黑龍江省某斑巖型銅鉬礦的選礦實驗研究

楊曉峰, 劉瑤瑤, 鄒洪順達, 趙 旭

(黑龍江科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院， 哈爾濱 150022)

0 引 言

鉬是世界上重要的金屬資源，因其化學(xué)、物理和力學(xué)性質(zhì)而應(yīng)用于各個領(lǐng)域。近年來，隨著全球經(jīng)濟的不斷發(fā)展，世界對金屬鉬的需求也在持續(xù)增加。浮選法、選冶聯(lián)合以及其他方法是現(xiàn)階段金屬礦的主要選別方法[1]。其浮選法又包括混合浮選、優(yōu)先浮選、等可浮浮選?；旌细∵x法是最常規(guī)的金屬礦選別方法，常用于品位比較低的大型斑巖型銅鉬礦，其操作分為主要的兩個大階段：第一階段在礦漿中加入捕收劑、起泡劑等藥劑來得到銅鉬混合粗精礦；第二大階段加入調(diào)整劑進行銅鉬分離得到目的礦物。優(yōu)先浮選法主要用于礦石性質(zhì)較為簡單、目的礦物品位較高的原礦床[3]。等可浮浮選流程又叫分別混合浮選流程，按有用礦物可浮性的不同，分成易浮與難浮兩部分，按照先易后難浮兩部分的復(fù)雜多金屬礦石，其優(yōu)點是可以降低藥劑的消耗，消除過剩藥劑對分離浮選的影響，有利于提高浮選指標。主要缺點是所用的設(shè)備比較多。

文中所研究的黑龍江省某特大斑巖型銅鉬礦現(xiàn)場采用的是“兩段磨礦-混合浮選”工藝流程。針對全流程的閉路實驗富集在鉬精礦中含銅偏高且銅未能充分的回收利用的問題?；谠敱M的工藝礦物學(xué)報告，進行選礦工藝以及藥劑制度的改進。

1 礦石成分及物相分析

1.1 礦物與化學(xué)成分

礦石中主要的化學(xué)成分見表1，主要礦物見表2。

表1 礦石主要化學(xué)成分

表2 礦石中主要礦物

由表1、2可知，銅、鉬是可綜合回收利用的有價元素，輝鉬礦是可綜合回收利用的金屬礦物。礦石中鉬的品位為0.169%，是主要回收的金屬元素；銅的品位為0.010%，品位較低；硫、鐵的含量較低，分別為0.610%、1.360%，對選礦指標影響較??；長石和石英為主要的脈石礦物，占總礦物量的79.94%，可后期回收尾礦制成工藝品等。

1.2 銅、鉬物相分析

礦石中鉬的化學(xué)物相分析見表3。礦石中銅的化學(xué)物相分析見表4。

表3 礦石中鉬的化學(xué)物相分析結(jié)果

表4 礦石中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果

由表3結(jié)果來看，礦石中96.71%的鉬以硫化鉬形式存在，氧化率很低，屬硫化礦石，易通過浮選的方法來進行回收富集。由表4可知，銅主要是以銅藍、黃銅礦等形式富集在礦物中。礦石中含銅礦物可浮性較好，在多次精選后可能會導(dǎo)致鉬精礦中含銅量較高等問題。

1.3 主要銅、鉬礦物嵌布特征

基于詳盡的工藝礦物學(xué)研究，礦石中脈石礦物 主要為長石、石英，其次為方解石、白云母、絹云母、伊利石，還有少量榍石、磷灰石等。礦石中輝鉬礦共生規(guī)整且簡單，其主要呈板狀、片狀嵌布于石英、長石等脈石礦物中，少部分呈微細粒浸染于脈石礦物中。輝鉬礦嵌布粒度較粗，以中粒為主，其0.074 mm以上分布率高達67.31%，易于單體解離。含銅礦物主要是以黃銅礦、銅藍等形式存在，可浮性較好，主要呈細?；虿灰?guī)則嵌布于脈石礦物且部分呈乳滴狀包裹于黃鐵礦中，以細粒為主，其中0.010～0.074 mm粒級占75.31%，難以單體解離。

2 選礦流程比較

由工藝礦物學(xué)報告可知原礦鉬的品位為0.169%，品位較高。銅的品位僅有0.010%，其主要的含銅礦物為黃銅礦、銅藍等可浮性較好，若只考慮銅鉬混合浮選的傳統(tǒng)工藝可能會導(dǎo)致后續(xù)隨著精選次數(shù)的增加鉬精礦中含銅量過高。為了得到更好指標的目的礦物，進行了鉬閃浮粗選工藝和傳統(tǒng)的混合粗選工藝的流程對比實驗，實驗流程見圖1、圖2，實驗結(jié)果見表5、表6。

