從某銅鉬混合精礦中回收高品質鉬精礦的工藝試驗研究

解明亮 孫乾予 王東東

(1.伊春鹿鳴礦業有限公司,黑龍江 伊春 152500;2.遼寧工程技術大學礦業學院,遼寧 阜新 123000;3.清華大學環境學院,北京 100084)

鉬是冶金、化工等行業的重要金屬原料[1]。我國鉬礦資源儲量居世界前列,資源分布廣泛,并呈現出規模大、類型多、伴生組分復雜、品位低等特點[2-3]。黑龍江某銅鉬礦是中國特大型斑巖型銅鉬礦,年采選規模1 500萬t,主要產品為特級鉬精礦(Mo品位＞51%),但根據鉬礦質量要求,精礦中Cu品位應小于0.2%,因此在銅鉬的分離浮選中采用抑銅浮鉬工藝對保障鉬精礦質量、強化對銅的抑制尤為重要。

目前,在鉬礦浮選過程中銅抑制類型主要分無機抑制劑(氰化物、硫化物和諾克藥劑等)、有機抑制劑(巰基類、硫脲類、多糖類等)、無機類混合組合抑制劑、有機類混合組合抑制劑、無機與有機抑制劑混合使用等[4-6]。高延雄等[7]在金堆城鉬礦直接采用粉體巰基乙酸鈉作抑制劑、YC為捕收劑最終獲得了鉬品位為48.36%、含銅為0.49%的鉬精礦。米文杰等[8]對銅鉬混合精礦再磨,采用巰基乙酸鈉和硫化鈉為抑制劑通過5次精選獲得了鉬品位為40.75%、含銅0.75%的鉬精礦。彭遠論等[9]通過正交試驗設計,采用D系列銅抑制劑配合硫化鈉的使用,混合精礦經1粗4精鉬精選獲得鉬品位47.78%、含銅0.94%的鉬精礦。綜上所述,前人的工藝及藥劑研究銅鉬分離過程中很難獲得含銅低于0.2%的高品位鉬精礦。因此,本文以黑龍江某大型銅鉬混合精礦為研究對象,設計工藝流程及合理藥劑制度獲得高品位鉬精礦,從而滿足市場特級品Mo精礦的要求。

1 試樣性質與試驗方法

1.1 試樣性質

試驗礦樣來自黑龍江某銅鉬選礦廠現場銅鉬快速浮選精礦和銅鉬預精選的混合樣,試樣化學多元素分析結果如表1所示。

表1 試樣化學多元素分析結果Table 1 Chemical multi-element analysis results of the sample %

從表1可知,試樣主要回收的金屬為Mo和Cu,品位分別為6.39%和0.71%,雜質成分中SiO2、Al2O3、Fe2O3分別占48.54%、11.84%、7.82%。

試樣銅鉬物相分析結果分別如表2、表3所示。銅、鉬金屬分別主要以硫化鉬和硫化銅形式存在,分別占97.77%和96.54%。

表2 試樣鉬物相分析結果Table 2 Molybdenum phase analysis results of the sample %

表3 試樣銅物相分析結果Table 3 Copper phase analysis results of the sample %

通過巖礦鑒定對銅鉬混浮精礦進行分析,結果如圖1所示。輝鉬礦呈彎曲片狀,截面呈不規則細粒狀,多見獨立單晶體零散分布,極少與透明礦物連生,片徑0.01～0.2 mm不等,最大0.3 mm;黃鐵礦呈不規則碎粒狀,多見單晶粒零散分布,或被黃銅礦包裹交代,個別可被白鐵礦交代,少量與透明礦物連晶,粒徑為0.005～0.05 mm;黃銅礦呈不規則碎粒狀,多見微細粒單晶粒零散分布,可與磁黃鐵礦連晶包裹交代黃鐵礦,少部分分布在透明礦物中,粒徑0.005～0.05 mm。

