某含細粒隱晶質(zhì)鱗片狀石墨的硫化鉬礦石的浮選試驗及產(chǎn)品方案研究

李 潔，王重陽，向 虹，孫志勇，翟旭東，寧新霞

(西北有色地質(zhì)研究院，陜西 西安 710054)

0 引言

自然界中許多鉬礦石和銅鉬礦石與石墨、有機碳等共生，石墨呈鱗片狀結(jié)晶，本身密度小，疏水性強，大多數(shù)小鱗片狀石墨可浮性比輝鉬礦還好，石墨與輝鉬礦的浮選分離十分困難，因此在有石墨生成的鉬礦床中，經(jīng)選礦富集的鉬精礦中大多數(shù)含有石墨。在礦石中含有與輝鉬礦含量相當(dāng)甚至更高的石墨時，采用常規(guī)浮選方法得到合格鉬精礦的幾率很小，甚至當(dāng)?shù)V石中石墨的含量遠低于輝鉬礦時，也會對鉬精礦的品位產(chǎn)生一定的影響;內(nèi)蒙古白乃廟銅［1］鉬礦石中僅含0.005%的小鱗片狀石墨，經(jīng)磨碎、粗選精選后得到含鉬44%左右的鉬精礦含碳高達4.48%，碳富集近900 倍。由此可見鉬礦石中石墨對選礦的影響。

本研究所采用的礦石為國內(nèi)某大型鉬礦，在選礦試驗過程中發(fā)現(xiàn)在原礦石中所含的微量的細粒石墨碳對選礦試驗指標(biāo)造成了很大的影響，為此展開了一系列的試驗研究工作，并提出了解決的方案。

1 礦石性質(zhì)

原礦多元素分析見表1，原礦鉬物相分析見表2。

表1 原礦多元素分析結(jié)果

表2 原礦鉬物相分析結(jié)果

礦石含鉬0.12%，含硫0.64%，礦石中的金屬礦物主要是輝鉬礦、黃鐵礦、褐鐵礦、閃鋅礦，脈石礦物主要為石英、鉀長石、斜長石、絹云母-白云母、黑云母;輝鉬礦平均含鉬59.772%;輝鉬礦的粒度較細，粒度范圍0.001 mm ×0.005 mm～0.23 mm × 0.57 mm，以 細 粒 為 主，占77.51%，其次為中粒和微粒，分別占12.37%和8.53%，粗粒很少，小 于0.04 mm 占64.49%。因此對于該礦石而言，要使其中的鉬礦物達到單體解離，需要進行細磨;試驗樣中硫化相占96.77%;用選礦樣品所磨制的砂光片中鏡下見到了石墨碳，其含量小于0.01%。

2 選礦試驗

2.1 常規(guī)選礦試驗

試驗采用常規(guī)的選鉬藥劑［2-3］，水玻璃作為調(diào)整劑，柴油作捕收劑，2#油作起泡劑，進行以下試驗:

2.1.1 磨礦細度試驗

磨礦細度試驗結(jié)果見圖1。

圖1 結(jié)果顯示，磨礦細度達到-200 目90%以上時尾礦鉬品位才有下降的趨勢，精礦鉬品位也是在細磨的條件下較高，這一結(jié)果符合礦石性質(zhì)中輝鉬礦嵌布粒度的特點。

2.1.2 閉路試驗

在不同磨礦細度條件下，采用常規(guī)藥劑進行閉路試驗，試驗結(jié)果見表3。

由試驗結(jié)果可知:無論采用哪種磨礦細度和試驗流程，鉬精礦品位均達不到合格產(chǎn)品的要求，而尾礦的損失率，則隨磨礦細度的增加而減低，但最高回收率也只有75.60%。

2.2 提高試驗指標(biāo)試驗

對于該礦石而言提高試驗指標(biāo)需要關(guān)注兩個問題［4］，一是尾礦品位的降低，二是精礦品位的提高，為此進行的一系列的試驗表明，將大用量的水玻璃加入磨機與礦石一起磨礦，可取到較好的效果，試驗結(jié)果見表4。

