內(nèi)蒙古某鉬礦石選礦優(yōu)化試驗研究

張衛(wèi)星，趙冠飛，郭靈敏，解振朝

1長沙礦冶研究院有限責任公司 湖南長沙 410006

2江西理工大學資源與環(huán)境工程學院 江西贛州 341000

鉬 是重要的戰(zhàn)略資源，廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電氣、電子技術(shù)、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。隨著國際市場上鉬金屬需求量的增加，鉬金屬的價格也節(jié)節(jié)攀升，從而帶動了鉬礦資源的蓬勃發(fā)展[1]。而國內(nèi)鉬礦山礦石性質(zhì)卻日趨復雜，貧化現(xiàn)象嚴重，難以獲得合格的鉬精礦產(chǎn)品。為滿足國內(nèi)對鉬礦的長期需求，相關(guān)單位已將難選礦石的回收利用提上了日程，合理開發(fā)鉬資源成為選礦領(lǐng)域的重要研究課題[2-3]。

輝鉬礦由于其獨特的層狀結(jié)構(gòu)而具有良好的天然可浮性，甚至礦物表面只需裸露 1%，就能順利上浮。因而合適的浮選捕收劑與起泡劑對輝鉬礦的浮選起著十分重要的作用。劉慧南等人[4]針對陜西某難選鉬礦石，以水玻璃+石灰+BK510 為抑制劑、煤油+柴油為捕收劑、BK340 為輔助捕收劑、2 號油為起泡劑進行浮選，獲得了鉬品位為 47.56%、回收率為86.78% 的鉬精礦。輝鉬礦常用浮選工藝有優(yōu)先浮選和混合浮選等，且輝鉬礦硬度低，選別過程中磨礦細度不易控制，需調(diào)節(jié)合適的磨礦參數(shù)，方可獲得更優(yōu)的鉬精礦指標。輝鉬礦浮選時適宜采用階段磨礦：對粗選所產(chǎn)生的含有大量連生體的粗精礦進行再磨，使之充分解離，并進行多次精選[5]。邵輝等人[6]針對湖北某貧細鉬礦石開展一系列研究工作，采用階段磨選流程對該礦石進行了選礦試驗研究，最終獲得品位為51.08%、回收率為 85.92% 的鉬精礦。

內(nèi)蒙古某鉬礦石主要產(chǎn)出為硫化型輝鉬礦，目前礦石中鉬礦物分布極不均勻且選礦工藝流程復雜，導致選廠每個工作日的選礦回收率相差較大，選礦指標波動頻繁；礦石單體解離度更差，且品位貧化，導致鉬精礦總體指標下降；浮選過程中會出現(xiàn)大泡，甚至跑槽現(xiàn)象，其中的礦泥夾帶在精選段浮選作業(yè)中不斷累積，導致鉬精礦品位不斷降低，嚴重影響鉬浮選回收。通過優(yōu)化浮選藥劑和浮選工藝對該礦石進行系統(tǒng)的選礦試驗研究，為獲得更好的回收指標提供指導依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

礦石樣品為選礦廠采集的球磨機皮帶給礦樣及磨礦產(chǎn)品樣，其化學成分分析結(jié)果如表 1 所列，樣品中鉬的物相分析結(jié)果如表 2 所列，樣品的 X 射線衍射分析結(jié)果如圖 1 所示。

表1 原礦化學多元素分析結(jié)果Tab.1 Chemical multi-element analysis results of raw ore %

表2 鉬物相分析結(jié)果Tab.2 Analysis results of molybdenum phase %

圖1 原礦樣品的 X 射線衍射分析圖譜Fig.1 X-ray diffraction analysis spectra of sample of raw ore

由表 1、2 可以看出：原礦中鉬含量為 0.175%，其他有價金屬含量很低；主要脈石成分為 SiO2、Al2O3和 K2O，CaO、MgO、Na2O 含量低，有害雜質(zhì)P、As 含量很少。原礦中鉬以硫化鉬為主，分布率為98.28%，這類硫化鉬即輝鉬礦是選礦回收的主要對象，回收全部輝鉬礦理論上可獲得近 98.28% 的鉬收率；少量鉬以鉬鎢鈣礦類礦物存在，其分布率均在0.58% 左右；鉬華中鉬的分布率為 1.14%，反映鉬氧化程度低。

