某斑巖型銅鉬礦尾礦回水對(duì)混合浮選的影響

王　懷，鄭　曄，郝福來，宋　超

(長春黃金研究院，吉林 長春 130012)

某斑巖型銅鉬礦尾礦回水對(duì)混合浮選的影響

王懷，鄭曄，郝福來，宋超

(長春黃金研究院，吉林 長春 130012)

摘要：為分析某斑巖型銅鉬礦尾礦回水對(duì)混合浮選的影響，以回水組分為研究對(duì)象進(jìn)行了礦石中銅鉬硫礦物可浮性的研究。結(jié)果表明:回水導(dǎo)致浮選精礦產(chǎn)率增大，銅、鉬可浮性降低，硫被強(qiáng)烈抑制；回水中高濃度鈣離子和APAM的聯(lián)合作用，能有效地抑制礦石中的黃鐵礦；浮選藥劑以及APAM的累積，使浮選礦漿粘度增加，微細(xì)粒金屬礦物夾雜在絮團(tuán)之中而未能上浮。

關(guān)鍵詞：銅鉬礦；回水；可浮性；抑制

內(nèi)蒙古某低品位斑巖型銅鉬礦為我國第4大銅鉬伴生礦床，銅金屬儲(chǔ)量300萬t，鉬金屬儲(chǔ)量60萬t，目前選廠生產(chǎn)規(guī)模約為8萬t/d，每天浮選用水量20多萬噸。該礦所處地區(qū)水資源匱乏，清水每天只能供應(yīng)3000m3，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)。采用尾礦膏體工藝，在生產(chǎn)過程中直接將浮選廢水回收并循環(huán)用于生產(chǎn)，極大程度節(jié)約了選礦用水量，也避免了廢水排放污染周圍生態(tài)系統(tǒng)[1]。但浮選尾礦廢水長時(shí)間循環(huán)使用，廢水中浮選藥劑大量積存，對(duì)浮選系統(tǒng)將產(chǎn)生一些影響[2]。本文旨在研究浮選尾礦回水對(duì)混合浮選過程中不同礦物浮選特性的影響，為浮選系統(tǒng)的操作控制以及尾礦回水的正確利用提供參考和指導(dǎo)。

1試驗(yàn)樣品與試驗(yàn)設(shè)備

1.1試驗(yàn)樣品

1)試樣。試驗(yàn)所用礦石取自內(nèi)蒙古某低品位斑巖型銅鉬礦露天采場(chǎng)。礦石中礦物組成較復(fù)雜，銅礦物主要有黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦、銅藍(lán)；鉬礦物主要為輝鉬礦、鉬鉛礦；硫礦物以黃鐵礦為主；脈石礦物主要為石英、長石、白云母、高嶺土、金紅石等。

礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，銅物相分析結(jié)果見表2，鉬物相分析結(jié)果見表3。

表1　礦石主要化學(xué)多元素分析結(jié)果/%

表2　礦石銅物相分析結(jié)果/%

表3　礦石鉬物相分析結(jié)果/%

2)水樣。試驗(yàn)所用水有兩種，一種為清水(生活用水)，來自實(shí)驗(yàn)室；另一種為浮選尾礦經(jīng)深錐濃密后的返回水，取自于現(xiàn)場(chǎng)半自磨排礦端的補(bǔ)加水管路。

1.2試驗(yàn)試劑和設(shè)備

1)試劑。試驗(yàn)所用的試劑均來自于選廠和質(zhì)檢部門，主要有石灰、PJ053(復(fù)合藥劑，浮選銅礦物)、鉬友(烴油類，浮選鉬礦物)、變壓器油(烴油類，浮選鉬礦物)、2#油、水玻璃、陰離子型聚丙烯酰胺(APAM分子量800萬～1200萬)、無水氯化鈣、分析用標(biāo)準(zhǔn)試劑。

2)設(shè)備。錐形球磨機(jī)(Φ240×90)、單槽浮選機(jī)(XFD-3)、pH計(jì)、NDJ-79B數(shù)字旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、真空過濾機(jī)、電熱鼓風(fēng)式烘干箱、COD快速測(cè)定儀、紫外-可見光分光光度計(jì)(UV3000)、原子吸收光譜儀、天平、秒表。

2試驗(yàn)方法

2.1水質(zhì)分析

試驗(yàn)采用的水質(zhì)分析方法[3]主要有：pH值用pH計(jì)測(cè)定；重金屬陽離子濃度用原子吸收光譜法測(cè)定，化學(xué)需氧量COD值用COD快速測(cè)定儀測(cè)定；固體懸浮物含量按環(huán)境監(jiān)測(cè)手冊(cè)上標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定；部分藥劑濃度測(cè)定利用紫外分光光度法測(cè)定。

2.2浮選試驗(yàn)

