超聲波強(qiáng)化銅鉬浮選過程的研究

康建雄， 王澤凱， 柳曉峰， 胡運(yùn)禎， 黃萬撫*

（1.金堆城鉬業(yè)集團(tuán)有限公司，陜西 渭南 714000；2.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000）

斑巖型銅鉬礦床一般原礦品位低[1-3]，各組分復(fù)雜，選礦生產(chǎn)中多采用混合浮選—再分離工藝[4-6]。由于銅礦物與鉬礦物的可浮性相近，難于實(shí)現(xiàn)銅鉬高效分離[7-11]。通常采用預(yù)處理方法提高銅礦物與鉬礦物的可浮性差異，并去除已吸附在礦物表面殘留的捕收劑[12-15]。傳統(tǒng)方法是用濃縮、氧化、加溫、再磨、活性炭5種方式對(duì)銅鉬精礦進(jìn)行脫藥預(yù)處理[16-18]，其中，氧化、再磨2種工藝較復(fù)雜，濃縮對(duì)空間要求高，加溫不具有選擇性，本文將超聲波技術(shù)作為預(yù)處理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用[19-24]，CHEN等認(rèn)為超聲波會(huì)在藥劑液滴周邊形成空化氣泡，當(dāng)泡沫碎裂時(shí)，細(xì)小油滴將與大油滴分開，從而促進(jìn)藥劑與顆粒表面接觸，反應(yīng)得到加強(qiáng)[25]。也有研究者采用超聲處理暴露的礦物新鮮表面，使礦物可浮性明顯提高[26-27]。因此超聲波在浮選過程中可以對(duì)細(xì)粒礦石的表面進(jìn)行清洗，增強(qiáng)銅鉬分離所用捕收劑的吸附效果，同時(shí)可以對(duì)部分溶解度不高的藥劑進(jìn)行乳化，增強(qiáng)藥劑效果，減少藥劑用量；這一過程中還伴隨著溫度升高、細(xì)顆粒礦物分散度提高[28-29]，促進(jìn)了銅鉬礦物的可浮性差異，改善了分離效果。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)中使用的單礦物輝鉬礦、黃銅礦和實(shí)際礦物均取自陜西某鉬礦公司的斑巖型銅鉬礦。

礦石中的主要脈石成分為石英，樣品純度達(dá)98.6%，黃銅礦中主要含有銅、鐵、硫3種元素，其中硫品位為32.58%、鐵品位為28.47%、銅品位為32.24%，由此可以推斷礦物中銅主要是以硫化物形式存在。輝鉬礦中鉬含量為57.01%，硫含量為38.41%，還含有微量的銅和鐵。多元素分析結(jié)果列于表1，物相分析結(jié)果列于表2和表3。

表1 試樣多元素（組分）分析結(jié)果Table 1 Multielement analysis results of samples 單位：質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

表2 實(shí)際礦石中鉬物相分析結(jié)果Table 2 Molybdenum phase analysis results of the samples

表3 實(shí)際礦石中銅物相分析結(jié)果Table 3 Copper phase analysis results of the samples

從物相分析結(jié)果可知，實(shí)際礦石中鉬的總含量為0.162%，其中鉬的硫化物為0.157%，占鉬總含量的95.73%；氧化鉬為0.005%，占鉬總含量的4.27%；銅的總含量為0.037%，其中，84.28%為硫化銅，自由氧化銅和結(jié)合氧化銅分別為12.00%和3.72%，由此可知，礦石中銅鉬分離的對(duì)象分別為硫化銅和硫化鉬。礦石嵌布特征是輝鉬礦為礦石中鉬的唯一載體，與石英、白云母連生，多以自形-半自形粒狀分布,主要以鱗片狀、薄膜狀嵌布于脈石片里，有部分輝鉬礦呈鱗片狀包裹于黃銅礦、黃鐵礦之中。黃銅礦為最主要的銅礦物，多以他形粒狀分布，少數(shù)為半自形粒狀。黃銅礦主要呈不規(guī)則狀嵌布于脈石礦物中，個(gè)別呈脈狀與網(wǎng)狀嵌布于脈石礦物和黃鐵礦之中，還有極少數(shù)黃銅礦呈乳滴狀嵌布于閃鋅礦中。