表6 混合粗選工藝實驗結(jié)果

圖1 鉬閃浮粗選工藝流程 Fig. 1 Process flow of flash flotation roughing of molybdenum

圖2 混合粗選工藝流程Fig. 2 Process flow of mixed roughing

由表5、6可知，鉬閃浮粗選中鉬粗精礦Ⅰ和鉬粗精礦Ⅱ中鉬的累計品位為11.680%，銅的累積品位為0.270%。混合粗選中一次粗選得到的混合粗精礦中鉬的品位為13.130%，銅的品位為0.350%。鉬閃浮粗選工藝中鉬的回收率比混合粗選工藝高了1.200%且含銅量降低了0.080%。原礦床中銅的品位極小僅有0.010%，但隨著浮選進程的遞進一次,粗選所得到的粗精礦中銅的品位和原礦相比就富集了近30倍。針對該礦石的性質(zhì)確定為“鉬閃浮粗選+多次抑銅精選+多次掃選”,在確?；厥沼袃r金屬元素鉬的同時可綜合回收銅的實驗工藝流程。

表5 鉬閃浮粗選工藝實驗結(jié)果

3 選礦實驗

3.1 鉬的快速閃浮粗選的條件

3.1.1 磨礦細度

磨礦細度既直接影響成本，又影響產(chǎn)品的回收率和品位。以降低磨礦能耗，提高生產(chǎn)率為原則，在100 g/t煤油、50 g/t松醇油條件下，進行了磨礦細度的探索性實驗，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，磨礦細度-0.074 mm占比在60%～85%的區(qū)間里，隨著磨礦細度的增加，混合精礦中的鉬的品位呈振動式斜率在逐漸降低，銅的品位則變化不大，銅、鉬回收率均呈遞增趨勢。當(dāng)磨礦細度-0.074 mm占85%后混合精礦中銅、鉬回收率均大幅下降，原因是磨礦細度的增加礦物的泥化現(xiàn)象愈加嚴重。以產(chǎn)品回收率為標準，確定粗選磨礦細度為-0.074 mm占80%。

圖3 磨礦細度實驗結(jié)果Fig. 3 Test results of grinding fineness

3.1.2 捕收劑種類

捕收劑的種類會直接影響到目的金屬礦物的回收率，固定磨礦細度-0.074 mm占80%、起泡劑松醇油用量50 g/t。在煤油、柴油、煤油∶柴油(1∶1)、丁黃用量均為100 g/t的條件下進行4種捕收劑種類實驗，結(jié)果見圖4。

圖4 不同捕收劑下粗精礦品位及回收率 Fig. 4 Rough concentrate grade and recovery under different collector

由圖4可知，煤油用量在100 g/t的情況下鉬的回收率最佳，綜合考慮，確定浮選藥劑的捕收劑為煤油。

3.1.3 捕收劑用量

煤油是一種極易尋得且價格低廉的捕收劑，疏水性較好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在水中不易溶解和分散[2]。有研究表明，煤油與輝鉬礦之間是以范德華力和疏水作用力的物理吸附方式發(fā)生作用的[3]。粗選精礦中銅、鉬的回收率會隨著煤油用量的大小而變化，為確定最佳的煤油用量進行煤油用量實驗，實驗條件為磨礦細度-0.074 mm占80%，松醇油為50 g/t，結(jié)果見圖5。

圖5 不同煤油用量下粗精礦品位及回收率 Fig. 5 Rough concentrate grade and recovery under different kerosene dosage

由圖5可知，在煤油的用量范圍內(nèi)，混合精礦中的鉬的品位隨著煤油的用量增加而增加，混合精礦中鉬的回收率隨著煤油用量的增加呈先增加后減少的趨勢，這種反常的現(xiàn)象一方面是因為煤油屬于兩性烴類油捕收劑，另一方面和鉬一起共伴生的有硅酸鹽等黏土礦物會使礦漿的黏度增加，對鉬的回收率的惡化效果就會越來越嚴重。綜合考慮，確定混合粗選煤油用量為100 g/t時效果最佳。

3.1.4 水玻璃用量

由表2可知，礦物中的脈石礦物存在部分方解石，其鈣離子和硅酸根離子可生成硅酸鈣沉淀[4]。水玻璃在黏土礦物中可產(chǎn)生親水膠粒吸附現(xiàn)象[5]，考慮到磨礦細度較細-0.074 mm占到了80%，為了使礦漿中礦泥分散以及脈石礦物的抑制進行了水玻璃用量實驗，實驗條件為磨礦細度-0.074 mm占80%，煤油用量100 g/t，松醇油為50 g/t，結(jié)果見圖6。