表4 水玻璃添加方式試驗結(jié)果

由結(jié)果可知:采用該方法，鉬回收率和品位同時提高。

2.2.1 加入磨機的水玻璃用量試驗

試驗結(jié)果見圖2。由試驗結(jié)果可知:加入磨機的水玻璃量以1 000 g/t為宜。

2.2.2 粗選水玻璃用量和添加方式的磨礦細度試驗對比

所采用的方式有2 種，一是200 g/t 水玻璃在粗選作業(yè)添加，二是1 000 g/t 水玻璃在磨機添加，試驗結(jié)果見圖3。

圖2 加入磨機的水玻璃用量對精礦和尾礦鉬品位的影響

由試驗結(jié)果可知:將1 000 g/t 水玻璃加入磨機，各項試驗指標(biāo)均有顯著提高，而且磨礦細度越細，提高的幅度越大，在-200 目93%的磨礦細度時，尾礦中的鉬的損失率可降低至20%以下，但鉬粗精礦的品位還可保持在8%以上，試驗指標(biāo)較為理想。

2.2.3 精選水玻璃用量試驗

水玻璃的用法和用量對該礦石有非常顯著的影響，為了保證精礦的品質(zhì)，對精選的水玻璃用量也進行了考察，試驗的條件為磨礦細度-200 目93%，1 000 g/t水玻璃加入磨機，加柴油和2#油粗選，粗精礦加巰基乙酸鈉、磷諾克斯和水玻璃精選，精選的段數(shù)為4 段，前2 段的藥劑用量相同，后2 段的藥劑用量減半，水玻璃用量對試驗結(jié)果的影響如圖4。

圖3 不同磨礦細度時水玻璃添加方式對試驗指標(biāo)的影響

圖4 精選水玻璃用量對鉬精礦品位和回收率的影響

由試驗結(jié)果可知:水玻璃用量在450～600 g/t是試驗指標(biāo)較為理想。

2.2.4 閉路試驗

閉路試驗的磨礦細度-200 目93%，1 000 g/t水玻璃加入磨機，加柴油和2#油粗選，粗精礦加巰基乙酸鈉、磷諾克斯和水玻璃精選，中礦產(chǎn)品順序返回，試驗結(jié)果見表5。

表5 水玻璃加入磨機流程閉路試驗結(jié)果

由試驗結(jié)果可知:與表3 所列的閉路試驗結(jié)果相比，在鉬精礦品位相當(dāng)?shù)那闆r下，回收率由75.60%提高到83.74%，表明水玻璃的用法和用量對該礦石而言至關(guān)重要。

2.3 提高鉬精礦品質(zhì)的研究

經(jīng)過大量的研究表明，該礦石的精礦很難達到鉬含量大于45%的最低產(chǎn)品要求，為了尋找原因，對礦石性質(zhì)進行了深入的研究。

2.3.1 礦石性質(zhì)研究

2.3.1.1 原礦性質(zhì)研究

為了排除磨礦細度不夠?qū)V品質(zhì)的影響，對磨至-200 目90%的原礦進行了鏡下鑒定，結(jié)果表明，在該細度條件下，輝鉬礦基本解離，但約有6.26%的輝鉬礦呈針片狀包裹于脈石中，個別包裹于閃鋅礦中，因此磨礦細度不是影響試驗指標(biāo)的主要因素。在該樣品中發(fā)現(xiàn)了含量小于0.01%的石墨，石墨為≤0.001 mm 隱晶質(zhì)鱗片組成的片狀集合體。

2.3.1.2 鉬精礦性質(zhì)研究

將閉路產(chǎn)出的鉬精礦開路分成高鉬含量和低鉬含量兩個產(chǎn)品，進行產(chǎn)品檢查。

(1)主要元素分析

可能影響精礦品質(zhì)的主要元素含量分析結(jié)果見表6。

表6 鉬精礦主要元素含量分析結(jié)果 %

(2)X 衍射礦物半定量分析

對鉬品位40%左右的鉬精礦進行了X 衍射礦物半定量分析，結(jié)果見表7。

表7 X 衍射礦物半定量分析結(jié)果 %

檢查結(jié)果表明:鉬精礦中的主要雜質(zhì)是SiO2、Fe 和TC，結(jié)合對產(chǎn)品所進行的X 衍射礦物半定量分析結(jié)果分析判斷，SiO2含量高主要是指石英，F(xiàn)e含量高主要是指黃鐵礦，而TC 含量高的原因需要進一步研究查證。

