某難選輝鉬礦可浮性的影響因素分析及新型剝片機(jī)的研制

呂子虎，衛(wèi) 敏，吳東印，劉長淼，趙登魁

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006；2.國土資源部多金屬礦評(píng)價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450006)

某難選輝鉬礦可浮性的影響因素分析及新型剝片機(jī)的研制

呂子虎1,2，衛(wèi) 敏1,2，吳東印1,2，劉長淼1,2，趙登魁1,2

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006；2.國土資源部多金屬礦評(píng)價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450006)

本文詳細(xì)研究了某滑石型難選輝鉬礦的礦物特性，運(yùn)用掃描電子顯微鏡及俄歇電子能譜分析了該輝鉬礦的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度及表面氧化程度，并討論了以上因素對(duì)其可浮性及浮選效果的影響。根據(jù)層狀礦物的晶體結(jié)構(gòu)特性及影響該輝鉬礦可浮性的影響因素，研制了一種新型剝片機(jī)，該機(jī)具有良好的剝片和磨礦作用，不但能夠保護(hù)礦物的片狀結(jié)構(gòu)，且能顯著地改善磨礦效果，應(yīng)用于該輝鉬礦精選作業(yè)，效果顯著。

輝鉬礦；可浮性；剝片機(jī)；影響因素

輝鉬礦浮選多采用階段磨礦多段選別工藝流程，首先將礦石粗磨到適當(dāng)粒度后進(jìn)行粗選，以獲得最高的鉬回收率，再對(duì)含有大量連生體的粗精礦進(jìn)行再磨多次精選，最終獲得高質(zhì)量的鉬精礦[1-3]。某難選輝鉬礦粗精礦采用一段再磨八次精選和兩段再磨四次精選流程均未獲得理想指標(biāo)的鉬精礦，為此，結(jié)合工藝礦物學(xué)研究，詳細(xì)探討了輝鉬礦的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和表面氧化對(duì)其可浮性的影響，并研制了新型剝片機(jī)，應(yīng)用于鉬精選作業(yè)，取得了預(yù)期的效果。

1 礦石礦物組成及輝鉬礦的堪布特性

試驗(yàn)樣品為某滑石型難選輝鉬礦，礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦、輝鉬礦、鎢鉬鈣礦等，脈石礦物主要有透閃石、滑石、黑云母、陽起石、石英、長石等。礦石中礦物堪布粒度很細(xì)，且各種礦物相互交織在一起。

輝鉬礦是礦石中的主要含鉬礦物，占鉬礦物的95.51%，主要呈細(xì)脈—網(wǎng)脈狀、薄膜狀產(chǎn)出，少數(shù)呈浸染狀分布于脈體附近的裂隙中。輝鉬礦主要與石英、黃鐵礦組成輝鉬礦石英細(xì)脈(圖1a)和黃鐵礦輝鉬礦石英細(xì)脈(圖1b、圖1c)，或單獨(dú)沿裂隙呈薄膜狀分布，形成純輝鉬礦細(xì)脈(圖1d)。80%以上的輝鉬礦與石英緊密共生，有毗鄰關(guān)系；輝鉬礦與磁鐵礦關(guān)系不密切，僅有少部分輝鉬礦與磁鐵礦共生(圖1e)。輝鉬礦粒度主要分布在0.074mm以下和0.1～0.25mm兩個(gè)區(qū)間，差異較大，平均粒度為0.03mm，整體顯示粒度較細(xì)，電子探針分析顯示礦石中還存在大量幾到十幾微米的輝鉬礦，更加增大了輝鉬礦的浮選難度。

礦石中主要的有害礦物——滑石，含量為11.6%，它與輝鉬礦可浮性十分相似，兩者被稱為“等可浮性礦物”。滑石主要呈細(xì)脈狀沿巖石裂縫和礦物裂隙晶粒邊緣分布，粒度較細(xì)，與方解石、螢石等礦物共生(圖1f)。

2 影響輝鉬礦可浮性的因素分析

2.1 輝鉬礦的晶體結(jié)構(gòu)

