某鉬礦選礦工藝及產(chǎn)品方案優(yōu)化試驗(yàn)研究

肖 駿，陳代雄，楊建文，董艷紅

(湖南有色金屬研究院 復(fù)雜銅鉛鋅共伴生金屬資源綜合利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410100)

0 前言

輝鉬礦因其特有的晶體結(jié)構(gòu)及層與層之間的分子易以分子鍵斷裂形成疏水性表面的特性，使其具有較好的天然可浮性［1-2］，然而不同產(chǎn)地的鉬礦床因成礦條件、脈石種類、與其他礦物的共生關(guān)系具有一定的差異性，致使在確定鉬礦選礦工藝過程中不僅要結(jié)合實(shí)際礦石性質(zhì)(如賦存狀態(tài)、與其他金屬礦物的共伴生關(guān)系、嵌布粒度等)［3］，還需綜合考慮選礦指標(biāo)、選礦成本、產(chǎn)品方案及工藝實(shí)施的難度等多種因素［4］。對(duì)于以單一輝鉬礦為主的鉬礦，常規(guī)采用鉬硫混浮—混合精礦再磨—鉬硫分離工藝在合理的藥劑制度即可得到較優(yōu)的選礦指標(biāo)，但對(duì)于某些鉬礦中存在著輝鉬礦與脈石共生關(guān)系密切，尤其部分脈石存在于輝鉬礦層間，常規(guī)的鉬選礦工藝很難實(shí)現(xiàn)輝鉬礦與脈石礦物、黃鐵礦最大限度的分離［5］，這需要在選礦試驗(yàn)研究的過程中進(jìn)行產(chǎn)品方案及工藝流程的優(yōu)化，以獲得更優(yōu)的選礦指標(biāo)。

本試驗(yàn)研究的對(duì)象為安徽省某大型鉬礦采出的具有代表性的礦石，其主要可回收元素為Mo、S，通過工藝礦物學(xué)分析可知，其礦石中鉬的主要賦存狀態(tài)為輝鉬礦，且大部分的輝鉬礦與石英、鉀長(zhǎng)石等脈石礦物接觸嵌生，部分片徑中夾有極細(xì)粒脈石或包裹有黃鐵礦?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝為鉬硫混浮—混合精礦細(xì)磨—混合精礦鉬硫分離的工藝，選礦指標(biāo)為:鉬精礦含Mo46%，Mo 回收率86%左右，為了獲得更為優(yōu)異的選礦指標(biāo)，本研究結(jié)合礦石性質(zhì)開展了選礦工藝及產(chǎn)品方案的優(yōu)化研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦的化學(xué)成分及礦物組成

對(duì)原礦礦石進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1。原礦主要礦物組成及相對(duì)含量見表2。

表1 原礦多元素分析結(jié)果

表2 原樣主要礦物組成及相對(duì)含量

由表1、表2 可看出，該斑巖型鉬礦中主要可回收的元素為Mo、S，含量分別為0.34%、0.78%，銅含量極低，無綜合回收的價(jià)值。金屬礦物主要為輝鉬礦和黃鐵礦，而主要的脈石礦物為石英和長(zhǎng)石類的硅鋁酸鹽礦物。

1.2 鉬的賦存狀態(tài)

對(duì)原礦中的鉬進(jìn)行了物相分析，結(jié)果如表3所示。

表3 礦石中鉬的化學(xué)物相分析結(jié)果

由表3 可看出，礦石中鉬主要以硫化鉬的形式存在，其分布率為97.84%，為輝鉬礦理論回收率的最大值;氧化鉬占2.16%，在浮選過程中相對(duì)難以回收。

1.3 主要礦物的嵌布粒度

該鉬礦主要回收的目的礦物為輝鉬礦和黃鐵礦石，其粒度組成及其分布特點(diǎn)對(duì)確定磨礦細(xì)度和制定合理的選礦工藝流程有著直接的影響。為此，在鏡下對(duì)礦石中的輝鉬礦和黃鐵礦的嵌布粒度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表4 所示。