浮選試驗(yàn)采用細(xì)度為-0.074mm占60%的礦石在3升單槽式浮選機(jī)上進(jìn)行，浮選濃度33%，浮選藥劑制度(已優(yōu)化)如下：礦漿pH=9.0(磨礦過程中添加石灰調(diào)節(jié))、鉬友15g/t、變壓器油15g/t、銅捕收劑PJ053 15g/t、起泡劑2#油15g/t。磨礦浮選所用的水質(zhì)分別為清水、浮選回水、添加金屬離子或者絮凝劑的清水，每組試驗(yàn)在相同藥劑制度、不同浮選水質(zhì)條件下進(jìn)行浮選時(shí)間試驗(yàn)，浮選試驗(yàn)流程如圖1所示。浮選產(chǎn)品分別烘干稱重，經(jīng)化驗(yàn)品位后計(jì)算回收率。

圖1　浮選試驗(yàn)流程圖

3試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1清水與回水對(duì)比試驗(yàn)

相同浮選流程以及藥劑制度條件下，清水與回水對(duì)礦石混合浮選指標(biāo)的影響見表4。清水浮選和回水浮選時(shí)礦漿粘度分別為916.9Pa·s和1195.7Pa·s。

表4　清水和回水的混合浮選指標(biāo)

分析表4可知：相同浮選時(shí)間，回水浮選的產(chǎn)率明顯大于清水浮選的產(chǎn)率。由表4可得不同水質(zhì)浮選條件下銅、鉬、硫的可浮性如圖2所示。由圖2可知：相同浮選時(shí)間，回水浮選條件下銅、鉬的回收率均低于清水浮選，回水浮選15min與清水浮選12min的銅回收率相當(dāng)，回水浮選15min與清水浮選9min的鉬回收率相當(dāng)；然而，回水浮選時(shí)硫的可浮性比清水浮選低了很多。分析表明回水浮選時(shí)銅、鉬浮選速率降低了，硫受到了較強(qiáng)的抑制。

3.2回水組分對(duì)浮選的影響試驗(yàn)

對(duì)試驗(yàn)所用清水與回水進(jìn)行水質(zhì)分析，其分析結(jié)果見表5?；瘜W(xué)需氧量COD(ChemicalOxygenDemand)是以化學(xué)方法測(cè)量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量，它與水質(zhì)中有機(jī)物的含量密切相關(guān)。銅來源于次生銅礦物的溶解，鈣以及PJ053等來自于浮選系統(tǒng)，APAM來源于膏體尾礦的沉降過程，尾礦回水中各組分在回水長期循環(huán)使用過程中逐漸累積。

圖2　不同水質(zhì)浮選條件下銅、鉬、硫的可浮性

水質(zhì)pHCODSS銅鉬鈣清水6.8610———回水8.0187320.250.16179水質(zhì)鈉SO2-4PJ053鉬友2號(hào)油APAM清水4564————回水2853094.780.560.898.47

注：表中除pH外，其它項(xiàng)目單位均為mg/L。

浮選系統(tǒng)中，銅離子作為常用硫化礦物的有效活化劑，是提高銅、鉬、硫可浮性的組分[4]。捕收劑和起泡劑的大量增加，會(huì)導(dǎo)致礦漿發(fā)粘、泡沫夾雜脈石礦物，從而使作業(yè)產(chǎn)率增加，精礦品位降低、回收率升高。因此，著重研究回水中含量異常高的組分對(duì)混合浮選的影響。清水中添加與回水中等量的鈣以及APAM，用此類水質(zhì)磨礦并進(jìn)行混合浮選，浮選指標(biāo)見表6。清水加氯化鈣浮選、清水加氯化鈣加APAM浮選時(shí)礦漿粘度分別為948.5Pa·s和1089.7Pa·s。

對(duì)比表5和表6可知，清水加氯化鈣、清水加氯化鈣加APAM條件下的浮選產(chǎn)率介于清水和回水的浮選產(chǎn)率之間，且后者產(chǎn)率的增加幅度較為明顯。由表5和表6可得不同水質(zhì)下礦石中銅、鉬、硫可浮性的規(guī)律。不同水質(zhì)對(duì)礦石中銅、鉬、硫可浮性的影響分別見圖3、圖4和圖5。

表6　添加鈣以及APAM的清水的混合浮選指標(biāo)

