某鉬礦選礦工藝及產品方案優化試驗研究

肖 駿，陳代雄，楊建文，董艷紅

(湖南有色金屬研究院 復雜銅鉛鋅共伴生金屬資源綜合利用湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410100)

0 前言

輝鉬礦因其特有的晶體結構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］，然而不同產地的鉬礦床因成礦條件、脈石種類、與其他礦物的共生關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合實際礦石性質(如賦存狀態、與其他金屬礦物的共伴生關系、嵌布粒度等)［3］，還需綜合考慮選礦指標、選礦成本、產品方案及工藝實施的難度等多種因素［4］。對于以單一輝鉬礦為主的鉬礦，常規采用鉬硫混浮—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的選礦指標，但對于某些鉬礦中存在著輝鉬礦與脈石共生關系密切，尤其部分脈石存在于輝鉬礦層間，常規的鉬選礦工藝很難實現輝鉬礦與脈石礦物、黃鐵礦最大限度的分離［5］，這需要在選礦試驗研究的過程中進行產品方案及工藝流程的優化，以獲得更優的選礦指標。

本試驗研究的對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，通過工藝礦物學分析可知，其礦石中鉬的主要賦存狀態為輝鉬礦，且大部分的輝鉬礦與石英、鉀長石等脈石礦物接觸嵌生，部分片徑中夾有極細粒脈石或包裹有黃鐵礦。現場生產工藝為鉬硫混浮—混合精礦細磨—混合精礦鉬硫分離的工藝，選礦指標為:鉬精礦含Mo46%，Mo 回收率86%左右，為了獲得更為優異的選礦指標，本研究結合礦石性質開展了選礦工藝及產品方案的優化研究。

1 礦石性質

1.1 原礦的化學成分及礦物組成

對原礦礦石進行化學多元素分析，結果見表1。原礦主要礦物組成及相對含量見表2。

表1 原礦多元素分析結果

表2 原樣主要礦物組成及相對含量

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石類的硅鋁酸鹽礦物。

1.2 鉬的賦存狀態

對原礦中的鉬進行了物相分析，結果如表3所示。

表3 礦石中鉬的化學物相分析結果

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對確定磨礦細度和制定合理的選礦工藝流程有著直接的影響。為此，在鏡下對礦石中的輝鉬礦和黃鐵礦的嵌布粒度進行了統計，結果如表4 所示。

1.4 影響選礦指標的工藝礦物學因素

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現鉬硫礦物的綜合回收。通過光鏡檢測和單體解離度分析，原礦中輝鉬礦嵌布粒度不均，總體上與石英、鉀長石等脈石礦物接觸嵌生。呈大顆粒產出時，片徑中夾有極細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粒嵌布分布，可預測，在浮選過程中進入到鉬精礦的雜質主要是這類未與輝鉬礦解離的石英、鉀長石、黃鐵礦等礦物，但微細粒輝鉬礦與其他硫化物的嵌生接觸關系要弱很多，這是影響該鉬礦選礦指標的主要因素。

表4 黃鐵礦和輝鉬礦的嵌布粒度

2 試驗結果及討論

2.1 原則工藝流程的確定

由工藝礦物學分析結果可知，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石，采用浮選法可實現對目的元素的有效回收。該礦現場生產流程為鉬硫混浮—混浮精礦細磨—鉬硫分離。對現場再磨得到的混合精礦進行光鏡檢查發現，細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，輝鉬礦相對于石英硬度差較大，磨礦過程中可能導致輝鉬礦過磨。所以制約該礦選礦指標進一步提高的關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，由工藝礦物學分析可知，微細粒輝鉬礦與其他硫化物的嵌生接觸關系不緊密，研究擬采用對混合精礦分級，大粒的輝鉬礦-其他礦物進入再磨—鉬硫分離作業，而細粒部分直接進行鉬硫混浮，如此一方面避免了混合精礦中已解離的輝鉬礦過磨，同時降低了再磨作業的負荷。試驗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

2.2.1 磨礦細度試驗

鉬硫混浮磨礦細度條件試驗工藝流程見圖2，試驗結果見表5。由表5 試驗結果可知，鉬的回收率隨磨礦細度的增加而增加，鉬品位隨之降低，經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度為-0.074 mm 占65%。

圖2 鉬硫混浮磨礦細度試驗流程

表5 鉬硫混浮磨礦細度試驗結果 %

2.2.2 捕收劑種類試驗

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。同時在鉬硫浮選作業中可加入少量黃藥類捕收劑進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流程見圖2，固定磨礦細度為-0.074 mm 占65%，以捕收劑種類及用量為變量，所得結果見表6。

