新型選鉬捕收劑JY18選鉬試驗(yàn)研究

鐘在定，陳麗娟，劉雁鷹，姚 輝，王 輝，王一清

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，陜西 西安 710077)

0 引 言

浮選工藝的發(fā)展史，在某種程度上是捕收劑的發(fā)展史和創(chuàng)新史。正因?yàn)槿绱耍V山企業(yè)和科研單位無(wú)不把其作為研究的重點(diǎn)。2006年，金堆城鉬業(yè)公司完成了YC藥劑代替煤油選鉬試驗(yàn)研究，并將YC藥劑推廣應(yīng)用，給企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但選礦技術(shù)指標(biāo)特別是選鉬回收率與國(guó)外選鉬礦山相比，仍有較大差距。為了進(jìn)一步實(shí)施科技強(qiáng)企，有效降低選礦成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，尋找或開發(fā)新型選鉬捕收劑替代YC藥劑，意義重大。

1 輝鉬礦的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及烴油的吸附原理

在輝鉬礦的結(jié)晶結(jié)構(gòu)中，鉬離子網(wǎng)面夾在平行于六方晶系底面的兩個(gè)硫離子網(wǎng)面之間，形成了一個(gè)層，即硫-鉬-硫?qū)?。在這一構(gòu)造層中，鉬離子與硫離子以共價(jià)鍵結(jié)合，層內(nèi)離子間結(jié)構(gòu)堅(jiān)密，層與層之間以分子鍵結(jié)合，層之間吸引力較弱[1]。

輝鉬礦結(jié)晶體屬各向異性。沿硫-鉬-硫?qū)娱g暴露出的晶面呈非極性，低能、不活潑，這種晶面稱為面，而沿鉬-硫鍵破裂暴露出面稱為“棱”，這種共價(jià)鍵裂面是活潑、親水的[1]。

A·M高登認(rèn)為：輝鉬礦的面決定著它的浮選行為，輝鉬礦良好的天然可浮性歸結(jié)于其結(jié)晶面的惰性、非極性。D·W富爾斯特諾認(rèn)為，輝鉬礦的結(jié)晶面決定著輝鉬礦的可浮性，而棱決定著輝鉬礦的載塔電位[2]。

輝鉬礦有良好的天然可浮性，若表面吸附有捕收劑時(shí)，其可浮性將會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。

烴油與輝鉬礦之間吸附原理，可以從它們之間表面力的性質(zhì)相似、表面能大小相似相近來(lái)解釋。烴油表面張力僅含色散力，輝鉬礦“面”為MoS2層間分子間斷裂面，表面力為范德華力的殘鍵，兩者的表面力性質(zhì)一致。烴油的表面能為3.0×12-2J/m2，而輝鉬礦“面”上表面能為2.4×12-2J/m2，兩者大小相近。據(jù)吸附理論，烴油極易物理吸附在輝鉬礦的表面。而高表面能、極性的水介質(zhì)與輝鉬礦“面”的性質(zhì)迥異，難于吸附在該“面”上[3]。

烴油的色散力與其碳鏈長(zhǎng)度成正比，即碳鏈越長(zhǎng)，烴油對(duì)輝鉬礦的吸附力越強(qiáng)，但烴油在礦漿中的彌散性能降低。

2 國(guó)內(nèi)外選鉬捕收劑的現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)選鉬捕收劑雖然明目繁多，但實(shí)際效果卻大同小異。碳鏈長(zhǎng)度多集中在12～16碳，密度0.8～0.84 t/m3，相對(duì)分子量200～220，粘度3.30 mm/s(37.8 ℃)，終餾點(diǎn)360 ℃，50%≤300 ℃，即多停留在燈用煤油和輕柴油范圍內(nèi)[4]。

2.2 國(guó)外現(xiàn)狀

國(guó)外選鉬捕收劑平均碳鏈長(zhǎng)度多集中在24碳甚至更高，相對(duì)分子量360左右，粘度一般在8 mm/s(37.8 ℃)。

2.3 國(guó)內(nèi)外選鉬捕收劑比較及差距

金鉬股份所用的選鉬捕收劑為YC藥劑，其分子量小、碳鏈短、粘度低。一般來(lái)說(shuō)，烴油16個(gè)碳已達(dá)到捕收能力和彌散性能的高點(diǎn)，如果再延長(zhǎng)碳鏈，雖然捕收能力增強(qiáng)了，但彌散性能卻差了。為了解決捕收能力和彌散性能兩者矛盾，國(guó)外在捕收劑中加入了乳化劑，而國(guó)內(nèi)選鉬企業(yè)很少添加乳化劑。