(3)碳物相分析

鑒于鉬精礦中TC 含量高的情況，將精礦1 與精礦2 合并后進行了碳物相分析，分析結(jié)果見表8。

表8 鉬精礦碳物相分析結(jié)果 %

分析結(jié)果表明:鉬精礦中有5.49%是石墨碳，表明含量小于0.01%的石墨在鉬富集的同時也得到了富集。

石墨碳具有層片狀結(jié)構(gòu)，性脆易碎，在磨礦過程中極易磨細，甚至過粉碎，這些細粒的碳，由于其表面性質(zhì)獨特，在浮選過程中，一方面碳粒表面優(yōu)先吸附大量的浮選藥劑，使碳粒自身的可浮性發(fā)生變化，同時消耗大量的浮選藥劑;另一方面，碳粒也極易吸附到金屬礦物顆粒表面，影響藥劑在礦粒表面的選擇性吸附，從而使各種礦物的可浮性變得混亂，這就是通常所說的碳污染礦物表面的實質(zhì)。其次，由于礦石中不可避免地含有一定量的礦泥(包括礦石含泥和磨礦過程產(chǎn)生的礦泥)，這部分礦泥很容易與細粒的碳相互吸附或發(fā)生泥碳團聚現(xiàn)象，形成泥碳質(zhì)，使部分礦泥在礦漿中具有與細粒碳類似的行為，變得難以分散和抑制而進入泡沫。對于含泥碳較多的礦石或者在浮選過程中泥碳累積到一定量，就會使浮選過程發(fā)生變化。

從試驗現(xiàn)象觀察，在鉬精礦中沒有明顯觀察到石英狀態(tài)的礦物，但有大量的黑色、無金屬光澤的絮狀物進入閉路試驗鉬產(chǎn)品，對這部分絮狀物采用相關(guān)手段進行進行富集后取樣化驗的結(jié)果顯示，其中鉬的含量在10%～20%，這部分絮狀物如果進入鉬精礦，則影響精礦品位，進入尾礦，則影響回收率。

分析該礦石鉬精礦品位難以提高的原因可能與精礦中含有5.49%的石墨有關(guān)，并進行這方面的研究。

2.3.2 消除碳影響的試驗研究

消除碳的影響的方法，有3 種大的原則，一是選別目的礦物前除碳;二是在選別目的礦物的過程中抑碳;三是強化分散，使碳對其他礦物的表面的影響減小。

經(jīng)試驗表明:除碳后鉬精礦品位提高并不明顯，而鉬在碳中的損失較高;抑碳時鉬精礦品位也沒有明顯提高，這可能和石墨與輝鉬礦均為層狀結(jié)構(gòu)，可浮性相近有關(guān)。

對強化分散進行的大量藥劑種類試驗，結(jié)果表明采用將碳酸鈉、柴油加入磨機進行邊磨礦解離、邊分散礦泥、邊捕收鉬礦物，使石墨碳的影響盡量降低;在粗選添加磷諾克斯抑制硫化礦物，在精選添加組合抑制劑以保證鉬精礦的品位，試驗結(jié)果表明采用該藥劑組合時，鉬精礦的品位和回收率均較高。按此原則流程進行了閉路試驗，閉路試驗的磨礦細度為-200 目93%;為了增強對硫的抑制作用，對在粗選添加亞硫酸鈉［5］的流程也進行了閉路試驗考察，結(jié)果見表9。

表9 強化分散閉路試驗結(jié)果

由試驗結(jié)果可知:盡管在開路試驗中鉬的分離效果較好，但閉路試驗結(jié)果顯示，鉬精礦的鉬品位還不及大量水玻璃加入磨機的閉路試驗的結(jié)果，從對產(chǎn)品的觀察發(fā)現(xiàn)，仍有一定量經(jīng)石墨污染的脈石礦物呈黑色無金屬光澤細粒絮狀存在于精礦。

