情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)：在現(xiàn)有細(xì)度下，輝鉬礦的解離單體、富連生體、中等連生體及貧連生體的含量分別是55.8%、11.1%、20.5%、12.6%。輝鉬礦的單體和富連生總量66.9%，輝鉬礦的中等連生和貧連生體總量33.1%，輝鉬礦整體顆粒較細(xì)。未解離的輝鉬礦主要與黃鐵礦連生，其次與脈石連生。輝鉬礦與黃鐵礦的連生關(guān)系主要為毗鄰連生或黃鐵礦包裹，輝鉬礦與脈石礦物的連生關(guān)系分布在粒間或邊緣。

3 試驗(yàn)研究

3.1 試驗(yàn)設(shè)備與方案

銅鉬混合精礦中主要有價(jià)元素為銅和鉬，其中鉬品位較低，且輝鉬礦嵌布粒度較細(xì)、共生關(guān)系密切，為提高銅鉬分離浮選指標(biāo)，需提高輝鉬礦的單體解離度。結(jié)合現(xiàn)場銅鉬分離系統(tǒng)及銅鉬混合精礦性質(zhì)，采用“一次粗選，兩次掃選，六次精選”的工藝流程，硫化鈉為抑制劑，煤油為捕收劑，水玻璃為調(diào)整，進(jìn)行了藥劑用量優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖2所示，并開展再磨細(xì)度試驗(yàn)、開路以及閉路試驗(yàn)。通過對比各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)，確定其最佳的工藝條件。

圖2 藥劑用量試驗(yàn)流程

試驗(yàn)設(shè)備：XMB-?200240錐形球磨機(jī)、XFD系列單槽浮選機(jī)、XFG系列掛槽浮選機(jī)。試驗(yàn)藥劑：工業(yè)固體硫化鈉(60%)、煤油、六偏磷酸鈉。

3.2 分散劑用量試驗(yàn)

銅鉬混合精礦中含有一定量的脈石礦物，制約著鉬精礦浮選指標(biāo)。六偏磷酸鈉不僅能抑制碳酸鹽脈石礦物，還能抑制石英和硅酸礦物，同時(shí)對礦泥有很好的分散作用，改善浮選環(huán)境。固定粗選硫化鈉用量20kg/t，煤油用量1kg/t，開展了分散劑用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 六偏磷酸鈉用量試驗(yàn)

由圖3可知，六偏磷酸鈉對銅鉬分離指標(biāo)具有一定的改善作用，隨著用量的增大，精礦鉬品位有增大趨勢，回收率先逐漸增加后減小，綜合考慮，選擇六偏磷酸鈉用量500g/t。

3.3 硫化鈉用量試驗(yàn)

硫化鈉因其水解產(chǎn)生的硫氫根離子吸附于硫化銅礦表面，從而使銅礦物表面為親水性，從而達(dá)到抑制作用，在我國廣泛使用且較成熟。固定六偏磷酸鈉用量500g/t，煤油用量1kg/t，開展抑制劑硫化鈉用量試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 硫化鈉用量試驗(yàn)

由圖4可知，隨著硫化鈉用量增加，精礦鉬品位呈增長趨勢，回收率先逐漸增加后減小，當(dāng)硫化鈉用量為20kg/t時(shí)，鉬精礦含Mo 10.75%，回收率為91.07%，綜合考慮，選擇硫化鈉用量20kg/t。

3.4 煤油用量試驗(yàn)

適宜的煤油用量可作為目的礦物捕收劑，過量則能消除過多泡沫，在選礦領(lǐng)域常被用作選鉬捕收劑或消泡劑。固定粗選硫化鈉用量20kg/t，六偏磷酸鈉用量500g/t，開展煤油用量試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 煤油用量試驗(yàn)

由圖5可知，隨著煤油用量的增加，精礦鉬品位呈增大趨勢，回收率呈減小趨勢，綜合考慮藥劑成本及分離效果，選擇煤油用量1kg/t。

3.5 粗精礦再磨再選試驗(yàn)

鉬粗精礦再磨工藝能有效解決鉬品位不高的難題，在同類型礦山已經(jīng)有了運(yùn)用，不僅能提升鉬礦物的單體解離度，還能使礦物表面脫藥，使抑制劑更容易與目的礦物結(jié)合，從而降低藥劑消耗[4-8]。銅鉬混合精礦細(xì)度-0.038mm占55.6%，在粗選六偏磷酸鈉用量500g/t、硫化鈉用量20kg/t、煤油用量1kg/t、精選硫化鈉用量4.0kg/t的條件下，開展鉬粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)，其試驗(yàn)流程如圖6所示，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

