某細(xì)粒浸染高易浮脈石難選鉬礦選礦試驗(yàn)研究

王興榮，肖 駿，王麗娟，陳代雄，楊建文，祁忠旭

(1.西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司，西藏昌都 854000;2.湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100;3.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;4.云南蘭坪縣國(guó)土資源局，云南怒江 671400)

輝鉬礦(MoS2)作為最重要的鉬資源工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)出礦物［1］，因其晶體結(jié)構(gòu)的特性及層與層之間以分子鍵結(jié)合易斷裂形成疏水性表面，致其天然可浮性極好［2］。然而，不同產(chǎn)地的輝鉬礦在形成過程中由于受到成礦構(gòu)造、溫壓條件、與脈石礦物成分及共生關(guān)系等因素的制約，使得不同地區(qū)的鉬礦床中的輝鉬礦的賦存狀態(tài)、嵌布粒度及嵌布關(guān)系、脈石礦物的組成等均具有差異性［3～5］，而這些差異性，正是不同產(chǎn)地的鉬礦床在可選性上亦有相當(dāng)大差別的主要原因。一般而言，國(guó)內(nèi)外難選鉬礦資源主要分為三大類:高碳鎳鉬礦資源［6］、高氧化率鉬礦資源及高易浮層狀硅酸脈石鉬礦資源，其中高易浮脈石鉬礦資源的選礦研究重點(diǎn)主要在于新型抑制劑的開發(fā)及應(yīng)用上，如采用 CF －3［7］、FT［8］等新型抑制劑實(shí)現(xiàn)對(duì)高易浮脈石(滑石、云母等)的抑制，從而實(shí)現(xiàn)該類型鉬礦選礦指標(biāo)的優(yōu)化。

本試驗(yàn)研究對(duì)象為內(nèi)蒙古某大型鉬礦，該鉬礦中有價(jià)元素鉬、硫的含量為0.18%、1.03%，到了工業(yè)可回收的標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)原礦工藝礦物學(xué)分析可知，該礦屬于典型的高易浮層狀硅酸鹽脈石類的鉬礦床，其中鉬的賦存狀態(tài)主要以微細(xì)粒的輝鉬礦為主，脈石礦物主要為滑石、斜黝簾石、金云母、黑云母、石英等，并含有少量易產(chǎn)生泥質(zhì)的粘土礦物等。同時(shí)原礦中的輝鉬礦呈細(xì)小微晶或者是片狀單晶與滑石、白云母、絹云母共生，部分呈現(xiàn)出包含狀結(jié)構(gòu)及微細(xì)粒浸染狀結(jié)構(gòu)(脈石礦物中包裹)，這是影響其現(xiàn)場(chǎng)正常生產(chǎn)的穩(wěn)定性及生產(chǎn)指標(biāo)的最重要因素。該選礦自建廠投產(chǎn)以來，其現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)僅能獲得鉬精礦鉬品位11%，鉬回收率不到30%，硫精礦不到20%，且硫精礦中含鉬＞0.75%，有用金屬礦物浮選回收分離難度較大，選礦指標(biāo)較差。

1 原礦性質(zhì)

1.1 原樣的化學(xué)組成及礦物組成

原樣的多元素分析見表1。

表1 多元素分析結(jié)果 %

原樣的鉬物相分析見表2。

表2 鉬化學(xué)物相分析結(jié)果 %

原樣的主要礦物組成及相對(duì)含量見表3。

表3 原樣主要礦物組成及相對(duì)含量 %

化學(xué)多元素分析的結(jié)果表明:礦石主要的化學(xué)成分是 SiO2，占 64.47%，其次為 Fe、Al2O3、S、CaO、K2O、MgO等。S含量 1.03%，回收對(duì)象鉬含量0.18%。

鉬的物相分析結(jié)果表明，以輝鉬礦為主的硫化鉬約占88.57%左右，這即為選礦分選礦石中鉬的最大理論回收率;約有11.43%的鉬呈氧化鉬形式產(chǎn)出。

1.2 主要礦物的嵌布粒度

礦石中主要鉬的礦物粒度組成及其分布特點(diǎn)對(duì)確定磨礦細(xì)度和制訂合理的選礦工藝流程有著直接的影響。礦石中黃鐵礦與輝鉬礦關(guān)系密切，因此，在顯微鏡下對(duì)黃鐵礦、輝鉬礦的嵌布粒度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，原礦各粒級(jí)的黃鐵礦及輝鉬礦的分布率結(jié)果見表4。由表4可以看出，輝鉬礦及黃鐵礦主要以細(xì)粒嵌布為主，其中細(xì)粒級(jí)的硫化礦物或相互之間交代共生、或與脈石礦物交代共生，由于該礦物中含有大量可浮性層片狀的硅酸鹽礦物(滑石、云母等)，若想實(shí)現(xiàn)有用礦物單體解離，必須要進(jìn)行細(xì)磨作業(yè)，而細(xì)磨將不可避免地產(chǎn)生更多的泥質(zhì)，其將會(huì)惡化礦漿浮選溶液條件，所以磨礦細(xì)度及鉬硫分離再磨細(xì)度的確定是影響選礦指標(biāo)的重要因素。