圖3　不同水質(zhì)對(duì)礦石中銅可浮性的影響

圖4　不同水質(zhì)對(duì)礦石中鉬可浮性的影響

圖5　不同水質(zhì)對(duì)礦石中硫可浮性的影響

對(duì)比清水與清水加氯化鈣水質(zhì)下礦石中銅、鉬、硫的可浮性：銅的可浮性幾乎沒變，鉬的可浮性有少量降低，而硫的可浮性大大降低。

工藝礦物學(xué)研究表明：銅礦物嵌布粒度較粗，37μm以上占75%、10μm以下占5%；鉬礦物嵌布粒度較細(xì)，37μm以上僅占50%、10μm以下占12%。-0.074mm占60%的細(xì)度下，-20μm的粒級(jí)產(chǎn)率占38%，銅和鉬的金屬分布率分別為33%和45%。輝鉬礦具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)以共價(jià)鍵的形式結(jié)合，而層之間則以分子鍵連接。輝鉬礦解離后非極性面稱為“面”，而將極性面稱為“棱”。因此，面棱比決定著輝鉬礦的可浮性好與壞[5]。鉬礦物微細(xì)粒級(jí)過多，面棱比大大降低，溶液中大量的游離鈣離子，會(huì)在輝鉬礦的棱面上產(chǎn)生吸附，導(dǎo)致輝鉬礦的可浮性降低。

高濃度的鈣離子對(duì)黃鐵礦有一定的抑制作用[6]，當(dāng)溶液為堿性且鈣離子濃度超過150mg/L時(shí)，抑制作用更為明顯。Gaudin等人關(guān)于鈣離子對(duì)黃鐵礦的作用研究表明[7]，鈣離子在黃鐵礦表面上的吸附密度隨溶液含氧量的增加而增大，同時(shí)鈣離子的吸附密度隨鈣離子濃度和pH值增大而增高。在堿性pH范圍內(nèi)，由于吸附的鈣離子產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，吸附在黃鐵礦表面的捕收劑可能被解吸，導(dǎo)致黃鐵礦受抑制。

對(duì)比清水加氯化鈣與清水加氯化鈣加APAM水質(zhì)下礦石中銅、鉬、硫的可浮性：銅和鉬的可浮性受到了一定程度的影響，且鉬受到的影響較銅更為明顯，而硫的可浮性進(jìn)一步大大降低。

磨礦過程中，大量的鈣離子吸附在黃鐵礦、石英、硅質(zhì)脈石以及微細(xì)粒鉬礦物的“棱”上，加入APAM后，APAM的官能團(tuán)與礦物表面的鈣離子發(fā)生鍵合作用，APAM以自身碳鏈為橋架將官能團(tuán)所吸附的礦物聚合成絮團(tuán)，而這種絮團(tuán)會(huì)無選擇地將其它礦物顆粒包裹在其中，尤其是微細(xì)粒的礦

物，這種絮團(tuán)的表觀現(xiàn)象即為礦漿粘度增加[8]。夾雜在絮團(tuán)中的微細(xì)粒金屬礦物，未能與捕收劑和起泡劑充分接觸，導(dǎo)致不能上浮。由于鈣離子在黃鐵礦上的吸附量較大，APAM聯(lián)合鈣離子可抑制黃鐵礦，同時(shí)在捕收劑之前添加APAM可使大量的粗顆粒礦物被抑制。

4結(jié)論

1)回水浮選時(shí)，浮選精礦產(chǎn)率大，銅、鉬可浮性低，硫被強(qiáng)烈抑制。實(shí)際生產(chǎn)中，浮選產(chǎn)率的增加會(huì)導(dǎo)致精選容積不足，浮選速率的降低會(huì)導(dǎo)致掃選時(shí)間的欠缺。

2)回水與清水水質(zhì)相比，回水中積累了大量的浮選藥劑，鈣離子與APAM含量非常之高，PJ053、鉬友、鈣離子和APAM濃度分別為4.78mg/L、0.56mg/L、179mg/L和8.47mg/L。

3)高濃度鈣離子可使黃鐵礦的可浮性下降，鈣離子和APAM的聯(lián)合作用，能有效地抑制礦石中的黃鐵礦。

4)清水浮選時(shí)礦漿粘度為916.9Pa·s，回水浮選時(shí)礦漿粘度為1195.7Pa·s。浮選藥劑以及APAM的累積，使浮選礦漿粘度增加，夾雜在絮團(tuán)中的微細(xì)粒金屬礦物，由于未能與捕收劑和起泡劑充分接觸，從而導(dǎo)致其未能上浮。

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Influence of backwater on bulk flotation of a porphyry copper-molybdenum ore

WANGHuai，ZHENGYe，HAOFu-lai，SONGChao

(ChangChunGoldResearchInstitute，Changchun130012，China)

Abstract:In order to analyze the influence of backwater on bulk flotation of a porphyry copper-molybdenum ore，flotation tests were carried out to study the floatability of metallic minerals in the water containing different constituents.The results showed that the concentrate yield increase dramatically，and the floatability of copper and molybdenum decline significantly under the condition of backwater flotation，however，the pyrite is strongly inhibited that the high concentrations of calcium and APAM in backwater are the main causes.The slurry viscosity tends to rise with the cumulation of flotation reagents and APAM in backwater，which lead to the loss of fine-grained minerals wrapped in floccules.

Key words：copper-molybdenum ore；backwater；floatability；inhibition

收稿日期：2015-05-12

中圖分類號(hào)：TD353

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4051(2016)04-0129-04