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        銅鉬混合精礦磁浮聯(lián)合工藝分離試驗(yàn)研究

        2021-10-20 09:55:06袁致濤童佳誠張紅華1
        金屬礦山 2021年9期
        關(guān)鍵詞:處理量磁感應(yīng)磁選

        盧 濤 袁致濤 宋 坤 童佳誠 張紅華1

        (1.江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司,江西南昌330096;2.江西銅業(yè)技術(shù)研究院有限公司,江西南昌330096;3.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院,遼寧沈陽110819)

        鉬作為一種稀有金屬和戰(zhàn)略資源,廣泛應(yīng)用于 鋼鐵、電子、石油、化工、兵器及航天航空等領(lǐng)域,是現(xiàn)代高科技發(fā)展必不可少的原料之一。我國鉬資源較為豐富,儲量約占世界總儲量的一半以上[1]。斑巖型銅鉬礦床是我國鉬金屬的主要來源,其銅鉬礦物主要為黃銅礦與輝鉬礦,原礦品位低、嵌布粒度細(xì),銅鉬礦物緊密連生,可浮性相近,銅鉬分離困難[2-3]。德興銅礦新技術(shù)廠采用浮選法對銅鉬混合精礦進(jìn)行分離,需要添加大量硫化鈉抑銅浮鉬,藥劑成本高,同時(shí)產(chǎn)生大量高COD堿性廢水,水處理成本高,嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

        目前,銅鉬分離研究與實(shí)踐以浮選為主[4-8]。研究表明,黃銅礦的平均比磁化系數(shù)為67.53×10-9m3/kg,具有一定的磁性;輝鉬礦的平均比磁化系數(shù)為 -0.098×10-9m3/kg,為典型的非磁性礦物[9]。根據(jù)磁選原理,在一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度條件下可以實(shí)現(xiàn)黃銅礦與輝鉬礦的有效分離。有學(xué)者將脈動高梯度磁選機(jī)用于銅鉬分離取得了一定的效果[10-11],鑒于此,本研究以德興銅礦銅鉬混合精礦為對象,采用磁浮聯(lián)合工藝開展銅鉬分離試驗(yàn),旨在探索銅鉬高效分離新工藝,為銅鉬資源的高效分離提供技術(shù)支撐。

        1 試樣、設(shè)備及藥劑

        1.1 試 樣

        試樣為德興銅礦大山選礦廠生產(chǎn)的銅鉬混合精礦,其化學(xué)多元素分析、礦物組成分析及粒度分析結(jié)果分別見表1、表2及表3。

        注:Au、Ag含量單位為g/t。

        由表1可知,試樣銅、鉬含量分別為25.28%、1.09%。進(jìn)一步的研究表明,伴生金、銀主要富集于銅礦物中,可通過后續(xù)冶煉工藝綜合回收。

        由表2可知,試樣中金屬礦物主要為黃銅礦,其次是黃鐵礦及少量的黝銅礦、輝鉬礦;非金屬礦物主要為石英及少量的正長石、綠泥石和黑云母等。

        由表3可知,試樣嵌布粒度較細(xì),+0.074 mm粒級產(chǎn)率僅為9.88%,-0.038 mm粒級產(chǎn)率為65.51%;+0.074 mm的較粗粒級銅、鉬品位均比較低,隨著粒級變細(xì),銅品位逐漸升高,而鉬品位在各粒級中差別不大。

        進(jìn)一步的MLA分析表明,試樣中黃銅礦單體解離度為91.57%,未解離的黃銅礦主要與黃鐵礦及脈石礦物連生;輝鉬礦單體解離度為95.23%,未解離的輝鉬礦主要與黃銅礦及少量脈石礦物連生。試樣中黃銅礦與輝鉬礦解離度高,為磁選分離創(chuàng)造了有利條件。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)備及藥劑

        磁選試驗(yàn)采用沈陽隆基電磁科技股份有限公司設(shè)計(jì)制造的LYS-S型有色磁分選機(jī),處理能力為50 kg/h;浮選試驗(yàn)采用吉林探礦機(jī)械廠生產(chǎn)制造的XFD系列浮選機(jī),槽體容積0.5~3.0 L。