圖1 試樣偏光顯微鏡分析結果Fig.1 Polarizing microscope analysis results of the sample

1.2 試驗設備及藥劑

試驗設備。磨礦試驗采用XMQ-?240 mm×90 mm錐形球磨機,粗選、掃選采用單槽XFDIV-1.5L浮選機,精選采用XFDIV-0.5L浮選機。

試驗藥劑。銅抑制劑為粉末狀巰基乙酸鈉、硫化鈉、QB202和D8;分散劑為硅酸鈉;捕收劑為工業純煤油;起泡劑為工業純2#油。

2 試驗結果及討論

2.1 分離粗選試驗

為提高最終鉬精礦品位并降低銅含量,對銅鉬分離浮選工序按圖2流程開展條件探索試驗。

圖2 條件探索試驗流程Fig.2 Experimental flow of conditional exploration

2.1.1 再磨細度試驗

為了使銅鉬混合精礦中的銅和鉬充分解離,減少連生體,在銅鉬分離過程中充分提高鉬精礦品位,考察銅鉬混合精礦再磨細度對銅鉬分離效果。原礦細度為-74 μm占60.96%(折算-45 μm占37.54%),分散劑Na2SiO3用量為200 g/t,抑制劑硫化鈉用量為180 g/t,捕收劑煤油用量為100 g/t,2#油用量為50 g/t,試驗結果如圖3所示。

圖3 再磨細度對鉬粗精礦指標的影響Fig.3 Effect of regrinding fineness on molybdenum rough concentrate index

由圖3可知:未經再磨直接進行銅鉬分離浮選時,精礦Mo品位和回收率較低;隨著再磨細度的增加,精礦Mo品位和回收率先上升后趨于平緩,而Cu品位和回收率呈緩慢下降趨勢。因此,確定再磨細度為-45 μm占75.43%。

2.1.2 抑制劑試驗

在銅鉬分離過程中要獲得高品質的鉬精礦不僅Mo品位和回收率要高,而且要鉬精礦中Cu品位低才能達到特級品的要求,因此需選擇對銅有強烈抑制作用的抑制劑,如巰基類、硫化物及諾克類等[10-11]。

在混合精礦再磨細度-45 μm占75.43%,抑制劑分別為硫化鈉、D8、巰基乙酸鈉、QB202,用量均為180 g/t,Na2SiO3用量為200 g/t,煤油用量為100 g/t,2#油用量為50 g/t條件下,考察抑制劑種類對銅鉬分離的影響,試驗結果如圖4所示。

圖4 銅抑制劑種類對鉬粗精礦指標的影響Fig.4 Effect of copper inhibitor types on molybdenum rough concentrate index

由圖4可知,不同抑制劑對精礦Mo回收率影響相差不大,但對于Mo品位和Cu品位影響明顯,以巰基乙酸鈉作為抑制劑時精礦Mo品位最高,此時精礦Cu品位最低。綜合對比,選擇銅抑制劑為巰基乙酸鈉。

在巰基乙酸鈉用量分別為60、120、180、240和300 g/t,再磨細度為-45 μm占75.43%,Na2SiO3用量為200 g/t,煤油用量為100 g/t,2#油用量為50 g/t條件下,巰基乙酸鈉用量影響試驗結果如圖5所示。

圖5 巰基乙酸鈉用量對鉬粗精礦指標的影響Fig.5 Effect of sodium thioglycolate dosage on molybdenum rough concentrate index

由圖5可知,隨著巰基乙酸鈉用量的增加,精礦Cu品位和回收率呈下降趨勢,但Mo回收率隨巰基乙酸鈉用量增加也呈下降趨勢,尤其當巰基乙酸鈉用量超過240 g/t時,Mo的回收率下降幅度加快。因此,確定巰基乙酸鈉用量為240 g/t。

2.1.3 Na2SiO3用量試驗

在銅鉬浮選過程中,由于進行了二次磨礦導致礦物粒度很細,產生泥化團聚現象對浮選產生重要影響[12],Na2SiO3是常用的礦泥分散劑,同時對微細粒硅質脈石有一定抑制作用。在Na2SiO3用量分別為100、200、300、400和500 g/t,再磨細度-45 μm占75.43%,巰基乙酸鈉用量為 240 g/t,煤油用量為60 g/t,2#油用量為20 g/t條件下進行試驗,結果如圖6所示。

圖6 Na2SiO3用量對鉬粗精礦指標的影響Fig.6 Effect of Na2SiO3 dosage on molybdenum rough concentrate index

從圖6可以發現,Na2SiO3在銅鉬分離過程中可以分散礦泥減少脈石礦物的夾帶從而提高分選效率,隨著Na2SiO3用量的增加,精礦Mo和Cu品位呈上升趨勢而回收率呈下降趨勢。為獲得高品質Mo精礦,確定Na2SiO3用量為300 g/t。

2.1.4 煤油用量試驗

煤油屬非極性烴類油,是非極性礦物浮選的常用捕收劑,在鉬浮選中有廣泛應用[13]。在煤油用量分別為0、20、40、60和80 g/t,再磨細度為-45 μm占75.43%,Na2SiO3用量為300 g/t,巰基乙酸鈉用量為240 g/t,2#油用量為20 g/t條件下進行試驗,結果如圖7所示。

