某碳質千枚巖鉬礦選礦工藝研究

王會安，衛亞儒

(1.謙比希濕法冶煉有限公司，贊比亞 銅帶省吉特威)(2.西北有色地質礦業集團有限公司，陜西 西安 710055)

0 引 言

鉬是我國24種重要戰略性礦產之一，廣泛用于鋼鐵，化工，電氣、電子技術，醫藥和農業等領域。近年來，鉬金屬的需求量快速增長，導致易選輝鉬礦資源儲量急劇減少[1]，難選鉬礦資源的開發利用成為當務之急。某難選碳質千枚巖鉬礦受賦礦巖體千枚巖構造特征影響，輝鉬礦嵌布粒度微細、氧化率高、與石墨、碳質物的關系尤為密切，分選難度極大。文章在礦石性質分析基礎上，開展選冶工藝研究，為資源的開發和利用提供借鑒。

1 礦石性質

1.1 多元素分析

原礦化學多元素分析結果見表1[2]。

表1 原礦化學多元素分析結果 %

1.2 礦物組成

主要金屬礦物為輝鉬礦，磁黃鐵礦、黃鐵礦等，其次為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、褐鐵礦、金紅石和磁鐵礦等。脈石礦物主要為石英、方解石、白云石等碳酸鹽礦物及碳質物、白云母。

受碳質千枚巖變晶結構影響，礦物結晶極為致密，輝鉬礦多呈片狀、鱗片狀與石墨緊密共生或被石墨集合體包裹，粒徑<0.005 mm；部分輝鉬礦與石墨、微細粒磁黃鐵礦、黃鐵礦等緊密共生，集合體粒徑大多數在0.005～0.015 mm。

1.3 物相分析

為研究鉬和碳狀態分布，對其進行物相分析，結果見表2[2]。

表2 鉬與碳的物相分析結果 %

原礦中鉬的氧化率高達到26.83%，可浮性差、難以上浮，影響鉬浮選回收率；碳主要以石墨形式存在，占比達到92.13%。石墨與輝鉬礦可浮性接近，浮選分離困難，影響鉬精礦品質。

2 工藝探索研究

單一硫化鉬礦常采用浮選，也有采用浮選、重選、化學選礦等聯合流程。該礦中鉬品位低、碳含量高，采用碳氫油或松醇油均可輕松實現鉬、碳上浮，但輝鉬礦粒度非常微細，且被石墨和脈石礦物包裹，利用單一浮選流程使二者達到有效分離，獲得合格鉬精礦和較高鉬的回收率可能性很小。根據碳密度小、碳鉬易氧化，且氧化鉬容易浸出的特點，開展了除碳、浸出等不同工藝流程的探索試驗。

2.1 除碳試驗

2.1.1 脫碳試驗

根據碳質可浮性、比重與輝鉬礦差異，分別進行了浮選[3-4]及重選脫碳對比，浮選脫碳工藝見圖1、重選脫碳工藝見圖2、結果見表3。

圖1 浮選脫碳試驗流程

圖2 重選脫碳試驗流程

表3 脫碳試驗結果 %

表3結果表明：浮選的碳質和粗精礦鉬品位提高幅度不大，富集比僅為1.79～1.88，尾礦損失達到46.98%。碳質產率4.53%遠小于TC含量9.87%，可能在磨礦細度-0.074 mm 70%條件下，輝鉬礦與微細粒磁黃鐵礦、黃鐵礦、土狀石墨等緊密共生，鉬、碳與脈石礦物分離效果不佳。也有可能是碳質硬度低、易泥化，微粒級碳質附帶鉬礦物吸附于其它礦物表面[5]，致使脫碳效果不明顯。重選脫碳能較好的實現大粒徑輝鉬礦富集，富集比達到2.43。但大部分細粒級鉬與碳比較均勻分布于脈石中，導致中礦、碳質和原礦品位接近，鉬損失率大，回收率不高。

2.1.2 抑碳試驗

為進一步探討鉬碳分離的可行性，進行了抑制石墨碳，提高鉬精礦品位試驗。選擇對石墨有抑制作用且對輝鉬礦浮選有利的藥劑[6-7]，進行了抑碳試驗，流程見圖3，最佳參數試驗結果見表4。

圖3 浮選抑碳工藝流程

表4 抑碳最佳參數試驗結果

表4結果表明：粗精礦和中礦鉬品位分別達到0.22%、0.173%，富集比達到了2.97、2.30，但兩者產率低，總回收率損失大。浮選抑制碳質的同時也抑制了大部分輝鉬礦，抑碳浮鉬效果不佳。

2.2 原礦次氯酸鈉浸出

圖4 原礦次氯酸鈉浸出工藝流程

表5 原礦次氯酸鈉浸出試驗

表5結果表明：原礦品位0.081%，細度-2 mm情況下，2～10 d內浸出率沒有變化，15 d時浸出率達到45.68%，相對提高6.17%，提高幅度有限，原礦直接堆浸的可能性小。磨礦細度增加到-0.074 mm 92%時，3 h浸出率達到76.54%，細磨能有效提高浸出率,但成本也將大幅增加。