        浮選試驗(yàn)所用藥劑均取自德興銅礦,各藥劑均為工業(yè)級產(chǎn)品,硫化鈉為黃銅礦抑制劑,配制成濃度20%的溶液添加;水玻璃為脈石抑制劑,稀釋成濃度5%的溶液添加;六偏磷酸鈉為礦漿分散劑,配制成濃度5%的溶液添加;煤油為輝鉬礦浮選捕收劑,原液直接添加。

        2 試驗(yàn)方法

        取現(xiàn)場銅鉬混合精礦礦漿給入磁選給礦攪拌桶,通過補(bǔ)加水及礦漿循環(huán)系統(tǒng)控制磁選給礦濃度穩(wěn)定,設(shè)置磁選原礦、精礦、尾礦3個(gè)取樣機(jī)進(jìn)行自動取樣。依次調(diào)節(jié)背景磁感應(yīng)強(qiáng)度、脈動頻率、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速、處理量開展條件試驗(yàn),確定較優(yōu)的參數(shù)組合,并開展現(xiàn)場連續(xù)磁選試驗(yàn),驗(yàn)證磁選指標(biāo),試驗(yàn)設(shè)備聯(lián)系如圖1所示。

        浮選試驗(yàn)以磁選擴(kuò)大試驗(yàn)尾礦為原料,采用實(shí)驗(yàn)室小型浮選機(jī)進(jìn)行分離試驗(yàn)。

        3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        3.1 磁選分離試驗(yàn)

        3.1.1 磁選條件試驗(yàn)

        采用單一磁選工藝流程,選擇菱形網(wǎng)狀磁介質(zhì),在礦漿濃度為20%的條件下,對背景磁感應(yīng)強(qiáng)度、脈動頻率、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速及處理量進(jìn)行單因素條件優(yōu)化試驗(yàn),以獲得最佳的磁選工藝條件。

        3.1.1.1 背景磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響試驗(yàn)

        固定脈動頻率為25 Hz、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為30 Hz、處理量為900 g/min,考察背景磁感應(yīng)強(qiáng)度對磁選指標(biāo)的影響,結(jié)果如圖2所示。

        由圖2可知,隨著背景磁感應(yīng)強(qiáng)度提高,磁選精礦產(chǎn)率顯著增加,而磁選精礦鉬損失率也隨之增大。為實(shí)現(xiàn)較高的精礦產(chǎn)率、較低的鉬損失率,后續(xù)試驗(yàn)背景磁感應(yīng)強(qiáng)度定為1.5 T。

        3.1.1.2 脈動頻率的影響試驗(yàn)

        磁選過程中增加礦漿脈動作用,有利于礦漿中固體顆粒的有效分散,降低鉬在精礦中的夾雜損失。固定背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.5 T、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為30 Hz、處理量為900 g/min,考察脈動頻率對磁選指標(biāo)的影響,結(jié)果如圖3所示。

        由圖3可知,隨著脈動頻率的增大,磁選精礦產(chǎn)率顯著降低,同時(shí)磁選精礦鉬損失率也隨之減少。綜合考慮,后續(xù)試驗(yàn)磁選脈動頻率定為20 Hz。

        3.1.1.3 轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速的影響試驗(yàn)

        磁選機(jī)轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速與精礦產(chǎn)率及礦物夾雜有著重要聯(lián)系。固定背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.5 T、脈動頻率為20 Hz、處理量為900 g/min,考察轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速對磁選指標(biāo)的影響,結(jié)果如圖4所示。

        由圖4可知,隨著轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速的提高,磁選精礦產(chǎn)率逐漸增加,同時(shí)磁選精礦中鉬損失率也隨之增大。綜合考慮,后續(xù)試驗(yàn)磁選轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速定為30 Hz。

        3.1.1.4 處理量的影響試驗(yàn)

        工業(yè)上要求磁選機(jī)單機(jī)處理量越大越好,但處理量增加,分選指標(biāo)會變差。固定背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.5 T、脈動頻率為20 Hz、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為30 Hz,考察處理量對磁選指標(biāo)的影響,結(jié)果如圖5所示。