輝鉬礦的可浮性與其晶體結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)密切相關(guān)。輝鉬礦屬六方晶系，具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，晶胞內(nèi)由鉬離子組成的面網(wǎng)夾在互相平行、由硫離子組成的兩面網(wǎng)間，構(gòu)成輝鉬礦單元層(圖2)。層內(nèi)S與Mo是以共價(jià)鍵(化學(xué)鍵)緊密地結(jié)合在一起，層間為吸引力較弱的分子鍵，因而晶體極易沿其構(gòu)造層解理，露出由疏水性強(qiáng)的硫原子組成的解理面，這就是輝鉬礦晶體能夠完全理和具有天然可浮性的原因。但在層片體斷裂所暴露出來的邊部，鉬原子與硫原子之間的離子鍵，是親水的。當(dāng)輝鉬礦被細(xì)磨時(shí)，會(huì)增強(qiáng)這種“邊部效應(yīng)”，增加輝鉬礦的親水性，降低可浮性。因此，在磨礦過程中，尤其是粗精礦再磨，既要使礦物充分解離，又要避兔輝鉬礦過磨。

2.2 輝鉬礦的結(jié)晶度

晶體結(jié)構(gòu)相同的同種礦物，結(jié)晶度不同，也會(huì)對(duì)礦物的浮選產(chǎn)生直接影響，因?yàn)榈V物的結(jié)晶度直接影響礦物表面不均勻性、礦物表面溶解性等性質(zhì)。該礦石掃描電子顯微鏡(SEM)圖像顯示輝鉬礦結(jié)晶度較差，礦物顆粒表面不平整(圖3)。輝鉬礦層間(以下稱為：面)以非極性的分子鍵結(jié)合，表現(xiàn)為疏水性，在礦漿中易浮；垂直層面(以下稱為：棱)則主要為極性鍵，表現(xiàn)為親水性，在礦漿中難浮。因此輝鉬礦面棱比越大，其可浮性越好。該礦石中輝鉬礦表面不平整會(huì)造成其面棱比降低，可浮性降低，同時(shí)也容易使輝鉬礦表面附著雜質(zhì)礦物，降低輝鉬礦的可浮性和輝鉬礦精礦品位。而浮選效果較好的三道莊鉬礦中輝鉬礦，結(jié)晶度高，晶形好，礦物表面較平整，所以該礦石中輝鉬礦晶形不好也是其選礦難度較大的原因之一。

圖2 輝鉬礦晶體結(jié)構(gòu)

2.3 輝鉬礦表面的氧化

應(yīng)用俄歇電子能譜(AES)表面分析技術(shù)研究該礦石原礦、浮選精礦及尾礦中輝鉬礦表面的氧化，分析結(jié)果見表1。

從表1可知：輝鉬礦表面剝蝕(離子濺射)一定深度后，Mo和S的含量幾乎達(dá)到輝鉬礦中Mo 和S的理論含量，表明已經(jīng)基本消除了樣品表面污染，分析主體為輝鉬礦。AES分析結(jié)果顯示輝鉬礦表面含有一定量的O，說明表面有部分氧化，這會(huì)破壞其表面電性平衡，改變表面疏水性，降低可浮性；而且尾礦中輝鉬礦表面O含量高于精礦，說明尾礦中輝鉬礦表面氧化程度較高，精礦中輝鉬礦為易浮輝鉬礦、尾礦中輝鉬礦為難浮輝鉬礦，間接反映了輝鉬礦表面氧化程度是影響其選礦效果的主要因素之一。

從以上分析可知，滑石與輝鉬礦可浮性相近，且堪布粒度細(xì)及該礦輝鉬礦結(jié)晶程度較差，礦物顆粒表面不平整，表面有部分氧化，是影響其選礦的主要因素。

3 新型剝片機(jī)的研制及應(yīng)用

影響該輝鉬礦精礦品位提高的原因主要是層間夾雜的脈石礦物及少量的連生體、細(xì)泥和微細(xì)粒易浮滑石。為了使輝鉬礦更好的單體解離，使用球磨機(jī)或棒磨機(jī)時(shí)，難以剝離層間夾雜的脈石礦物，且容易造成在輝鉬礦單體解離時(shí)產(chǎn)生泥化，給精選作業(yè)帶來負(fù)面影響。根據(jù)輝鉬礦的層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研制的新型剝片機(jī)(結(jié)構(gòu)示意圖見圖4)，其攪拌器為多層圓盤，為了增強(qiáng)礦物和介質(zhì)的垂直循環(huán)，圓盤上刻有多個(gè)均勻分布的循環(huán)孔，圓盤邊緣均勻分布4個(gè)導(dǎo)角，筒體內(nèi)壁均勻分多個(gè)垂直阻尼板，當(dāng)攪拌器帶動(dòng)物料和介質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因差速關(guān)系，介質(zhì)與礦物相互摩擦形成以剪切力為主的剝磨作用，實(shí)現(xiàn)層狀物料的有效解離，同時(shí)能夠脫除脈石礦物和細(xì)泥，打開泡沫聚團(tuán)，恢復(fù)新鮮礦物表面。