圖6 鉬粗精礦再磨試驗(yàn)流程

圖7 鉬粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

由圖7可知，隨著再磨細(xì)度的增加，鉬回收率先增大后減小，精礦鉬含量逐漸增加。從浮選現(xiàn)象看，鉬粗精礦再磨較不磨鉬精礦色澤亮，帶金屬光澤。結(jié)合試驗(yàn)現(xiàn)象及試驗(yàn)結(jié)果，選擇再磨細(xì)度-0.038mm占94.73%。

3.6 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開展“銅鉬混合精礦直接浮選+鉬粗精礦再磨”銅鉬分離閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖8所示，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

經(jīng)“一次粗選、六次精選、二次掃選”獲得產(chǎn)率1.67%，含Cu 2.25%，含Mo 47.59%，銅回收率0.17%，鉬回收率93.74%的鉬精礦。

圖8 銅鉬混合精礦直接浮選+鉬粗精礦再磨閉路試驗(yàn)流程

表3 銅鉬混合精礦直接浮選+鉬粗精礦再磨閉路試驗(yàn)結(jié)果

4 工程實(shí)踐

在實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行了不同藥劑種類和用量調(diào)試試驗(yàn)，最終確定使用水玻璃和硫化鈉作為調(diào)整劑，煤油作為捕收劑，采用 “銅鉬混合精礦直接浮選分離+鉬粗精礦再磨(艾砂磨)”工藝流程，經(jīng)“一次粗選、六次精選、二次掃選”流程進(jìn)行銅鉬分離，獲得最終鉬精礦和銅精礦。工程實(shí)踐的現(xiàn)場調(diào)試流程設(shè)備配置圖如圖9所示。

圖9 工業(yè)調(diào)試流程設(shè)備配置圖

丁基黃藥體系下的銅鉬分離調(diào)試穩(wěn)定后，生產(chǎn)鉬精礦鉬品位49.50%，含銅1.18%，鉬金屬銅鉬分離作業(yè)回收率78.16%，綜合鉬金屬回收率68.78%，銅損失率0.06%。

與Z-200體系下的銅鉬分離指標(biāo)對比，丁基黃藥體系下鉬粗精礦再磨的銅鉬分離鉬精礦綜合回收率提高18.31%，鉬精礦鉬品位提高4.38%，且銅抑制劑用量降低20%左右?？梢?，在丁基黃藥體系下，該銅(鉬)礦經(jīng)工藝優(yōu)化及實(shí)踐，不僅選銅指標(biāo)優(yōu)于Z-200體系，而且選鉬指標(biāo)也遠(yuǎn)優(yōu)于Z-200體系。不足之處在于鉬精礦含銅仍較高，銅含量達(dá)1.18%，雖然銅含量低于之前Z-200體系時(shí)的2.8%，但仍未達(dá)到低于0.25%國家標(biāo)準(zhǔn)，原因是由于該礦銅鉬嵌布特征復(fù)雜、嵌布粒度微細(xì)等，屬于極難分離類銅鉬礦。

4 結(jié)論

(1)某銅鉬混合精礦中Cu、Mo品位分別為22.64%和0.86%，銅主要賦存在黃銅礦為主的原生硫化銅和斑銅礦為主的次生硫化銅中，鉬則絕大部分賦存在輝鉬礦中。其他金屬硫化物主要為黃鐵礦，脈石礦物以石英為主，其次是絹云母、斜長石、綠簾石、綠泥石、黑云母、方解石和白云石等。

(2)在丁基黃藥體系下，實(shí)驗(yàn)室采用“銅鉬混合精礦直接浮選+鉬粗精礦再磨分離”工藝流程，“一次粗選、六次精選、二次掃選”，鉬粗精礦再磨細(xì)度 -0.038 mm占94.73%的工藝條件下，可獲得產(chǎn)率1.67%，含Cu 2.25%，含Mo 47.59%，銅回收率0.17%，鉬回收率93.74%的鉬精礦。鉬粗精礦再磨工藝實(shí)現(xiàn)了銅礦物與輝鉬礦之間更高程度的單體解離，有利于提升鉬精礦的品質(zhì)。

(3)在丁基黃藥體系下，生產(chǎn)現(xiàn)場采用“直接浮選分離+粗精礦再磨(艾砂磨)精選”的銅鉬分離工藝，可獲得鉬精礦Mo品位49.50%，Cu品位1.18%，鉬作業(yè)回收率78.16%，銅損失率0.06%；銅精礦Cu品位18.33%，Mo品位0.15%，銅回收率99.94%的選別指標(biāo)。

(4)工程化實(shí)踐中，與Z-200體系下的銅鉬分離指標(biāo)對比，丁基黃藥體系下的銅鉬分離鉬精礦綜合回收率至少提高18.31%，鉬精礦鉬品位提高4.38%。在丁基黃藥體系下，該銅(鉬)礦選別工藝經(jīng)優(yōu)化及改造實(shí)踐，不僅選銅指標(biāo)優(yōu)于Z-200體系，而且選鉬指標(biāo)也遠(yuǎn)優(yōu)于Z-200體系。