米文杰 吳 凱 黃 杰 朱庚昊 鄭蒙恩

(1.煙臺(tái)黃金職業(yè)學(xué)院環(huán)境與材料工程系,山東 煙臺(tái) 265401;2.長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410011)

鉬是重要的稀有金屬礦產(chǎn)資源,在地球上的蘊(yùn)藏量較少,其含量?jī)H占地殼質(zhì)量的0.001%,在地殼中,硫化鉬礦是鉬的主要存在形式[1],金屬鉬具有熔點(diǎn)高、強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)、耐研磨性強(qiáng)等優(yōu)良特性,鉬及其合金在金屬冶煉工業(yè)、航空航天、化學(xué)工業(yè)、陶瓷工業(yè)、電子電工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。鉬礦是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中十分重要的原材料和戰(zhàn)略資源[2-6]。隨著鉬金屬在高科技、國(guó)防等重要領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,鉬及其合金的需求量也在逐年增加。我國(guó)現(xiàn)有的鉬礦石鉬品位普遍較低,且鉬多與其他有價(jià)元素密切共生,如何更合理地利用這部分貧、細(xì)、雜難處理的鉬礦資源,已經(jīng)成為了礦物加工技術(shù)領(lǐng)域的研究方向與熱點(diǎn)[7]。在這種態(tài)勢(shì)下,對(duì)低品位鉬銅伴生金屬回收技術(shù)研究具有重要的意義。

1 礦石性質(zhì)

青海省某銅鉬硫化礦石金屬礦物主要有輝鉬礦、黃銅礦、黃鐵礦、輝銅礦、銅藍(lán)、黝銅礦,脈石礦物主要有石英、云母、高嶺石、長(zhǎng)石等。礦石有價(jià)金屬元素為銅和鉬,其品位分別為0.30%和0.041%,僅僅達(dá)到了各自礦床的邊界品位,由于礦石中輝鉬礦的粒度微細(xì),-0.01mm粒級(jí)含量21.31%,-0.02 mm粒級(jí)含量34.97%,部分輝鉬礦被石英等硅酸鹽脈石礦物所包裹,因此,將微細(xì)粒級(jí)鉬礦以及被脈石包裹的細(xì)粒級(jí)鉬礦有效回收是研究的主要方向,原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。鉬和銅物相分析結(jié)果分別見(jiàn)表2、表3。

表2 礦石鉬物相分析結(jié)果Table 2 Molybdenum phase analysis results of raw ore %

表3 礦石銅物相分析結(jié)果Table 3 Copper phase analysis results of raw ore %

礦石中微細(xì)粒級(jí)鉬礦以及脈石包裹的細(xì)粒級(jí)鉬礦為鉬的主要賦存狀態(tài),鉬主要的賦存礦物為輝鉬礦,輝鉬礦主要呈鱗片粒狀的結(jié)構(gòu)、稀疏浸染狀以及微細(xì)脈狀構(gòu)造存在。礦石中黃鐵礦的嵌布粒度較粗,一般為0.01～0.46 mm。結(jié)合目前鉬選礦工藝流程的研究,以及考慮到綜合利用價(jià)值,試驗(yàn)中對(duì)銅、鉬均作為回收對(duì)象進(jìn)行了試驗(yàn),確定采用混合浮選—銅鉬分離浮選—鉬粗精礦再磨再分選的回收工藝流程。

2 銅鉬混合浮選試驗(yàn)

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

選礦廠分選作業(yè)中磨礦能耗成本一般占總能耗成本的50%[8],確定適宜的入選粒度十分重要。在磨礦細(xì)度分別為-0.074 mm 占60%、70%、80%、90%條件下,按圖1流程進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程Fig.1 Flow chart of grinding fineness test

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Test results of grinding fineness

從圖2可以看出:隨著磨礦細(xì)度的增加,銅鉬混合精礦鉬品位先提高后降低,在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%時(shí),銅鉬混合精礦鉬品位最高;銅鉬混合精礦鉬回收率隨磨礦細(xì)度的增加而升高,但提升的幅度較緩。綜合考慮,確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%。

2.2 銅鉬混浮柴油用量試驗(yàn)

鉬礦具有較好的天然可浮性,屬于疏水易浮性礦物,捕收劑通常采用非極性油類,如輕型柴油[9]。采用柴油為捕收劑,按圖3所示流程進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖3 柴油用量試驗(yàn)流程Fig.3 Flowsheet of diesel oil dosage test

從圖4可以看出,隨著柴油用量的增加,銅鉬混合精礦鉬品位先增加而后小幅降低,鉬的回收率緩慢增加。綜合考慮,選擇柴油用量為50 g/t。

圖4 柴油用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Test results of on dosage of diesel oil

3 銅鉬分離浮選抑制劑用量試驗(yàn)