為考察新型剝片機(jī)的磨礦效果，以該輝鉬礦粗精礦+0.045mm級(jí)別為原料，在相同條件下，進(jìn)行棒磨機(jī)和新型剝片機(jī)磨礦產(chǎn)品細(xì)度的對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果顯示，在相同磨礦條件下，新型剝片機(jī)的磨礦效率高，新生成的-0.045mm級(jí)別產(chǎn)品，主要為脈石礦物，增加磨礦時(shí)間，該級(jí)別產(chǎn)率幾乎不變，+0.045mm級(jí)別主要為片狀礦物，試驗(yàn)表明該剝片機(jī)具有很好的選擇性剝片磨礦作用，且很好地保護(hù)了輝鉬礦的片狀結(jié)構(gòu)，顯著降低輝鉬礦的過磨現(xiàn)象。

圖4 新型剝片機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

為考察新型剝片機(jī)在鉬精選中的應(yīng)用效果，以含Mo 2.97%的輝鉬礦粗精礦為入料，在相同的藥劑條件下，進(jìn)行棒磨機(jī)和新型剝片機(jī)的應(yīng)用效果對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

應(yīng)用效果表明，新型剝片機(jī)的剝磨效果優(yōu)于常規(guī)磨機(jī)，既保護(hù)了輝鉬礦的原有晶格形狀，又能使輝鉬礦與脈石礦物高效地解離，同時(shí)避免了輝鉬礦的過磨；還可有效去除輝鉬礦表面吸附的雜質(zhì)、細(xì)泥及油藥，改善浮選分選條件，顯著提高了鉬精礦的產(chǎn)品質(zhì)量。

4 結(jié)論

某滑石型難選輝鉬礦，有用礦物輝鉬礦和主要有害礦物——滑石，可浮性相似，礦物堪布粒度很細(xì)，以及輝鉬礦結(jié)晶程度較差，礦物顆粒表面不平整，表面有部分氧化，導(dǎo)致其選礦難度較大。在鉬精選再磨作業(yè)中，應(yīng)用常規(guī)磨機(jī)難易剝離層間夾雜的脈石礦物，且容易造成在輝鉬礦解離時(shí)泥化；研制的新型剝片機(jī)，選擇性高，能使輝鉬礦與脈石礦物有效解離及去除輝鉬礦表面污染，同時(shí)保護(hù)了輝鉬礦的片狀結(jié)構(gòu)，改善了礦物選別環(huán)境，有效地提高了鉬精礦質(zhì)量。新型剝片機(jī)的研制及成功應(yīng)用為層狀礦物的剝片和磨礦提供了一種新的選擇。

[1] 張艷嬌,趙平,吳東印,等.某低品位鉬礦選礦試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2010(5):60-63,116.

[2] 張成強(qiáng),李洪潮,張穎新,等.我國復(fù)雜難選鉬礦資源選礦技術(shù)進(jìn)展[J].中國礦業(yè)，2009，18 (10):64-66,86.

[3] 邱麗娜,戴惠新.鉬礦的浮選工藝及藥劑現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2009，(7)7:22-23,38.

Influence factors of the floatability of a refractory molybdenite and the development of a new stripping machine

LV Zi-hu1，2，WEI Min1，2，WU Dong-yin1，2，LIU Chang-miao1，2，ZHAO Deng-kui1，2

(1.Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources，Chinese Academy Geological Sciences，Zhengzhou 450006，China;2.Key Laboratory of Evaluation and Multipurpose Utilization of Polymetallic ore of Ministry of Land and Resources，Zhengzhou 450006，China)

In this paper，the mineralogical characteristics of a refractory molybdenite containing talc were investigated in detail.Crystal structure，crystallinity and surface oxidation of the molybdenite were analysed by using scanning electron microscopy and Auger electron spectroscopy.The influences of the above factors on its floatability and flotation effect were also discussed.Furthermore，a new stripping machine was made based on the structural characteristics of layered minerals and the influence factors discussed above.It has good exfoliating and grinding effect，not only can keep the laminated structure of molybdenite，but also markedly improve grinding efficiency.The beneficiation effect was obvious when the stripping machine was adopted in the cleaning of this molybdenum.

molybdenite;floatability;stripping machine;influence factor

2014-03-17

國土資源部地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目資助(編號(hào):1212010816038);國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)資助(編號(hào):201211069)

呂子虎(1980-)男，河南信陽人，碩士，工程師，從事礦物加工與綜合利用研究工作。 E-mail:lvzihu1980@163.com。

TD954

A

1004-4051(2015)01-0120-04