2 試驗(yàn)方法

試樣處理采用手工破碎至≤2 mm，再撿除脈石礦物和含雜顆粒。然后，采用球磨機(jī)和研磨機(jī)細(xì)磨，采用0.074 mm和0.045 mm篩子進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)后用純凈水加超聲波進(jìn)行清洗，最后將≤0.045 mm和0.045～0.074 mm礦樣分別密封保存。

采用超聲技術(shù)進(jìn)行混合精礦脫藥，試驗(yàn)條件主要考慮超聲處理時(shí)間、礦漿濃度、超聲波功率和表面活性劑用量。先對(duì)1∶1人工混合礦進(jìn)行試驗(yàn)研究，并采用浮選方法進(jìn)行銅、鉬礦物分離，試驗(yàn)工藝流程見圖1。試驗(yàn)研究使用的主要藥劑列于表4。

圖1 超聲波處理銅鉬浮選工藝流程Fig.1 Ultrasonic treatment of copper molybdenum flotation

表4 使用的主要藥劑Table 4 Main agents used

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 超聲時(shí)間對(duì)銅鉬分離的影響

首先考察了超聲時(shí)間對(duì)銅鉬分離的影響，試驗(yàn)條件如下：水玻璃5 kg/t、礦漿濃度10%、超聲波功率2 000 W，改變超聲波處理時(shí)間，礦漿pH=10，磨礦細(xì)度<0.74 mm占比66.7%，石灰用量450 g/t，水玻璃用量1 kg/t，2＃油用量30 g/t，YC用量70 g/t。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2和圖3。

圖2 超聲波處理時(shí)間對(duì)人工混合礦中鉬浮選的影響Fig.2 Effect of ultrasonic treatment time on molybdenum flotation in the artificial mixed ore

圖3 超聲處理時(shí)間對(duì)人工混合礦中銅浮選的影響Fig.3 Effect of ultrasonic treatment time on copper flotation in the artificial mixed ore

由圖2可知，隨超聲時(shí)間從0 min到40 min，鉬精礦中Mo的品位一直趨于穩(wěn)定，約為22.08%，回收率從93.82%增加至95.89%，而后降低至95.27%；Cu的品位從7.02%降低至1.83%，而后趨于平穩(wěn)，回收率從10.12%降低至2.17%。當(dāng)超聲時(shí)間達(dá)到20 min時(shí)，Mo的回收率達(dá)到峰值95.89%，此時(shí)品位為22.08%；Cu的回收率為1.83%，品位為1.38%。

由圖3可知，超聲時(shí)間從0 min增加到40 min，銅精礦中Mo的品位一直趨于穩(wěn)定，約為0.15%，回收率從13.26%降低至4.11%而后上升至5.44%；Cu的品位從10.89%上升至11.88%而后趨于平穩(wěn)，回收率從92.33%上升至98.17%。當(dāng)超聲時(shí)間達(dá)到20 min時(shí)，Cu的回收率達(dá)到峰值98.17%，品位為11.88%；Mo的品位為0.15%，回收率為4.11%。故綜合考慮，確定超聲時(shí)間為20 min。當(dāng)超聲時(shí)間從0 min增加到20 min時(shí)，銅鉬的回收率變化尤為明顯，品位變化小，這可以說明超聲波增強(qiáng)了藥劑的浮選效果，初步推測(cè)是超聲波加強(qiáng)了細(xì)顆粒的表面活性，使捕收劑能更好地吸附在礦粒表面。

3.2 礦漿濃度對(duì)銅鉬分離的影響

礦漿濃度對(duì)銅鉬分離的影響的試驗(yàn)條件：脫藥劑5 kg/t，改變礦漿濃度，超聲功率2 000 W，超聲處理時(shí)間20 min，礦漿pH=10，磨礦細(xì)度<0.74 mm占比66.7%，石灰用量450 g/t，水玻璃用量1 kg/t，2＃油30 g/t，YC 70 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見圖4和圖5。

圖4 礦漿濃度對(duì)人工混合礦中鉬浮選的影響Fig.4 Influence of pulp concentration on molybdenum flotation in the artificial mixed ore

圖5 礦漿濃度對(duì)人工混合礦中銅浮選的影響Fig.5 Influence of pulp concentration on copper flotation in the artificial mixed ore

