某低品位鉬礦浮選回收試驗研究①

宋 鑫， 劉潤清， 陳 臣， 張慶鵬， 孫 偉， 王長濤， 翟啟林

（中南大學 資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083）

鉬具有良好的物理化學性質和機械性能，被廣泛應用于鋼鐵、化工、電子電氣、農業和畜牧業等領域［1］。 隨著我國對鉬資源需求不斷提高，鉬礦石開采和利用規模加大，易選鉬礦石資源越來越少，難選細粒嵌布鉬礦石入選比例不斷提高［2－4］。 現有鉬選礦多采用粗磨粗選、粗精礦再磨精選的階段磨浮工藝，該工藝條件下輝鉬礦除呈片狀、層狀產出外，還有相當一部分呈條狀或針狀產出，這種類型輝鉬礦表面會產生大量由S—Mo—S 共價鍵斷裂產生的極性棱［5］，棱的比表面能較大、極性較強，具有較強的親水性，傳統的非極性烴油難以在棱面有效吸附［6］。 某鉬礦經多年開采，細粒嵌布鉬礦石入選比例高，經破碎磨礦后，－0.038 mm 粒級含量可達40%以上，再磨后－0.038 mm粒級含量可達85%以上，在此磨礦條件下輝鉬礦具有很高的棱面比，采用煤油作捕收劑浮選指標較差［7－8］。現場浮選中常通過加大煤油用量來提高輝鉬礦回收率，但隨著煤油用量加大，松醇油起泡性能降低，泡沫層變薄，泡沫穩定性降低，浮選效果變差，鉬資源流失嚴重［9－10］。 本文從藥劑制度入手，針對該鉬礦石進行了選礦試驗研究，將中性油與煤油復配成復合烴油作為鉬捕收劑，旨在通過中性油組分中的不飽和基團強化對棱面比較高的細粒級輝鉬礦的捕收，提高浮選指標，同時也為該地區難選鉬礦石回收利用提供新的解決辦法。

1 礦石性質和研究方法

1.1 礦石性質

試驗所用礦樣取自某鉬礦。 原礦化學多元素分析及物相分析結果分別如表1～2 所示。 該鉬礦中Mo 品位0.125%，達到回收標準；脈石礦物主要為石英、長石、綠泥石、云母等。 鉬主要以輝鉬礦（硫化鉬）形式存在，說明該礦石屬原生鉬硫化礦礦石。

表1 原礦化學多元素分析結果（質量分數）/%

1.2 試驗方法

實際礦樣破碎至－3 mm，采用球磨機磨礦，每次試樣1 000 g，磨礦濃度67%。 浮選作業在XFD 系列浮選機中進行，試驗用水為選廠回水，浮選產品經烘干、稱重、制樣后化驗品位，計算浮選回收率。

1.3 藥劑與設備

試驗用藥劑起泡劑2＃油，捕收劑煤油、柴油、Mo16、YJ 以及抑制劑P-Nokes、TGA 均取自生產現場，中性油由湖南某藥劑廠提供。

試驗設備包括XMQΦ240 mm×90 mm 錐形球磨機、XFD 系列浮選機（8 L、1.5 L、1 L、0.5 L）。

2 試驗結果及分析

2.1 磨礦細度對浮選指標的影響

磨礦細度是影響浮選指標的主要因素之一，合理的磨礦細度既能保證礦石中有用組分達到單體解離，又不會產生過磨現象，同時能夠有效減少能耗。 按圖1 所示流程，在捕收劑煤油用量100 g/t、起泡劑2＃油用量30 g/t 條件下進行了磨礦細度試驗，結果見表3。由表3可知，隨著磨礦細度增加，鉬精礦浮選回收率雖呈上升趨勢，但品位不斷降低。 這是由于磨礦細度增加，細粒級輝鉬礦占比增大，細粒級輝鉬礦表面積較大，表面作用力較強，會與脈石礦物發生混雜和異相凝聚；隨著棱面比提高，煤油在其表面吸附量減少，同時還會產生浮選藥劑的非選擇性吸附［11］，惡化了浮選效果，并產生較大能耗。 綜合考慮磨礦時間和浮選指標，確定磨礦時間6 min，磨礦細度為－0.074 mm 粒級占55.11%，此時鉬精礦品位1.54%，回收率75.29%，可在不過磨的情況下同時兼顧品位和回收率。

圖1 試驗原則流程

表3 磨礦細度試驗結果

2.2 單一捕收劑對浮選的影響

按圖1 所示流程，在磨礦細度－0.074 mm 粒級占55.11%、起泡劑2＃油用量30 g/t、捕收劑用量100 g/t條件下，分別采用煤油、柴油、YJ、Mo16、中性油作為捕收劑，考察了單一捕收劑對鉬礦浮選效果的影響，結果見表4。 由表4可知，與煤油相比，柴油、YJ、Mo16 和中性油均不同程度地提高了浮選指標，其中中性油因含有多種不飽和烴基，如芐基、環戊烷基和萘基，可以強化對細粒級輝鉬礦棱的捕收，使用中性油作捕收劑，能在保持精礦品位的同時，提高鉬精礦回收率，降低尾礦品位。