2.3 原礦焙燒-堿浸

原礦氧化焙燒可使MoS2轉化為MoO3進而堿浸提鉬，也可降低或避免碳質干擾。為防止焙燒過程MoO3升華，選擇溫度600 ℃，焙燒時間3 h[9-10]后再與碳酸鈉溶液反應浸出，方程式[11-13]為：2MoS2+7O2=2MoO3+4SO2↑，MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CO2↑試驗流程和工藝參數見圖5，結果見表6。

圖5 焙燒-堿浸工藝流程

表6 原礦焙燒-堿浸試驗結果 %

由表6可見：給礦磨礦細度為-0.074 mm 92%、團礦添加劑石灰15%、浸出劑碳酸鈉15%，浸渣品位0.008 5%、浸出率88.19%，計算原礦焙燒-堿浸工藝所得鉬回收率為78.39%。相比較原礦次氯酸鈉浸出工藝，Mo回收率提高了1.85%。

2.4 浮選-粗精礦化學處理試驗

通過浮選富集，可大幅減少焙燒預處理及浸出的礦石量，降低成本。開展浮選-粗精礦化學處理試驗。

2.4.1 浮 選

通過對浮選參數磨礦細度，水玻璃、六偏磷酸鈉、柴油、丁黃藥用量等優化試驗研究，確定最佳工藝及參數見圖6，閉路結果見表7。

圖6 浮選粗精礦工藝流程

表7 鉬浮選閉路試驗結果 %

由表7可見：在磨礦細度-0.074 mm 70%時，采用一次粗選、一次細選、一次精選，有助于提高粗精礦回收率。最佳工藝回路試驗可獲得粗精礦品位0.15%，回收率67.56%的指標。

2.4.2 粗精礦次氯酸鈉浸出

對粗精礦進行不磨(-0.038 5 mm 68%)和再磨(-0.038 5 mm 92%)浸出對比試驗，浸出流程見圖4，參數為：次氯酸鈉溶液濃度47.2 mL/L，浸出時間2 h。試驗結果見表8。

表8 粗精礦次氯酸鈉浸出試驗結果 %

表8結果表明：粗精礦Mo品位0.16%，細度-0.038 5 mm 68%直接浸渣品位0.038%、Mo浸出率76.25%、計算總回收率51.51%；粗精礦再磨后浸出，浸渣Mo品位0.033%、Mo浸出率79.38%、計算總回收率53.63%。粗精礦鉬浸出率隨再磨細度的增加而提高，磨礦細度-0.038 5 mm 含量增加24%，鉬浸出率僅提高3.13%，提高幅度不大。

2.4.3 粗精礦焙燒-堿浸

對浮選粗精礦進行焙燒-堿浸工藝研究，進行了不同磨礦細度和添加劑種類試驗，試驗流程如圖5，試驗結果見表9。

表9 粗精礦焙燒—堿浸試驗結果 %

表9結果表明：焙燒后當磨礦細度在-0.038 5 mm 68%以上，浸出率與磨礦細度關系不大；粗精礦添加石灰焙燒—碳酸鈉浸出指標優良，總回收率達到60.41%。

3 工藝及指標對比

以上5種工藝及指標對比見表10。

表10 各工藝及指標對比 %

由表10可知：浮選除碳、抑碳工藝的產率及精礦品位低，總回收率不高；原礦次氯酸鈉浸出及原礦焙燒-堿浸，工藝總回收率高，但兩者處理量大，工藝成本高；浮選-粗精礦化學氧化浸出及粗精礦焙燒-堿浸工藝降低了浮選后續作業處理量66.5%，能大幅節約成本。相比較粗精礦次氯酸鈉浸出工藝，粗精礦焙燒-堿浸工藝不需要再磨，且浸出率指標高出9.9%，可抵消焙燒成本。粗精礦中碳、硫總量達到11.33%以上，焙燒中可以實現自燃[15]，節約燃料損耗。焙燒過程添加石灰有助于提高回收率和固化二氧化硫，降低污染，工藝成熟。

4 結 論

(1)該礦石中鉬含量低，輝鉬礦粒度微細，石墨碳和有機碳含量高達10.8%，且石墨與輝鉬礦共生關系密切，屬難選礦石。

(2)通過浮選脫碳、抑碳及重選都難實現鉬、碳分離；原礦次氯酸鈉浸出率與破碎粒度關系密切，-2 mm浸出率不足40%，所以無法實現堆浸；磨礦細度達到-0.074 mm 92%以上，浸出率達到76.54%；原礦直接焙燒-堿浸，總回收率達到78.39%；浮選-粗精礦化學處理，粗精礦加石灰焙燒，加碳酸鈉浸出，總回收率達到60.41%。

(3)通過工藝及指標對比，推薦采用浮選-粗精礦加石灰焙燒-堿浸工藝，大幅降低焙燒礦量，充分利用原礦中碳、硫焙燒中自然放熱，降低燃料成本，利用石灰固化二氧化硫，實現資源高效、低成本利用。