由圖4可知，當(dāng)?shù)V漿濃度從5%增加到20%時(shí)，鉬精礦中Mo品位從20.55%提高至22.14%而后下降至19.83%，回收率從89.56%增加至95.92%而后降低至94.79%；Cu的品位從4.81%降低至1.30%而后趨于平穩(wěn)，回收率從6.16%下降至1.78%。礦漿濃度為10%時(shí)，Mo回收率達(dá)到峰值95.92%，品位為22.14%；Cu回收率為1.78%，品位為1.30%。礦漿濃度為20%時(shí)，Cu回收率和品位都最低，此時(shí)回收率為1.71%，品位為1.14%，而且Mo的綜合回收指標(biāo)較差。

由圖5可知，當(dāng)?shù)V漿濃度從5%增加到20%，銅精礦中Mo品位保持在1.50%，回收率則從13.56%降至10.63%而后上升至14.67%，Cu品位從27.32%提高至28.18%而后降低至22.79%，回收率從92.17%降至82.89%。當(dāng)?shù)V漿濃度10%時(shí)，Cu回收率為91.53%，品位為28.15%；Mo品位為1.10%，回收率為10.63%。當(dāng)?shù)V漿濃度12.5%時(shí)，Cu品位達(dá)到峰值為28.18%，回收率為90.68%，比礦漿濃度為10%時(shí)，Cu回收率高0.85%，品位低0.03%。綜合考慮，確定礦漿濃度為10%。在增大礦漿濃度時(shí)，不論是浮選銅還是浮選鉬，其品位都是先上升后下降，推測(cè)是超聲波處理脫去了銅、鉬礦物顆粒表面吸附的捕收劑，輝鉬礦本身可浮性好，從而增大了銅鉬之間的可浮性差異。

3.3 超聲功率對(duì)銅鉬分離的影響

超聲功率對(duì)銅鉬分離的影響試驗(yàn)條件為：脫藥劑5 kg/t，礦漿濃度10%，改變超聲功率，超聲處理時(shí)間20 min，礦漿pH=10，磨礦細(xì)度<0.74 mm占比66.7%，石灰用量450 g/t，水玻璃用量1 kg/t，2＃油30 g/t，YC 70 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見圖6和圖7。

圖6 超聲功率對(duì)人工混合礦鉬浮選的影響Fig.6 Influence of ultrasonic power on molybdenum flotation in the artificial mixed ore

圖7 超聲功率對(duì)人工混合礦銅浮選的影響Fig.7 Influence of ultrasonic power on copper flotation in the artificial mixed ore

由圖6可知，當(dāng)超聲功率從500 W增至2 000 W時(shí)，鉬精礦中Mo品位保持22.50%，回收率從94.09%增加至95.95%，Cu品位從5.37%降低至1.31%而后趨于平穩(wěn)，回收率從6.74%降低至1.73%。當(dāng)超聲功率達(dá)到2 000 W時(shí)，Mo回收率達(dá)到峰值95.95%，Mo品位為22.19%；Cu回收率為1.73%，品位為1.31%。

由圖7可知，隨著超聲功率從500W增至2000W，銅精礦中Mo品位一直保持0.15%，回收率從6.28%降低至4.05%，Cu品位從11.32%上升至11.88%而后趨于平穩(wěn)，回收率從93.28%上升至98.27%。當(dāng)超聲功率達(dá)到2 000 W時(shí)，Cu回收率達(dá)到峰值98.27%，品位為11.88%；Mo的品位為0.15%，回收率為4.05%。綜合考慮，確定超聲功率為2 000 W。在增大超聲功率時(shí)，銅、鉬浮選過程中的回收率呈正向增長，品位變化率小，這是由于超聲波擴(kuò)大了銅、鉬礦物的可浮性差異，促進(jìn)了銅、鉬礦物的浮選分離效果，提高了回收率。

3.4 MT-1用量對(duì)銅鉬分離的影響

MT-1用量對(duì)銅鉬分離的影響的試驗(yàn)條件：礦漿濃度10%，超聲功率2 000 W，超聲處理時(shí)間20 min，礦漿pH=10，磨礦細(xì)度<0.74 mm占比66.7%，石灰用量450 g/t，水玻璃用量1 kg/t，2＃油30 g/t，YC 70 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖8和圖9。

圖8 MT-1對(duì)人工混合礦鉬浮選的影響Fig.8 Effect of MT-1 on molybdenum flotation in the artificial mixed ore