表4 捕收劑種類對比試驗結果

2.3 捕收劑配比對浮選的影響

中性油作為捕收劑可以強化捕收輝鉬礦、提高浮選指標，但成本較高。 從成本和捕收能力出發，選用中性油分別與煤油、柴油、YJ、Mo16 以不同質量比配制成復合烴油作捕收劑，控制捕收劑總用量為100 g/t，其他條件不變，研究了不同復合烴油對選礦指標的影響，結果見表5～8。 從表5～8可知，煤油與中性油復配為混合烴油時，鉬精礦回收率隨著中性油比例增加而提高，品位基本沒有變化，當煤油與中性油配比1 ∶1時，鉬精礦回收率75.20%、品位1.89%。 柴油與中性油復配為混合烴油時，鉬精礦回收率隨著中性油配比增加而提高，品位略有降低，當柴油與中性油配比1 ∶1時，鉬精礦回收率76.23%、品位2.02%。 YJ 與中性油復配為復合烴油時，可較大地提高鉬精礦回收率，但鉬精礦品位較低，YJ 與中性油配比1 ∶1時，鉬精礦回收率達到最高，為81.80%，但品位只有0.93%。 Mo16 與中性油復配為復合烴油時，鉬精礦回收率隨著中性油配比增加而提高，品位先增加后降低，Mo16 與中性油配比1 ∶1時，鉬精礦回收率72.81%、品位2.40%。

表5 煤油與中性油配比對浮選指標的影響

表6 柴油與中性油配比對浮選指標的影響

表7 YJ 與中性油配比對浮選指標的影響

表8 Mo16 與中性油配比對浮選指標的影響

綜合以上結果可以看出，以中性油分別與煤油、柴油、YJ、Mo16 以不同比例配制成不同的復合烴油作為捕收劑，相較于單一捕收劑，均能提高鉬回收率，且均在與中性油配比1 ∶1時獲得優良、穩定的指標，不影響品位的情況下能提高鉬回收率。 但試驗過程中發現，使用柴油作捕收劑時，細粒級輝鉬礦會產生較強黏附作用，黏附在浮選槽內部，相較其他捕收劑尤為嚴重，在現場擴大生產時容易出現泡沫發黏現象，另一方面，柴油在水中的彌散性能較差，性能受溫度影響較大，冬天時礦山溫度經常低至－10 ℃，會嚴重惡化現場指標。YJ可以提高泡沫鉬回收率，但品位太低，這樣會造成工業試驗中中礦循環量過大，浮選系統不穩定。 Mo16選擇性較好，但其回收率明顯偏低。 煤油與中性油復配后，鉬精礦回收率明顯提高，當煤油與中性油配比1 ∶1時，可以獲得較好的浮選指標。 選擇煤油與中性油配比1 ∶1復配作為復合捕收劑進行閉路浮選試驗。

2.4 全流程閉路試驗

為了提高回收率，并考慮中礦返回的影響，在確定的適宜藥劑制度下進行了閉路試驗。 鑒于鉬精礦產率低，用1.5 L 浮選槽無法滿足全流程閉路試驗要求，后續試驗中采用8 L 浮選機進行浮選。 礦漿濃度37.5%，溫度10～15 ℃。 閉路試驗流程見圖2，結果見表9。 閉路試驗結果表明，采用煤油與中性油以質量比1 ∶1復配為復合烴油作捕收劑，所得浮選指標高于現場使用煤油作捕收劑的浮選指標，鉬精礦品位從43.70%提高到了45.20%，提高了1.50個百分點，鉬精礦回收率從78.73%提高至83.04%，提高了4.31個百分點，精尾品位從0.08%降至0.06%，尾礦品位從0.023%降至0.021%。

圖2 閉路試驗流程

表9 閉路試驗結果

3 結 論

1） 工藝礦物學研究結果表明，該礦石中Mo 品位0.125%，屬于典型的硫化鉬礦石。 礦石嵌布粒度較細，經破磨后部分礦石幾乎完全處于微細粒狀態（－0.020 mm粒級），高棱面比細粒級輝鉬礦影響了主要有用礦物鉬金屬的回收。

2） 對比不同單一捕收劑和復配捕收劑浮選效果發現，將煤油與中性油以質量比1 ∶1復配為復合烴油作捕收劑，浮選指標良好。 實驗室閉路試驗中，在磨礦細度－0.074 mm 粒級占55.11%，粗選捕收劑復合烴油用量100 g/t（煤油、中性油用量各50 g/t），起泡劑2＃油用量30 g/t 條件下，與粗選單用100 g/t 煤油作捕收劑相比，鉬精礦品位從43.70%提高到45.20%，提高了1.50個百分點，鉬精礦回收率從78.73%提高至83.04%，提高了4.31個百分點。 若實現工業應用，將產生巨大的經濟效益。