1.4 影響選礦指標(biāo)的工藝礦物學(xué)因素

該鉬礦是以輝鉬礦、黃鐵礦為主的斑巖型單一鉬礦，且鉬的氧化率極低，采用浮選法即可較好實(shí)現(xiàn)鉬硫礦物的綜合回收。通過光鏡檢測(cè)和單體解離度分析，原礦中輝鉬礦嵌布粒度不均，總體上與石英、鉀長(zhǎng)石等脈石礦物接觸嵌生。呈大顆粒產(chǎn)出時(shí)，片徑中夾有極細(xì)粒脈石或包裹有黃鐵礦，由表4 可以看出，黃鐵礦和輝鉬礦屬于中細(xì)粒嵌布分布，可預(yù)測(cè)，在浮選過程中進(jìn)入到鉬精礦的雜質(zhì)主要是這類未與輝鉬礦解離的石英、鉀長(zhǎng)石、黃鐵礦等礦物，但微細(xì)粒輝鉬礦與其他硫化物的嵌生接觸關(guān)系要弱很多，這是影響該鉬礦選礦指標(biāo)的主要因素。

表4 黃鐵礦和輝鉬礦的嵌布粒度

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 原則工藝流程的確定

由工藝礦物學(xué)分析結(jié)果可知，原礦中可回收的硫化礦物為天然可浮性較好的輝鉬礦和黃鐵礦，而脈石礦物主要為石英和長(zhǎng)石，采用浮選法可實(shí)現(xiàn)對(duì)目的元素的有效回收。該礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)流程為鉬硫混浮—混浮精礦細(xì)磨—鉬硫分離。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)再磨得到的混合精礦進(jìn)行光鏡檢查發(fā)現(xiàn)，細(xì)磨后的混合精礦中仍有部分已解離的輝鉬礦粘附于石英顆粒表面，這是由于輝鉬礦具撓性，輝鉬礦相對(duì)于石英硬度差較大，磨礦過程中可能導(dǎo)致輝鉬礦過磨。所以制約該礦選礦指標(biāo)進(jìn)一步提高的關(guān)鍵在于如何處理混合精礦中輝鉬礦與其他礦物單體解離及過磨的矛盾，由工藝礦物學(xué)分析可知，微細(xì)粒輝鉬礦與其他硫化物的嵌生接觸關(guān)系不緊密，研究擬采用對(duì)混合精礦分級(jí)，大粒的輝鉬礦-其他礦物進(jìn)入再磨—鉬硫分離作業(yè)，而細(xì)粒部分直接進(jìn)行鉬硫混浮，如此一方面避免了混合精礦中已解離的輝鉬礦過磨，同時(shí)降低了再磨作業(yè)的負(fù)荷。試驗(yàn)擬采用的原則工藝流程見圖1。

圖1 選礦原則工藝流程

2.2 鉬硫混浮條件試驗(yàn)

2.2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

鉬硫混浮磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)工藝流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表5。由表5 試驗(yàn)結(jié)果可知，鉬的回收率隨磨礦細(xì)度的增加而增加，鉬品位隨之降低，經(jīng)過一粗兩掃的尾礦隨之降低，考慮到磨礦成本，確定鉬硫混浮的磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占65%。

圖2 鉬硫混浮磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

表5 鉬硫混浮磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

2.2.2 捕收劑種類試驗(yàn)

煤油是輝鉬礦浮選最常用的捕收劑，但其有一定的消泡效果，且分散效果較差，所以常添加少量的乳化劑［6］或磁化處理［7］以提高其分散性及表面活性。同時(shí)在鉬硫浮選作業(yè)中可加入少量黃藥類捕收劑進(jìn)一步提高粗精礦中的鉬、硫的回收率。該礦鉬硫混浮捕收劑種類條件試驗(yàn)流程見圖2，固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占65%，以捕收劑種類及用量為變量，所得結(jié)果見表6。