圖9 MT-1的用量對(duì)人工混合礦銅浮選的影響Fig.9 Effect of MT-1 on copper flotation in the artificial mixed ore

由圖8可知：當(dāng)MT-1從0增加到90 kg/t時(shí)，鉬精礦中Mo品位從22.17%提高至22.37%而后下降至21.59%，回收率從92.51%增加至96.13%而后降低至91.26%，Cu品位從7.39%降低至1.21%而后趨于平穩(wěn)，回收率從4.77%降低至1.59%。當(dāng)MT-1用量為50 kg/t時(shí)，Mo的回收率達(dá)到峰值96.13%，Mo品位為22.31%；Cu的回收率為1.59%，品位為1.21%。

由圖9可知，隨著MT-1用量從0增加到90 kg/t，銅精礦中Mo品位從0.17%下降至0.14%后上升至0.26%，回收率從5.92%降低至3.87%后再上升至9.16%，Cu品位從10.86%上升至11.89%而后趨于平穩(wěn)，回收率從90.27%上升至98.41%。當(dāng)MT-1用量為50 kg/t時(shí)，Cu回收率達(dá)到峰值98.41%，Cu品位為11.89%；Mo回收率為3.87%，品位為0.14%。故綜合考慮，確定MT-1用量為50 kg/t。MT-1用量過大時(shí)，銅鉬分離的過程中，銅的回收率持續(xù)降低，鉬的回收率先上升后下降，這是由于MT-1藥劑在浮選過程中會(huì)產(chǎn)生氣泡，隨著用量增大，氣泡也愈多，導(dǎo)致鉬精礦中黃銅礦的夾帶增多，鉬的品位降低，銅精礦回收率損失明顯，不利于銅鉬的選擇性浮選分離。

3.5 實(shí)際礦石浮選試驗(yàn)

實(shí)際礦石試驗(yàn)工藝流程如圖10所示。

圖10 實(shí)際礦石銅鉬分離浮選試驗(yàn)工藝流程Fig．10 Actual ore copper molybdenum flotation test process

礦樣用量為1 000 g，磨礦濃度為66.7%，礦漿pH=10.0，調(diào)整劑石灰用量為450 g/t，水玻璃用量為1 000 g/t，YC藥劑+丁基黃藥用量為160 g/t+50 g/t，2＃油30 g/t，磨礦細(xì)度試驗(yàn)表明，<0.074 mm占比為77.2%獲得的混合銅鉬精礦指標(biāo)較好，此時(shí)混合精礦鉬品位為2.96%，鉬回收率87.44%，銅品位0.76%，銅回收率92.77%。

銅鉬分離浮選條件為：銅鉬混合精礦濃縮至礦漿濃度為10%，超聲功率為2 000 W，超聲處理時(shí)間為20 min，礦漿pH=9，煤油用量為80 g/t，2＃油用量為15 g/t，硫化鈉用量為300 g/t，獲得最終鉬精礦Mo品位為22.19%，作業(yè)回收率為95.95%，鉬總回收率83.90%；銅精礦Cu品位為11.88%，作業(yè)回收率為98.27%，銅總回收率91.16%，較好地進(jìn)行了銅鉬分離。

4 結(jié) 論

純礦物試驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用超聲波處理可以有效實(shí)現(xiàn)黃銅礦與輝鉬礦的分離。

1）實(shí)際礦石分選表明在磨礦濃度為66.7%，礦漿pH=10.0，石灰用量為450 g/t，水玻璃用量為1 kg/t，YC藥劑+丁基黃藥用量為160 g/t+50 g/t，2＃油為30 g/t，磨礦細(xì)度<0.074 mm占比為77.2%時(shí)，獲得的混合銅鉬精礦指標(biāo)較好，此時(shí)混合精礦鉬品位為2.96%，鉬回收率87.44%，銅品位0.76%，銅回收率92.77%。

2）經(jīng)超聲處理后進(jìn)行銅鉬分離，礦漿濃度為10%，超聲功率為2000 W，處理時(shí)間為20 min，礦漿pH=10，煤油用量為80 g/t，2＃油用量為15 g/t，硫化鈉用量為300 g/t，獲得最終鉬精礦Mo品位為22.19%，作業(yè)回收率為95.95%，鉬總回收率83.90%；銅精礦Cu品位為11.88%，作業(yè)回收率為98.27%，銅總回收率91.16%，較好地進(jìn)行了銅鉬分離。