由圖 1 可以看出，原礦中鉬礦物主要為輝鉬礦，其他金屬硫化物以黃鐵礦為主；脈石礦物主要為石英、鉀長石、白云母 (包括絹云母)，其次為高嶺石等。

2 試驗結(jié)果及討論

由于礦石性質(zhì)的變化，選礦廠生產(chǎn)指標近期出現(xiàn)了大幅度的波動。從現(xiàn)場工藝試驗著手，探索目前影響該選礦生產(chǎn)技術(shù)指標的主要因素，并在此基礎上開展優(yōu)化試驗，分別在鉬礦浮選粗選段、鉬礦中礦再磨分級、鉬礦浮選分離精選段完善優(yōu)化方案，為高效回收利用鉬礦資源提供可靠的技術(shù)支撐。

胡志強等人[7]以蒙古國某斑巖型銅鉬礦石為研究對象，采用新型特效捕收劑 BKAP 替代 MX，且對現(xiàn)場工藝開展優(yōu)化試驗研究，獲得的銅鉬混合精礦中銅鉬回收率均大幅提高。肖駿等人[8]針對某大型鉬礦的礦石特性進行了選礦工藝和產(chǎn)品方案優(yōu)化研究，新工藝流程在原礦含鉬 0.34% 的條件下，得到品位為 58.33%、回收率為 43.26% 的鉬精礦 1，品位為47.05%、回收率 51.53% 的鉬精礦 2，相比于現(xiàn)場指標有了較大的提高。楊秀水[9]針對福建某低品位銅鉬多金屬礦，確定了硫化礦混合浮選—混合精礦再磨—銅鉬與硫分離—銅鉬分離的選礦工藝流程，在優(yōu)化藥劑制度后，全流程閉路試驗獲得回收率達 80.26% 的鉬精礦。

2.1 現(xiàn)場工藝閉路試驗

現(xiàn)場工藝處理含鉬礦石時，粗選段采用兩粗兩掃預選精礦流程，精選段采用預粗精礦再磨分離三精兩掃流程，以此進行閉路試驗。試驗中，使用煤油作為捕收劑，2 號油作為起泡劑，巰基乙酸鈉作為硫化物抑制劑。試驗結(jié)果如表 3 所列。

由表 3 可知，閉路試驗可獲得品位為 30.63%、回收率為 78.73% 的鉬精礦。但試驗過程中，也暴露出目前現(xiàn)場工藝粗選段循序返回的弊端，主要表現(xiàn)在：由于預精尾礦及掃一中礦返回粗一作業(yè)，大量礦泥會惡化易浮目的礦物的可浮性，導致細粒鉬礦物浮選速度變慢，選擇性變差，回收率降低，不斷貧化粗精礦品位。為此，若要提高選礦指標，可從藥劑制度、流程結(jié)構(gòu)等方面降低礦泥的負面影響。

2.2 鉬選礦粗選段優(yōu)化試驗

鑒于現(xiàn)場工藝流程閉路試驗所得選礦指標不理想，為提高選鉬指標，擬從新藥劑、中礦再磨位置和流程對比等方面對粗選段進行優(yōu)化試驗。粗選段鉬礦選別藥劑優(yōu)化試驗流程如圖 2 所示。

圖2 粗選段藥劑優(yōu)化條件試驗原則流程Fig.2 Principle process flow of reagent optimization conditional test in roughing section

試驗結(jié)果分析過程中，除了考慮品位和回收率，還引進選礦效率指標。選礦效率E是表示選別過程效果好壞的綜合指標，其計算公式為

式中：α為原礦品位；β為精礦品位；θ為尾礦品位；βx為目的選別礦物中有用成分的含量。

2.2.1 捕收劑種類試驗

擇優(yōu)選擇合適的捕收劑能更好地回收輝鉬礦。鐘在定等人[10]在選鉬試驗研究過程中，當粗精礦雜質(zhì)含量相當時，對比研究了捕收劑 JY18 和 YC，發(fā)現(xiàn) JY18 選別效果更好，可提高鉬粗選回收率約 4 個百分點。為找尋取代煤油類危化品用于鉬礦選別，固定磨礦細度為 -0.074 mm 占 65%，采用 2 號油為起泡劑，進行了捕收劑種類條件試驗。試驗流程如圖 2 所示，試驗結(jié)果如圖 3 所示。

由圖 3 可知，在各捕收劑用量相當?shù)臈l件下，采用 CYSM-2 獲得的回收率和選礦效率最高，此時試驗指標更好，鉬粗精礦品位為 2.68%，回收率為 82.27%，選礦效率為 76.87%。CYSM-2 的質(zhì)檢特性，密度為 0.85 g/cm3(20 ℃)，閃點為 181 ℃；煤油質(zhì)檢特性，密度為 0.80 g/cm3(20 ℃)，閃點為 45℃?？梢姡珻YSM-2 閃點高，可作為煤油這類?；返陌踩娲?。