表4 黃鐵礦和輝鉬礦的嵌布粒度

2 試驗(yàn)研究

2.1 原則工藝流程的確定

由原礦性質(zhì)可知，該礦中主要可回收的硫化礦物為輝鉬礦和黃鐵礦，因輝鉬礦和黃鐵礦的天然可浮性較好，同時(shí)由于原礦中有價(jià)礦物的嵌布較細(xì)，且輝鉬礦與黃鐵礦礦物呈現(xiàn)微細(xì)粒交代，所以采用鉬硫混?。f硫分離流程無論從試驗(yàn)指標(biāo)還是工藝成本和難度上較優(yōu)先浮選有更大的優(yōu)勢(shì)。

2.2 粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

由于原礦中硫化礦物嵌布細(xì)度較細(xì)，為提高有用礦物的總回收率，需采用細(xì)磨工藝，盡可能提高一段磨礦的磨礦細(xì)度，但是，在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，細(xì)磨易造成礦漿泥化程度增大。粗選磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程如圖1所示。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖1 粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

圖2 粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可看出，隨著粗選磨礦細(xì)度的增大，粗精礦中鉬總回收率的隨之提高，但粗選細(xì)磨致使礦漿中泥質(zhì)礦物增多，影響后續(xù)作業(yè)，由圖2結(jié)果可看出，當(dāng)磨礦細(xì)度大于－0.074 mm 85.63%，繼續(xù)增加磨礦細(xì)度時(shí)，粗選鉬精礦品位急劇降低，所以，最佳磨礦細(xì)度為－0.074 mm 85.63%。

2.3 粗選捕收劑種類條件試驗(yàn)

混合粗選捕收劑種類條件試驗(yàn)流程如圖3所示。所得結(jié)果見表5。

圖3 粗選捕收劑種類條件試驗(yàn)流程

表5 粗選捕收劑種類條件試驗(yàn)結(jié)果

由表5可看出，當(dāng)使用煤油作為鉬硫礦物捕收劑時(shí)，粗精礦的鉬品位及回收率高于使用乳化煤油做捕收劑時(shí)的指標(biāo)，而使用丁黃藥做捕收劑時(shí)，粗選回收率雖高，但此時(shí)夾雜了大量易浮的細(xì)粒脈石礦物，所得粗精礦品位下降，所以粗選捕收劑采用煤油最宜。

2.4 粗選抑制劑種類條件試驗(yàn)

由工藝礦物學(xué)分析可知，影響該礦選礦指標(biāo)最大的因素在于大量的細(xì)粒層狀硅酸鹽脈石及泥質(zhì)礦物在礦漿溶液中反復(fù)循環(huán)累積，造成鉬精礦產(chǎn)品雖能在開路作業(yè)中正常產(chǎn)出，而在閉路循環(huán)中因累積的易浮脈石礦物無法正常循環(huán)至尾礦之中，致使閉路作業(yè)和生產(chǎn)作業(yè)中鉬精礦產(chǎn)品品位不高，尾礦跑高。所以，為了消除易浮的細(xì)粒層狀硅酸鹽礦物的干擾，最有效的解決方法為高效、穩(wěn)定的脈石抑制劑的選擇。鉬粗選抑制劑種類條件試驗(yàn)以抑制劑種類為變量，試驗(yàn)流程如圖2所示。所得結(jié)果見表6。

表6 粗選抑制劑種類條件試驗(yàn)結(jié)果

由表6可看出，對(duì)比水玻璃、改性淀粉、CMC、GJ－1四種抑制劑，可看出，單用水玻璃時(shí)一段粗選所得粗精礦的品位和回收率均很低，而使用CM、GJ－1時(shí)一段粗選所得鉬精礦的鉬品位在4%以上，由文獻(xiàn)可知，CMC+GJ－1組合抑制劑在極少用量時(shí)即可實(shí)現(xiàn)高效脫除鋅精礦的細(xì)粒層狀硅酸鹽礦物［9］，由于GJ－1為高分子有機(jī)抑制劑，兼具了絮凝、助慮的效果，在較少用量下即可實(shí)現(xiàn)對(duì)易浮的滑石、粘土質(zhì)的抑制。從表6可看出，當(dāng)CM+GJ－1用量為80 g/t+10 g/t時(shí)，一段粗選的產(chǎn)率只有1.5%，但粗選鉬品位達(dá)到了4.7%以上，同時(shí)其回收率比單用CMC或GJ－1要高，所以粗選最適抑制劑組合為CMC+GJ－1，使用CMC+GJ－1組合抑制劑對(duì)該礦樣中細(xì)粒的硅酸鹽脈石較常規(guī)的水玻璃更有高效性，且具有用量極少、不影響后續(xù)分離作業(yè)的優(yōu)勢(shì)。