表6 鉬硫混浮捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果 %

由表4 可看出，采用RM(乳化煤油)+丁黃藥的組合捕收劑作為該礦鉬硫混合粗選的捕收劑在相同的用量條件下得到的粗精礦鉬品位及回收率最高，且尾礦中鉬含量也最低，所以該組合為最適捕收劑。

2.2.3 調(diào)整劑碳酸鈉用量試驗(yàn)

鉬硫混浮粗選使用碳酸鈉作為礦漿調(diào)整劑，一方面可充分分散調(diào)漿，防止部分微細(xì)粒硅酸鹽脈石夾帶上浮，另一方面可調(diào)整礦漿pH 值，有利于黃鐵礦的浮選?；旌细∵x粗選作業(yè)碳酸鈉用量條件試驗(yàn)流程如圖2 所示，固定粗選捕收劑種類和用量為為:RM+丁黃藥300 g/t +20 g/t，磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占65%，以碳酸鈉用量為變量。試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 鉬硫混浮碳酸鈉用量條件試驗(yàn)結(jié)果

由圖3 可看出，隨著碳酸鈉用量的增大，鉬粗精礦中Mo 回收率呈下降趨勢(shì)，而Mo 品位先上升后降低，當(dāng)碳酸鈉用量為500 g/t，其品位達(dá)到了峰值，所以鉬硫混浮碳酸鈉最適用量為500 g/t。

2.3 鉬硫分離條件試驗(yàn)

2.3.1 鉬硫混合精礦分級(jí)與不分級(jí)浮選對(duì)比試驗(yàn)

鉬硫混浮主干流程的工藝為一粗三精三掃，在合理的藥劑制度條件下鉬硫混浮閉路試驗(yàn)得到一個(gè)含鉬15.45%，鉬回收率96.282%的鉬硫混合精礦。為了得到合格的鉬精礦產(chǎn)品，需進(jìn)行鉬硫分離作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)采用直接細(xì)磨—鉬硫分離的方式實(shí)現(xiàn)輝鉬礦與黃鐵礦的分離，分離閉路可得到一個(gè)含鉬46%，鉬回收率86%的鉬精礦產(chǎn)品。研究為了進(jìn)一步提高分離效率，減少鉬硫混合精礦中已經(jīng)解離的微細(xì)粒輝鉬礦的過磨，擬采用分級(jí)—粗粒再磨—細(xì)粒直接分離的工藝流程。鉬硫分離混合精礦分級(jí)與不分級(jí)浮選對(duì)比試驗(yàn)流程見圖4、圖5，所得結(jié)果見表7。

圖4 混合精礦不分級(jí)直接鉬硫分離流程

圖5 混合精礦分級(jí)后粗細(xì)分別鉬硫分離流程

表7 鉬硫混合精礦分級(jí)與不分級(jí)浮選對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 %

由表7 可看出，相比于不分級(jí)的條件下，分級(jí)后的粗?；旌暇V在接近的再磨細(xì)度條件下經(jīng)過一次分離粗選后可得到更高品位的鉬精礦，同時(shí)分級(jí)后所得到的總鉬精礦的回收率更高，在一段粗選所得的硫精礦中鉬含量更低，所以采用分級(jí)后粗細(xì)粒分別進(jìn)行鉬硫分離效果更好。

2.3.2 分級(jí)后粗?；旌暇V再磨細(xì)度試驗(yàn)

對(duì)分級(jí)后得到的粗?；旌暇V進(jìn)行再磨以提高粗?；旌暇V中輝鉬礦的單體解離度，再磨細(xì)度是一個(gè)很重要的參數(shù)，粗?；旌暇V再磨細(xì)度條件試驗(yàn)流程見圖6，所得結(jié)果見圖7。