圖3 捕收劑種類試驗結(jié)果Fig.3 Results of test for collector type

2.2.2 起泡劑種類試驗

起泡劑所形成泡沫的理化性質(zhì)對輝鉬礦浮選效果影響甚大。徐秋生等人[11]通過大量試驗研制出了一種新型 JM-208 起泡劑。該藥劑是根據(jù)同系原理篩選研制出的復合型脂肪醇類起泡劑，可完全替代傳統(tǒng)起泡劑 2 號油，提高選鉬回收率 1 個百分點以上，并降低烴油用量 8%。

為考查起泡劑種類對粗精礦鉬品位和回收率的影響，固定磨礦細度為 -0.074 mm 占 65%，采用煤油作捕收劑，進行了起泡劑種類條件試驗。試驗結(jié)果如圖4 所示。

圖4 起泡劑種類試驗結(jié)果Fig.4 Results of test for foaming agent

由圖 4 可知，在起泡劑用量相當?shù)臈l件下時，采用 CYFM 時可獲得較好的選鉬指標。從選礦效率上看，CYFM 可作為起泡劑 2 號油的替代品，更適用于含泥量大的微細粒級硫化礦的選別。

2.2.3 新藥劑 CYFM-2 和 CYFM 組合用量試驗

當單獨考慮新型起泡劑 CYFM 對粗選段鉬礦選別效果時，前期通過試驗探索了 CYFM 用量為 24、36、48 和 60 g/t 時的選別效果，發(fā)現(xiàn)當 CYFM 用量為 48 g/t，鉬粗精礦能獲得更好的回收率和選礦效率。因此，固定 CYFM 用量為 48 g/t，同時繼續(xù)考察新藥劑 CYFM-2 用量對鉬粗精礦浮選指標的影響。試驗結(jié)果如圖 5 所示。

圖5 CYFM-2 和 CYFM 組合用量試驗結(jié)果Fig.5 Results of test for combined amount of CYFM-2 and CYFM

由圖 5 可知，采用新藥劑 CYSM-2 與 CYFM 組合進行兩粗作業(yè)，較適宜的用量為 (60+48) g/t。

2.2.4 中礦再磨閉路試驗

粗選段富集的粗精礦可作為精選段的預選精礦，流程中預選精礦Ⅰ表示第一批次的粗選精礦選別后所得的精礦產(chǎn)品，預選精礦Ⅱ表示第二批次粗選精礦精選后的產(chǎn)品。粗選作業(yè)閉路對比試驗流程如圖 6 所示，試驗結(jié)果如表 4 所列。

表4 不同條件下粗選段閉路試驗結(jié)果Tab.4 Closed-circuit test results in roughing section at various conditions %

圖6 粗選段閉路工藝流程Fig.6 Closed-circuit process flow in roughing section

試驗結(jié)果表明：中礦不再磨而采用循序返回，礦泥惡化了粗選作業(yè)的效果，導致粗精礦品位降低；與中礦再磨脫泥工藝相比，中礦不再磨工藝品位低0.38 個百分點，回收率低 3.76 個百分點。可見，采用中礦再磨脫泥工藝適宜處理含泥量大的礦石。

2.3 鉬選礦精選段優(yōu)化試驗

現(xiàn)場精選段入選鉬品位為 15% 左右，而生產(chǎn)出高品位鉬精礦需繼續(xù)富集提純。為此，采用現(xiàn)場粗精礦進行抑制劑遴選和粗精礦再磨等精選段優(yōu)化試驗。

2.3.1 抑制劑種類試驗

抑制劑可以在脈石礦物表面形成親水薄膜，提高礦物表面的水化性，削弱捕收劑在脈石礦物表面的吸附活性，獲得更好的鉬精礦選別指標?？到ㄐ鄣热薣12]研究了金堆城鉬業(yè)選鉬過程中抑制劑的種類對選別指標的影響，發(fā)現(xiàn)在保證鉬精礦回收率的前提下，YM 系列藥劑相比于對環(huán)境危害較重的磷諾克斯抑制劑抑鉛效果更好?？疾椴煌N類的抑制劑對鉬硫分離效果，固定再磨細度 -0.038 mm 占 90%，進行了抑制劑遴選試驗。試驗原則流程如圖 7 所示，試驗結(jié)果如圖 8 所示。