煤油、柴油皆為大宗產(chǎn)品，價(jià)格相對(duì)低廉，也容易購(gòu)買。適合作選鉬捕收劑的烴油并非煤油、柴油，而是經(jīng)過(guò)乳化的、碳鏈長(zhǎng)度較長(zhǎng)的烴油。經(jīng)過(guò)乳化后的烴油就變?yōu)榉菢?biāo)產(chǎn)品，且與煤油、柴油相比，其價(jià)格相對(duì)昂貴，使用其勢(shì)必增加藥劑成本，這就是國(guó)內(nèi)選鉬捕收劑難以突破的主要原因。

3 JY18選鉬捕收劑

JY18是一種新型的烴油類選鉬捕收劑，該捕收劑粘度為6.20～6.40 mm/s，相對(duì)分子量320。YC藥劑粘度為3.3 mm/s，相對(duì)分子量220。JY18碳鏈長(zhǎng)度約為22左右(YCa藥劑碳鏈長(zhǎng)度約為16)，此捕收劑碳鏈長(zhǎng)度與美國(guó)克萊麥克斯所使用的蒸汽油相當(dāng)，粘度介于YC藥劑與蒸汽油之間。鑒于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，JY18藥劑的捕收能力應(yīng)優(yōu)于YC藥劑。

4 室內(nèi)試驗(yàn)及結(jié)果討論

4.1 尾礦中的金屬分布情況

為了抓住主要矛盾，我們對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)尾礦、百花嶺選礦廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)粗尾進(jìn)行了篩析，意在凸顯輝鉬礦金屬損失的粒度區(qū)間。室內(nèi)試驗(yàn)尾礦、選廠粗尾篩析結(jié)果分別見表1、表2。

表1 室內(nèi)試驗(yàn)尾礦篩析結(jié)果

表2 選廠粗尾篩析結(jié)果

從表1、表2的尾礦篩析結(jié)果得知，無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)還是室內(nèi)試驗(yàn)，-0.037 4 mm粒級(jí)都是鉬金屬損失的重點(diǎn)。提高選鉬回收率，關(guān)鍵是提高對(duì)-0.037 4 mm粒級(jí)輝鉬礦的捕收能力。

4.2 室內(nèi)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

尾礦的篩析結(jié)果表明，鉬金屬損失的主要粒級(jí)在-0.037 4 mm，因此，提高選鉬粗選回收率突破口就是尋找一種新型捕收劑，能夠提高對(duì)-0.037 4 mm以下粒級(jí)輝鉬礦的捕收能力。

為了直觀的從試驗(yàn)結(jié)果中看到捕收劑對(duì)-0.037 4 mm粒級(jí)輝鉬礦的捕收能力或效果，試驗(yàn)采用了配制原礦+短流程(一粗一精)的試驗(yàn)方式進(jìn)行篩選試驗(yàn)，篩選試驗(yàn)成功后再用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)代表性原礦+傳統(tǒng)流程(一粗一精二掃)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證試驗(yàn)成功后再進(jìn)行條件試驗(yàn)和閉路試驗(yàn)。

原礦配制過(guò)程：將1 kg百花嶺選礦廠粗精脫藥后，將-0.037 4 mm粒級(jí)的篩出，化驗(yàn)品位。按設(shè)計(jì)的品位，加入至不同脈石的尾礦中，配成“原礦”。同理，再仿照真實(shí)原礦中+0.037 4 mm和-0.037 4 mm粒級(jí)比例，與不同性質(zhì)脈石的尾礦配成原礦，用不同的捕收劑進(jìn)行浮選，比較效果。

這種浮選試驗(yàn)設(shè)計(jì)，一是突出了重點(diǎn)，二是減少了其他因素干擾，三是易找到藥劑的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)藥劑進(jìn)行優(yōu)化，四是減少試驗(yàn)工作量，降低了試驗(yàn)費(fèi)用。

4.3 -0.037 4 mm粒級(jí)浮選效果試驗(yàn)

條件：安山玢巖選礦試驗(yàn)尾礦500 g，-0.037 4 mm現(xiàn)場(chǎng)粗精3 g，浮選流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖1 -0.037 4 mm粒級(jí)浮選流程

表3 -0.037 4 mm粒級(jí)浮選試驗(yàn)結(jié)果

表3試驗(yàn)結(jié)果表明， JY18對(duì)-0.037 4 mm粒級(jí)的輝鉬礦的捕收能力明顯高于YC藥劑，回收率高出2.15個(gè)百分點(diǎn)。