圖6 粗?；旌暇V再磨細(xì)度條件試驗(yàn)流程

圖7 粗?；旌暇V再磨細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果

由圖7 可看出，隨著再磨細(xì)度的增大，硫精礦中鉬品位和回收率明顯下降，當(dāng)再磨細(xì)度達(dá)到了-0.038 mm94.65%時(shí)，硫精礦中鉬不再下降，所以分級(jí)后粗?；旌暇V再磨最適細(xì)度為-0.038 mm94.65%。

2.3.3 鉬硫分離抑制劑種類試驗(yàn)

輝鉬礦與其他硫化礦分離常使用硫化鈉作為黃銅礦、方鉛礦的抑制劑，但用量往往較大，大用量的硫化鈉易造成泡沫發(fā)粘，尾礦廢水中SS-超標(biāo)。所以進(jìn)行了鉬硫分離抑制劑種類條件試驗(yàn)，條件試驗(yàn)流程見圖7，固定再磨細(xì)度為-0.038 mm94.65%，以抑制劑種類和用量為變量，所得結(jié)果見圖8。

圖8 鉬硫分離抑制劑種類條件試驗(yàn)流程

由圖8 可看出，使用硫化鈉+巰基乙酸鈉在500 g/t+10 g/t 的條件下的分離效果與使用2 000 g/t 的硫化鈉的分離效果接近，表明少量的巰基乙酸鈉可以大幅度減少硫化鈉的用量。所以鉬硫分離抑制劑最適組合為硫化鈉+巰基乙酸鈉。

2.4 全流程閉路試驗(yàn)

在已有的條件試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上進(jìn)行了全流程閉路試驗(yàn)，全流程為鉬硫混浮—混合精礦分級(jí)—粗細(xì)粒分別進(jìn)行鉬硫分離，全流程閉路試驗(yàn)流程及藥劑制度見圖9，所得結(jié)果見表8。

表8 全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

由表8 可看出，采用如圖9 所示的流程及藥劑制度全流程閉路試驗(yàn)可得到鉬精礦1、鉬精礦2、硫精礦3 個(gè)產(chǎn)品，其中鉬精礦1 含Mo 58.328%，Mo 回收率為43.263%;鉬精礦2 含Mo 47.053%，Mo 回收率51.525%;總鉬精礦回收率達(dá)到了94.788%，較現(xiàn)有工藝鉬精礦的回收率86%提高了8.788 個(gè)百分點(diǎn);硫精礦含S 45.34%，S 回收率45.34%。該工藝流程合理，產(chǎn)品質(zhì)量良好，鉬精礦1 品位達(dá)到了58%以上，達(dá)到國(guó)家一級(jí)鉬精礦成品要求。

3 結(jié)論

(1)安徽某大型鉬礦為以輝鉬礦、黃鐵礦為主的單一鉬礦床，鉬在原礦中主要的賦存狀態(tài)為可浮性極好的輝鉬礦，但輝鉬礦在礦石中呈現(xiàn)不均勻嵌布，粗粒嵌布的鉬礦與石英接觸嵌生，常規(guī)的細(xì)磨作業(yè)使得已解離的微細(xì)粒輝鉬礦粘附在細(xì)粒的石英表面，影響鉬精礦的品位。

(2)對(duì)鉬硫混合精礦進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)后的粗粒再磨—細(xì)粒直接分離相比于常規(guī)的不分級(jí)直接鉬硫分離作業(yè)，可有效提高鉬精礦的品位，同時(shí)可減少再磨作業(yè)的處理量。

(3)少量的巰基乙酸鈉可顯著降低硫化鈉的用量，獲得較好的鉬硫分離效果。

(4)鉬硫混浮—混合精礦分級(jí)—粗細(xì)粒分別進(jìn)行鉬硫分離工藝流程，在產(chǎn)品品級(jí)及金屬回收率上相比于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的指標(biāo)均有大幅提升，為選廠下一步進(jìn)行技術(shù)改造提供了依據(jù)。

圖9 全流程閉路試驗(yàn)流程圖

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