圖7 抑制劑種類試驗流程Fig.7 Process flow of test for inhibitor type

圖8 抑制劑種類試驗結(jié)果Fig.8 Results of test for inhibitor type

試驗結(jié)果表明，從抑制劑效果來看，巰基乙酸鈉作用較好，獲得的鉬精礦品位與回收率都更高。

2.3.2 粗精礦再磨試驗

對精選段粗精礦進行了再磨分離后三精兩掃作業(yè)的閉路試驗，試驗結(jié)果如表 5 所列。

表5 粗精礦再磨閉路試驗結(jié)果Tab.5 Rough concentrate re-grinding closed-circuit test results %

閉路試驗可獲得鉬品位為 44.60% 的鉬精礦，回收率為 93.09%。表明粗精礦再磨細度達到 -0.038 mm 占 90%，即可滿足產(chǎn)出 45% 左右的鉬精礦質(zhì)量要求。

2.4 新藥劑新工藝閉路試驗

對粗選段及精選段優(yōu)化試驗，獲得處理含泥化礦較適宜的工藝及藥劑方案，即：采用 CYSM-2 作為浮鉬捕收劑，CYFM 作為起泡劑，沿用巰基乙酸鈉作鉬硫礦物分離抑制劑；粗選段采用三粗一掃預精后尾礦選擇性再磨再選流程，精選段采用再磨后分離三粗兩掃循序返回流程。為獲得新藥劑新工藝閉路試驗選鉬指標，以此方案進行了閉路試驗。試驗流程如圖 9所示，試驗結(jié)果如表 6 所列，數(shù)質(zhì)量流程圖如圖 10所示。

圖9 新工藝新藥劑閉路試驗條件及流程Fig.9 Conditions and process flow of closed-circuit test with new process and new reagent

圖10 數(shù)質(zhì)量流程圖Fig.10 Quantity and quality process flow

表6 新工藝新藥劑閉路試驗結(jié)果Tab.6 Results of closed-circuit test with new process and new reagent %

試驗結(jié)果表明，閉路試驗可獲得品位為 40.39%的鉬精礦，回收率達 87.55%。與采用現(xiàn)場工藝和藥劑制度相比 (試驗數(shù)據(jù)見表 3)，鉬精礦品位提高 9.76個百分點，回收率提高 8.82 個百分點。這說明內(nèi)蒙古某鉬礦選礦優(yōu)化試驗選別效果優(yōu)勢明顯。

2.5 CYSM-2 與煤油捕收性能對比試驗

通過吸附量測試和接觸角分析，對現(xiàn)場工藝流程中使用的捕收劑煤油與新型藥劑 CYSM-2 的捕收性能進行探索試驗。

(1) 以閉路試驗中獲得的鉬精礦為試驗對象，考察了鉬精礦、鉬精礦+煤油、鉬精礦+CYSM-2 三種體系下礦物表面的接觸角，試驗結(jié)果如表 7 所列。

表7 接觸角測試結(jié)果Tab.7 Test results of contact angle

從表 7 可以看出，加入捕收劑后，鉬精礦表面的接觸角數(shù)值增大；相對于添加煤油，加入 CYSM-2后鉬精礦表面接觸角更大。

(2) 以閉路試驗中獲得的鉬精礦為試驗對象，研究了不同 pH 值時，CYSM-2 和煤油在鉬精礦中的吸附量，試驗數(shù)據(jù)如圖 11 所示。

從圖 11 可以看出，在廣泛的 pH 值范圍內(nèi)，CYSM-2 在鉬精礦表面的吸附量更大。綜合表 7 和圖9 的數(shù)據(jù)可知，新藥劑 CYSM-2 比煤油具有更優(yōu)的捕收性能。

圖11 不同 pH 值時捕收劑在鉬精礦表面的吸附量Fig.11 Absorption amount of collector on surface of molybdenum concentrate at various pH values

3 結(jié)論

(1) 原礦中鉬以硫化輝鉬礦為主，其分布率為98.28%，鉬氧化程度低；其他有價金屬含量和有害雜質(zhì) P、As 含量很少。

(2) 試驗采用 CYSM-2 作為浮鉬捕收劑，CYFM作為起泡劑，沿用巰基乙酸鈉作鉬硫礦物分離抑制劑，粗選段采用三粗一掃預精后尾礦選擇性再磨再選流程，精選段采用再磨后分離三粗兩掃循序返回流程，可獲得品位 40.39%、回收率達 87.55% 的鉬精礦。與現(xiàn)場工藝相比，鉬精礦品位提高 9.76 個百分點，回收率提高 8.82 個百分點。

(3) 對比鉬精礦表面添加煤油和新型捕收劑CYSM-2 的接觸角和吸附量，發(fā)現(xiàn) CYSM-2 具有更優(yōu)的捕收性能。