表6 鉬硫混浮捕收劑種類試驗結果 %

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 調整劑碳酸鈉用量試驗

鉬硫混浮粗選使用碳酸鈉作為礦漿調整劑，一方面可充分分散調漿，防止部分微細粒硅酸鹽脈石夾帶上浮，另一方面可調整礦漿pH 值，有利于黃鐵礦的浮選。混合浮選粗選作業碳酸鈉用量條件試驗流程如圖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，磨礦細度為-0.074 mm 占65%，以碳酸鈉用量為變量。試驗結果見圖3。

圖3 鉬硫混浮碳酸鈉用量條件試驗結果

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，而Mo 品位先上升后降低，當碳酸鈉用量為500 g/t，其品位達到了峰值，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

2.3.1 鉬硫混合精礦分級與不分級浮選對比試驗

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得到一個含鉬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品，需進行鉬硫分離作業，現場生產采用直接細磨—鉬硫分離的方式實現輝鉬礦與黃鐵礦的分離，分離閉路可得到一個含鉬46%，鉬回收率86%的鉬精礦產品。研究為了進一步提高分離效率，減少鉬硫混合精礦中已經解離的微細粒輝鉬礦的過磨，擬采用分級—粗粒再磨—細粒直接分離的工藝流程。鉬硫分離混合精礦分級與不分級浮選對比試驗流程見圖4、圖5，所得結果見表7。

圖4 混合精礦不分級直接鉬硫分離流程

圖5 混合精礦分級后粗細分別鉬硫分離流程

表7 鉬硫混合精礦分級與不分級浮選對比試驗結果 %

由表7 可看出，相比于不分級的條件下，分級后的粗粒混合精礦在接近的再磨細度條件下經過一次分離粗選后可得到更高品位的鉬精礦，同時分級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，所以采用分級后粗細粒分別進行鉬硫分離效果更好。

2.3.2 分級后粗粒混合精礦再磨細度試驗

對分級后得到的粗粒混合精礦進行再磨以提高粗粒混合精礦中輝鉬礦的單體解離度，再磨細度是一個很重要的參數，粗粒混合精礦再磨細度條件試驗流程見圖6，所得結果見圖7。

圖6 粗粒混合精礦再磨細度條件試驗流程

圖7 粗粒混合精礦再磨細度條件試驗結果

由圖7 可看出，隨著再磨細度的增大，硫精礦中鉬品位和回收率明顯下降，當再磨細度達到了-0.038 mm94.65%時，硫精礦中鉬不再下降，所以分級后粗粒混合精礦再磨最適細度為-0.038 mm94.65%。

2.3.3 鉬硫分離抑制劑種類試驗

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粘，尾礦廢水中SS-超標。所以進行了鉬硫分離抑制劑種類條件試驗，條件試驗流程見圖7，固定再磨細度為-0.038 mm94.65%，以抑制劑種類和用量為變量，所得結果見圖8。

圖8 鉬硫分離抑制劑種類條件試驗流程

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

在已有的條件試驗結果基礎上進行了全流程閉路試驗，全流程為鉬硫混浮—混合精礦分級—粗細粒分別進行鉬硫分離，全流程閉路試驗流程及藥劑制度見圖9，所得結果見表8。

表8 全流程閉路試驗結果 %

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可得到鉬精礦1、鉬精礦2、硫精礦3 個產品，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%;總鉬精礦回收率達到了94.788%，較現有工藝鉬精礦的回收率86%提高了8.788 個百分點;硫精礦含S 45.34%，S 回收率45.34%。該工藝流程合理，產品質量良好，鉬精礦1 品位達到了58%以上，達到國家一級鉬精礦成品要求。

3 結論

(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為可浮性極好的輝鉬礦，但輝鉬礦在礦石中呈現不均勻嵌布，粗粒嵌布的鉬礦與石英接觸嵌生，常規的細磨作業使得已解離的微細粒輝鉬礦粘附在細粒的石英表面，影響鉬精礦的品位。

(2)對鉬硫混合精礦進行分級，分級后的粗粒再磨—細粒直接分離相比于常規的不分級直接鉬硫分離作業，可有效提高鉬精礦的品位，同時可減少再磨作業的處理量。

(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—粗細粒分別進行鉬硫分離工藝流程，在產品品級及金屬回收率上相比于現場生產的指標均有大幅提升，為選廠下一步進行技術改造提供了依據。

圖9 全流程閉路試驗流程圖

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