圖6 不同水玻璃用量下粗精礦品位及回收率Fig. 6 Rough concentrate grade and recovery under different dosage of sodium silicate

由圖6可知，水玻璃用量為400～1 200 g/t的用量范圍內(nèi)，粗精礦回收率變化呈微小變化而粗精礦中鉬的品位有明顯改善，隨著水玻璃用量的增加而增加。此現(xiàn)象足以證明水玻璃的存在使得礦泥更加分散。綜合考慮，確定水玻璃的用量為1 000 g/t條件最佳。

3.2 銅鉬分離的條件

3.2.1 抑制劑種類

現(xiàn)階段銅鉬分離的方法主要有兩種：一是“抑銅浮鉬”；二是“抑鉬浮銅”。抑制銅礦物的傳統(tǒng)無機抑制劑主要有硫化鈉、硫氰化鈉、氧化鈣、硫氰酸鈉、諾克斯試劑等，隨著全球環(huán)保意識的不斷增加，越來越多的學(xué)者研究環(huán)境友好的有機抑制劑。抑制鉬礦物主要抑制劑有糊精、羧甲基殼聚糖等[6-7]。

抑制劑的種類選擇與添加是鉬精礦能否達到市場質(zhì)量標準的重要步驟之一，該實驗對Na2S、WB-1、BK510、LYY-1四種抑制劑在固定的用量下進行抑制劑種類實驗，實驗條件為磨礦細度-0.074 mm占80%，水玻璃用量1 000 g/t，煤油用量100 g/t，松醇油用量為50 g/t，結(jié)果見圖7。抑制劑LYY-1對銅的抑制效果最佳。

圖7 不同抑制劑下粗精礦品位及回收率Fig. 7 Rough concentrate grade and recovery under different inhibitors

3.2.2 抑制劑用量

LYY-1抑制效果最佳，LYY-1是無污染、無毒害，對生產(chǎn)區(qū)域的環(huán)境保護起到積極作用抑制銅礦物的抑制劑。為了得到最佳抑制劑用量，進行銅抑制劑用量實驗，實驗結(jié)果見圖8。由圖8可知，LYY-1用量的逐漸增加使粗精礦中鉬的回收率和品位呈先增加后降低的趨勢，當(dāng)用量為30 g/t時鉬的回收率和品位均取得最大值。銅的品位和未加入抑制劑相比減少了0.2%左右，銅的回收率呈小幅度波動。綜合考慮，確定抑制劑最佳用量條件為30 g/t。

圖8 LYY-1不同用量下粗精礦品位及回收率 Fig. 8 Grade and recovery of crude concentrate at different dosage of LYY-1

4 結(jié)果與分析

根據(jù)銅鉬浮選前端條件以及開路實驗結(jié)果，進行了“鉬閃浮粗選+多次抑銅精選+多次掃選”的全程閉路實驗，實驗流程見圖9，結(jié)果見表7。

圖9 鉬的快速浮選閉路實驗流程 Fig. 9 Flow chart of circuit rapid flotation test for molybdenum

表7 鉬快速浮選閉路實驗結(jié)果

浮選閉路實驗結(jié)果表明，最終獲得鉬精礦和銅精礦的品位分別為56.480%和15.960%，回收率分別為89.56%和22.34%的良好實驗指標。

由工藝礦物學(xué)分析可知，礦石中的鉬品位為0.169%，是主要回收的金屬元素；銅的品位為0.010%，含量較低，大部分浸染于脈石礦物中，且粒度較細難以單體解離。含銅礦物主要是以黃銅礦和銅藍等形式存在，可浮性較好，直接導(dǎo)致最終鉬精礦中銅含量超標。

兩種不同的選礦工藝中“鉬閃浮粗選”中鉬的回收率較“銅鉬混合粗選”高1.20%，且富集在鉬精礦的銅含量降低0.08%。

5 結(jié) 論

(1)為了進一步降低鉬精礦中的銅含量，在鉬閃浮粗選工藝基礎(chǔ)上進行了銅抑制劑種類以及用量實驗，LYY-1用量在30 g/t的條件下對該礦床含銅礦物的抑制效果最佳。

(2)含鉬0.169%、含銅0.010%的原礦床進行“鉬閃浮粗選+多次抑銅精選+多次掃選”的工藝全流程閉路實驗，最終獲得了鉬精礦含鉬56.480%，回收率89.56%，銅精礦含銅15.960%，回收率22.34%的良好實驗指標。