4.4 +0.037 4 mm粒級(jí)浮選效果試驗(yàn)

條件：安山玢巖選礦試驗(yàn)尾礦500 g，+0.037 4 mm粒級(jí)現(xiàn)場(chǎng)粗精3 g，浮選流程見圖1、試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 +0.037 4 mm粒級(jí)浮選試驗(yàn)結(jié)果

表4試驗(yàn)結(jié)果表明，JY18捕收劑對(duì)+0.037 4 mm粒級(jí)輝鉬礦的捕收能力仍比YC藥劑好，回收率高出2.30個(gè)百分點(diǎn)。精礦品位低于YC藥劑，是因?yàn)镴Y18捕收能力強(qiáng)，將大量的貧連生體捕收上來(lái)所致。

4.5 混合粒級(jí)粗精選浮選效果試驗(yàn)

將百花嶺選礦廠的粗精進(jìn)行篩析，其粒級(jí)分布情況見表5。

表5 百花嶺選礦廠粗精篩析結(jié)果

表5粗精篩析結(jié)果表明，其粒級(jí)分布為+0.037 4 mm和-0.037 4 mm輝鉬礦比例約為3∶1，故混合粗精+0.037 4 mm和-0.037 4 mm按3∶1比例進(jìn)行配置。

條件：安山玢巖選礦試驗(yàn)尾礦500 g，+0.037 4 mm粒級(jí)現(xiàn)場(chǎng)粗精3 g，-0.037 4 mm粒級(jí)現(xiàn)場(chǎng)粗精1 g，浮選流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 混合粗精浮選試驗(yàn)結(jié)果

表6試驗(yàn)結(jié)果表明，JY18捕收劑對(duì)混合輝鉬礦的捕收能力同樣優(yōu)于YC藥劑，在精礦品位相當(dāng)?shù)那闆r下，回收率提高4.06個(gè)百分點(diǎn)。

4.6 現(xiàn)場(chǎng)流程模擬試驗(yàn)

試驗(yàn)礦樣采自百花嶺選礦廠球磨給礦皮帶，原礦品位約0.12%，經(jīng)破碎至-2 mm以備用。

試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表7，尾礦篩析結(jié)果見表8，粗精雜質(zhì)含量見表9。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)流程驗(yàn)證試驗(yàn)流程

從表7可見，JY18新型捕收劑浮選輝鉬礦效果非常好。在粗精品位相當(dāng)?shù)那闆r下，提高回收率約4個(gè)百分點(diǎn)。

表7 浮選試驗(yàn)結(jié)果

從表8尾礦篩析結(jié)果可以看出，JY18新藥劑與YC藥劑相比，在各個(gè)粒級(jí)尾礦中鉬的含量均低于YC藥劑，這說(shuō)明JY18新藥劑的捕收效果優(yōu)于YC藥劑。

表8 現(xiàn)場(chǎng)流程驗(yàn)證試驗(yàn)尾礦篩析結(jié)果

由表9結(jié)果可見：YC和JY18所選粗精，銅、鉛含量相當(dāng)，碳含量還略低。

表9 粗精中雜質(zhì)含量化驗(yàn)結(jié)果

4.7 閉路試驗(yàn)

閉路試驗(yàn)流程如圖3，原礦采用安山玢巖1 kg，捕收劑用量100 g/t，起泡劑用量80 g/t，藥劑加在球磨機(jī)中，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

圖3 閉路試驗(yàn)流程

由表10閉路試驗(yàn)結(jié)果可見：JY18精礦品位低于YC藥劑約1.5個(gè)百分點(diǎn)，JY18選鉬回收率高出YC藥劑4.05個(gè)百分點(diǎn)。

表10 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

5 結(jié) 論

(1)JY18作為一種新型的烴油類捕收劑，同YC藥劑相比，在粘度、分子量、碳鏈長(zhǎng)度大幅度提升的情況下，礦漿中的彌散性能并不降低。

(2)JY18新型選鉬捕收劑，對(duì)金堆城鉬礦石有很好的捕收性能，優(yōu)勢(shì)明顯。

(3)JY18的閉路試驗(yàn)表明：和YC藥劑相比，提高選鉬回收率4.05個(gè)百分點(diǎn)。

(4)新型捕收劑JY18同YC藥劑相比，所選粗精中銅、鉛、碳等雜質(zhì)含量相當(dāng)。

(5)粗尾篩析結(jié)果表明：新型捕收劑JY18對(duì)各個(gè)粒級(jí)輝鉬礦的捕收效果均優(yōu)于YC藥劑。