2.5 粗選組合抑制劑用量條件試驗(yàn)

粗選組合抑制劑CMC+GJ－1用量條件試驗(yàn)流程如圖2所示，所得結(jié)果見表7。

表7 粗選抑制劑用量條件試驗(yàn)結(jié)果

2.6 鉬硫分離再磨細(xì)度條件試驗(yàn)

鉬硫分離給礦為鉬硫混浮閉路精礦，鉬硫混合精礦含鉬5.3%左右，該混合精礦在光鏡下查看發(fā)現(xiàn)了大量的細(xì)粒的輝鉬礦－黃鐵礦連生體，所以，為獲得達(dá)合格品位的鉬精礦，必須對(duì)混合精礦進(jìn)行再磨，再磨磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)如圖4所示，所得結(jié)果如圖5所示。

圖4 鉬硫分離再磨細(xì)度試驗(yàn)流程

由圖5可看出，隨著再磨細(xì)度的增大，鉬硫分離經(jīng)一粗兩掃后所得的硫精礦中鉬含量明顯降低，當(dāng)再磨細(xì)度達(dá)－0.038 mm 92.89%時(shí)，硫精礦中的鉬互含達(dá)到了0.4%以下，綜合考慮選礦成本，最優(yōu)再磨磨礦細(xì)度為－0.038 mm 92.89%。

圖5 鉬硫分離再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

2.7 全流程閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖6所示。試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

3 結(jié)論

1.該礦石主要可回收的金屬礦物為輝鉬礦和黃鐵礦，有價(jià)元素鉬、硫的含量為0.18%、1.03%，達(dá)到了工業(yè)可回收的標(biāo)準(zhǔn)。通過工藝礦物學(xué)分析可知，該礦屬于高易浮脈石類的鉬礦床，其中鉬的賦存狀態(tài)主要以微細(xì)粒的輝鉬礦為主，脈石礦物主要為滑石、斜黝簾石、金云母、黑云母、石英等，并含有少量易產(chǎn)生泥質(zhì)的粘土礦物。同時(shí)原礦中的輝鉬礦呈細(xì)小微晶或者是片狀單晶與滑石、白云母絹云母共生呈包含狀結(jié)構(gòu)及微細(xì)粒浸染狀結(jié)構(gòu)，這對(duì)選礦流程的確定和選礦指標(biāo)有較大的影響。

2.研究確定了鉬硫混浮—鉬硫分離的工藝流程，其中鉬硫混浮作業(yè)中使用煤油作為粗選捕收劑，對(duì)于原礦中易浮的層狀硅酸鹽脈石礦物對(duì)浮選作業(yè)穩(wěn)定性的影響，使用CMC+GJ－1作為抑制劑，具有良好的抑制效果。

3.全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果表明，在合理的工藝流程及藥劑制度下，可得到遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果，全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果指標(biāo)為:鉬精礦含鉬32.150%、含硫 35.17%，鉬精礦中鉬回收率達(dá)61.120%;硫精礦中含鉬0.550%、含硫39.420%，硫精礦中硫回收率為64.415%。

圖6 全流程閉路試驗(yàn)流程

［1］ 戴新宇，周少珍.我國(guó)鉬礦石資源特點(diǎn)及其選礦技術(shù)進(jìn)展［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2010，(6):28 －32.

［2］ 湯雁斌.國(guó)內(nèi)外鉬礦選礦技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新［J］.銅業(yè)工程，2010，(1):29 －32.

［3］ 付治國(guó)，李濟(jì)營(yíng)，甕紀(jì)昌，等.東溝特大型鉬礦床礦石物質(zhì)組成及選礦新工藝［J］. 中國(guó)鉬業(yè)，2006，(1):15－19.

［4］ 原蓮肖，李潔，李英，等.鱗片狀輝鉬礦的嵌布特征及對(duì)選礦效果的預(yù)測(cè)［J］. 礦冶工程，2010，30(4):50－53.

［5］ 徐引行，萬宏民.汝陽某鉬礦石鉬的選礦試驗(yàn)研究［J］.有色金屬(選礦部分)，2009，(4):8 －11.

［6］ 陳代雄，唐美蓮，薛偉，等.高碳鎳鉬礦可選性試驗(yàn)研究［J］.湖南有色金屬，2006，22(6):9 －12.

［7］ 賀春明，劉啟生.上房溝礦區(qū)高滑石型鉬鐵礦石選礦工藝探討［J］. 中國(guó)礦山工程，2006，35(1):19－22.

［8］ 趙平，邵偉華，常學(xué)勇，等.上房溝滑石型鉬礦中試試驗(yàn)研究報(bào)告［R］.鄭州:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，2007.

［9］ 潘高產(chǎn)，盧毅屏.CMC和古爾膠對(duì)滑石浮選的抑制作用研究［J］. 有色金屬(選礦部分)，2013，(2):74－78.