為了進一步了解影響鉬精礦品質(zhì)的原因，對兩個原則流程閉路試驗的鉬精礦進行了開路分離和鏡下鑒定，其結(jié)果見表10。

表10 鉬精礦鏡下鑒定結(jié)果

鑒定結(jié)果表明:影響鉬精礦品位的仍然是石英。

2.4 產(chǎn)品方案研究

由前述試驗結(jié)果可知:影響其品位的主要是以石英為主的脈石礦。鉬精礦中含有5.49%的石墨碳，分析認為是石墨碳污染了脈石礦物使其可浮性變好從而進入鉬精礦致使其不合格。脈石抑制劑和消除碳影響藥劑的大量試驗研究表明，采用適宜的藥劑和使用方式，可消除部分影響，但不能完全消除。

2.4.1 產(chǎn)品方案1(階梯產(chǎn)品方案)

多次開路試驗證明:在開路的條件下可以得到鉬含量大于45%的合格鉬精礦，而目前市場對鉬精礦的要求是多層次的，即使鉬精礦含量在20%左右的，也有一定的市場需求，因此可考慮對閉路試驗的產(chǎn)品進行開路分離，產(chǎn)出不同含鉬量的階梯產(chǎn)品;該產(chǎn)品方案的原則是:在閉路階段盡量提高鉬的回收率，而在開路階段靈活地產(chǎn)出不同品級的產(chǎn)品，

在磨礦細度-200 目占93%的磨礦細度條件下，用水玻璃分散礦泥，柴油作捕收劑，兩者均加入磨機;2#油做起泡劑，巰基乙酸鈉、磷諾克斯作抑制劑，進行閉路試驗，其精礦針對碳與脈石的影響采用組合抑制劑進行開路分離，試驗結(jié)果見表11。

2.4.2 產(chǎn)品方案2(選冶聯(lián)合流程)

2.4.2.1 鉬精礦的化學(xué)浸出試驗

對鉬含量為40%左右的閉路鉬精礦進行了化學(xué)浸出試驗，結(jié)果見表12。

表12 鉬精礦化學(xué)浸出試驗結(jié)果

由試驗結(jié)果可知:J-1 浸出可使鉬產(chǎn)品的品位提高到45.14%，浸出前后，重量基本不變，表明鉬的損失很小;回收率可以保證。

2.4.2.2 選冶聯(lián)合流程

按產(chǎn)品方案1 中的原則流程，進行藥劑調(diào)整，降低閉路試驗鉬的回收率，提高鉬精礦品位，使其達到40%左右，然后對其進行化學(xué)浸出，試驗結(jié)果列表13。

表13 選冶聯(lián)合流程試驗結(jié)果 %

3 結(jié)論

(1)在該礦石樣品中含鉬0.12%，發(fā)現(xiàn)了含量小于0.01%、粒度≤0.001 mm 的隱晶質(zhì)鱗片組成的石墨片狀集合體。

(2)該礦石采用常規(guī)的浮選藥劑和工藝，回收率和鉬精礦品位均較低。

(3)將大用量的水玻璃和柴油加入磨機可使鉬的回收率明顯提高，但鉬精礦達不到大于45%的合格產(chǎn)品。

(4)經(jīng)對產(chǎn)品進行研究發(fā)現(xiàn)，原礦中微量的石墨隨輝鉬礦的富集而明顯富集，同時可能污染其他礦物的表面，使鉬精礦中的石英難以抑制，造成鉬精礦品位難以達標(biāo)。

(5)脈石抑制劑和消除碳影響藥劑的大量試驗研究表明，采用適宜的藥劑和使用方式，可消除部分影響，但不能完全消除。

(6)針對該礦石特殊性而采用的先閉路得到85%以上的鉬回收率，再開路采用組合藥劑得到階梯鉬產(chǎn)品的方案可較好地解決該礦石所遇到的問題。

(7)采用選冶聯(lián)合流程可得到鉬回收率83.74%、品位45.14%的鉬精礦，很好地解決了該礦石所遇到的問題。

［1］馬 晶，張文鉦，李樞本.鉬的選礦［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2008.

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

［3］朱玉霜，朱建光.浮選藥劑的化學(xué)原理［M］.長沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社，1987.

［4］邱麗娜，戴惠新，張 旭.從某鉬老尾礦中回收鉬的試驗研究驗［J］.中國鉬業(yè)，2009，33(3):14-17.

［5］楊金林，何廷樹，王冠普，等.多金屬難選鉬礦綜合回收試驗研究［J］.有色礦冶，2005，21(1):24-26.