        由圖5可知,隨著處理量的增大,磁選精礦產(chǎn)率降低,且鉬損失率增大。綜合考慮,后續(xù)試驗(yàn)磁選處理量定為800 g/min。

        3.1.2 磁選擴(kuò)大試驗(yàn)

        根據(jù)磁選條件試驗(yàn)結(jié)果及磁選設(shè)備性能,確定較優(yōu)的磁選工藝參數(shù)為:背景磁感應(yīng)強(qiáng)度1.5 T、脈動頻率20 Hz、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速30 Hz、處理量800 g/min。在此條件下,控制礦漿濃度為20%,卸礦沖洗水用量為0.4 m3/h,試驗(yàn)時(shí)間為6 h,開展磁選擴(kuò)大試驗(yàn),結(jié)果見表4所示。

        由表4可知,針對銅、鉬含量分別為25.46%、1.03%的銅鉬混合精礦,通過1次強(qiáng)磁選,可以獲得產(chǎn)率39.16%、銅品位29.27%、銅回收率45.02%的高品位銅精礦,鉬損失僅為6.08%,銅鉬分離指標(biāo)較理想。同時(shí),鉬明顯富集在磁選尾礦中,鉬品位由1.03%提高至1.59%,有利于后續(xù)浮選分離。

        3.2 浮選分離試驗(yàn)

        對磁選擴(kuò)大試驗(yàn)的尾礦開展實(shí)驗(yàn)室浮選試驗(yàn),浮選工藝流程及藥劑制度如圖6所示,浮選結(jié)果見表5。

        由表5可知,針對銅、鉬品位分別為23.17%,1.60%的磁選尾礦,通過閉路浮選試驗(yàn)可以獲得鉬品位46.54%、鉬作業(yè)回收率93.97%合格鉬精礦,銅鉬浮選分離回收效果比較理想。

        3.3 全流程試驗(yàn)

        根據(jù)磁選擴(kuò)大試驗(yàn)及浮選試驗(yàn)結(jié)果,綜合計(jì)算得到磁浮聯(lián)合工藝選礦指標(biāo),結(jié)果見表6,其中綜合銅精礦為磁選精礦和浮鉬尾礦合并所得。

        由表6可知,采用磁浮聯(lián)合工藝處理含銅25.56%、含鉬1.04%的銅鉬混合精礦,可以獲得銅品位26.02%、銅回收率99.79%的綜合銅精礦,以及鉬品位46.54%、鉬回收率88.30%的鉬精礦,銅鉬分離指標(biāo)較理想。與原工藝相比,新工藝浮選處理量降低了40%左右,且磁選后的尾礦進(jìn)行浮選,藥劑單耗也少于原工藝;鉬回收率比原工藝提高1個(gè)百分點(diǎn)以上。綜合計(jì)算,硫化鈉用量可降低40%以上,選廠產(chǎn)生的堿性廢水中COD大幅降低,每年廢水COD處理費(fèi)用可節(jié)省近千萬元,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

        4 結(jié) 論

        (1)德興銅礦銅鉬混合精礦粒度組成較細(xì),含銅礦物主要為黃銅礦,單體解離度91.57%,含鉬礦物為輝鉬礦,單體解離度95.23%,銅鉬礦物具有較高的單體解離度,為銅鉬分離創(chuàng)造了有利的條件。

        (2)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.5 T、脈動頻率為20 Hz、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為30 Hz、處理量為800 g/min、礦漿濃度為20%、卸礦沖洗水用量為0.4 m3/h的條件下開展磁選擴(kuò)大試驗(yàn),獲得了產(chǎn)率39.16%、銅品位29.27%、銅回收率45.02%的高品位銅精礦,鉬回收率損失僅為6.08%;對磁選尾礦開展浮選分離試驗(yàn),獲得了鉬品位46.54%、鉬作業(yè)回收率93.97%的合格鉬精礦。

        (3)磁浮聯(lián)合工藝處理含銅25.56%、含鉬1.04%的銅鉬混合精礦,可以獲得銅品位26.02%、銅回收率99.79%的銅精礦,及鉬品位46.54%、鉬回收率88.30%的鉬精礦,鉬回收率比原工藝提高1個(gè)百分點(diǎn)以上,銅鉬分離指標(biāo)非常理想。

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