圖7 煤油用量對鉬粗精礦指標的影響Fig.7 Effect of kerosene dosage on molybdenum rough concentrate index

從圖7可以看出,未添加煤油時,精礦Cu品位和回收率較低,同時Mo回收率較低;隨著煤油用量的逐漸增加,精礦Mo回收率呈增加趨勢而Mo品位呈下降趨勢,精礦Cu品位和回收率呈增加趨勢,由于銅鉬混浮過程礦物表面已黏有大量煤油,因此銅鉬分離應控制煤油用量。綜合考慮,確定煤油用量為40 g/t。

2.1.5 2#油用量試驗

在鉬礦浮選中2#油是常用的起泡劑,并在大型鉬礦浮選中有廣泛應用[14],同時銅鉬浮選中泡沫厚度、性狀及泡沫負載量難易往往由起泡劑用量決定。在再磨細度為-45 μm占75.43%,Na2SiO3用量為300 g/t,巰基乙酸鈉用量為240 g/t,煤油用量為40 g/t條件下,考察2#油用量對銅鉬分離的影響,結果如圖8所示。

圖8 2#油用量對鉬粗精礦指標的影響Fig.8 Effect of 2#oil dosage on molybdenum rough concentrate index

由圖8可知,未添加2#油時,精礦Mo回收率和Cu回收率較低,隨著2#油用量的增加,精礦Mo回收率明顯提高,當用量超過15 g/t時,Mo回收率提高放緩,但精礦Cu回收率依然呈上升趨勢。為降低精礦Cu品位,確定2#油用量為15 g/t。

2.2 精選、掃選次數確定試驗

為制定合理的工藝流程,在再磨細度為-45 μm占75.43%條件下,按圖9、圖10流程進行精選、掃選次數試驗。各次精選的試驗結果如表4所示。各次掃選段的試驗結果如表5所示。

圖9 精選次數試驗流程Fig.9 Flow chart of cleaning times test

圖10 掃選次數試驗流程Fig.10 Flow chart of scavenging times test

表4 精選次數試驗結果Table 4 Test results of cleaning times test

表5 掃選次數試驗結果Table 5 Test results of scavenging times test

從表4可知,通過4次精選即可獲得鉬精礦Mo品位大于51%且Cu品位小于0.2%的指標,同時精選次數過多影響產品的最終回收率,因此確定精選4次即可。

從表5可知,掃選次數增加是為了充分回收Mo金屬,在多次掃選的過程中,第4次掃選的精礦Mo回收率僅0.56%,提高有限,因此確定掃選3次即可。

2.3 閉路試驗

根據條件試驗結果,按圖11所示1粗4精3掃流程進行閉路試驗,結果如表6所示。

圖11 銅鉬分離閉路試驗流程Fig.11 Closed circuit test flow of Cu-Mo separation

表6 銅鉬分離閉路試驗結果Table 6 Closed circuit test results of Cu-Mo separation %

根據表6可知,銅鉬分離最終獲得精礦產率為11.28%,Mo精礦品位和回收率分別為51.08%和86.28%且Cu品位0.19%,滿足特級鉬精礦的產品質量要求。

在光學鏡下分析鉬精礦和鉬尾礦,結果如圖12所示。Mo精礦中鉬主要以輝鉬礦形式存在,且基本單體解離,未發現明顯連生體,含少量微細粒黃銅礦,這些銅礦物被充分抑制是降銅的關鍵;Mo尾礦中存在少量鉬連生體和明顯銅礦物,說明含銅礦物被抑制到尾礦中,從而滿足特級鉬精礦中Cu含量小于0.2%的要求。

圖12 浮選產品偏光顯微鏡分析Fig.12 Polarizing microscope analysis of flotation products

3 結 論

(1)黑龍江某銅鉬混合精礦Mo和Cu的品位分別為6.39%和0.71%,鉬銅金屬物相主要以硫化鉬和硫化銅形式存在,分別占比97.77%和96.54%,銅鉬金屬礦物存在連生以及含銅礦物呈微細粒分布,是導致銅鉬分離困難的原因。

(2)銅鉬混合精礦再磨至-45 μm占75.43%,以巰基乙酸鈉為銅抑制劑,Na2SiO3為礦泥分散劑,煤油為捕收劑,2#油為起泡劑,經1粗4精3掃閉路浮選,最終可獲得精礦產率為11.28%,Mo精礦品位和回收率分別為51.08%和 86.28%,且Cu品位0.19%的指標,滿足特級鉬精礦的產品質量要求。