銅礦物和鉬礦物的天然可浮性相近,在成礦過(guò)程中這2種礦物常密切共生,加大了銅礦物與鉬礦物的分離難度。目前,抑銅浮鉬和抑鉬浮銅是常見(jiàn)的兩種銅鉬混合浮選分離的方法[10]。輝鉬礦屬于典型的層片結(jié)構(gòu),破碎磨礦過(guò)程多數(shù)沿層片間斷裂,具有良好的天然可浮性,但是,如果對(duì)輝鉬礦添加了相應(yīng)抑制劑進(jìn)行了抑制,后期若想再活化回收被抑制的輝鉬礦非常困難,因此,在銅鉬分離的時(shí)候多采用抑制銅礦物而浮選鉬礦物即所謂的抑銅浮鉬的方法來(lái)分離銅鉬混合精礦。抑銅浮鉬的抑制劑通常分為2大類,一類為無(wú)機(jī)抑制劑,另一類為有機(jī)抑制劑,常見(jiàn)的無(wú)機(jī)抑制劑有氰化鈉、硫化鈉、硫氫化鈉以及諾克斯等,巰基乙酸鈉是抑銅浮鉬比較常用的有機(jī)抑制劑[11]。趙鏡等[12]研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)抑制劑巰基乙酸鈉在黃銅礦表面的吸附具有一定的厚度,并且屬于化學(xué)吸附,但是,在以分子鍵為主的輝鉬礦表面,巰基乙酸鈉并不會(huì)進(jìn)行吸附,因此,巰基乙酸鈉是一種優(yōu)良的抑銅浮鉬的抑制劑,不但具有很強(qiáng)的抑制作用,還具有良好的選擇性[13]。本研究采用有機(jī)抑制劑巰基乙酸鈉和無(wú)機(jī)抑制劑硫化鈉組合藥劑抑銅浮鉬。銅鉬分離粗選固定柴油用量為9 g/t,2#油用量為1.5 g/t,巰基乙酸鈉用量為100 g/t,硫化鈉用量分別為600 g/t、800 g/t、1 000 g/t、1 200 g/t,對(duì)原礦經(jīng)1粗2精2掃銅鉬混合浮選獲得的精礦進(jìn)行銅鉬分離粗選條件試驗(yàn),結(jié)果如圖5所示。

圖5 銅鉬分離浮選硫化鈉用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Test results on dosage of sodium sulfide for copper and molybdenum separation flotation

從圖5可以看出,鉬精礦鉬品位隨著硫化鈉用量的增加,呈先增加后減小的趨勢(shì),鉬的回收率隨著硫化鈉用量的增加而表現(xiàn)出增加的趨勢(shì),但回收率增加幅度較小。綜合考慮,選擇硫化鈉用量為1 000 g/t。

4 銅鉬分離再磨細(xì)度試驗(yàn)

礦石中輝鉬礦嵌布粒度微細(xì),部分輝鉬礦被石英等硅酸鹽脈石礦物包裹,磨礦過(guò)程輝鉬礦與石英等礦物單體解離度不高[14-15],因此,在硫化鈉+巰基乙酸鈉用量為300+20 g/t條件下對(duì)銅鉬分離粗選鉬精礦進(jìn)行再磨再選工藝試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Test results of regrinding fineness

圖6表明,精礦鉬品位隨著再磨細(xì)度的增加,呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì),鉬的回收率隨著再磨細(xì)度的增加而逐漸增加,但回收率增加幅度較小。綜合考慮,確定再磨細(xì)度為-0.037 mm占60%。

5 銅鉬分離再磨后浮選抑制劑用量試驗(yàn)

再磨后采用5段精選和1段掃選工藝流程,掃選藥劑用量遵循粗選藥劑用量減半的原則,即掃選捕收劑柴油和起泡劑2#油的用量分別為6 g/t和1.5 g/t,抑制劑硫化鈉與硫基乙酸鈉的用量分別為500 g/t和50 g/t,對(duì)再磨后精選抑制劑巰基乙酸鈉用量為20 g/t時(shí)進(jìn)行硫化鈉用量條件試驗(yàn),結(jié)果如圖7所示。

圖7表明,再磨后隨著精選抑制劑硫化鈉用量的增加,鉬品位呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì),而鉬的回收率則一直為上升的趨勢(shì),但回收率增加幅度較小。綜合考慮回收率、品位及藥劑成本等因素,再磨后精選抑制劑硫化鈉的用量選取為300 g/t。

圖7 鉬精選硫化鈉用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Test results on dosage of sodium sulfide for molybdenum cleaning flotation

6 銅鉬浮選閉路試驗(yàn)

試驗(yàn)最終采用圖8所示銅鉬混合浮選—銅鉬分離浮選—鉬粗精礦再磨再選的工藝流程,獲得的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of the closed-circuit test %

圖8 閉路試驗(yàn)流程Fig.8 Flowsheet of the closed-circuit test

對(duì)精礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析,結(jié)果見(jiàn)表5、表6。

從表5、表6可以看出,銅精礦與鉬精礦的銅鉬互含相對(duì)較低,雜質(zhì)元素含量不高,基本實(shí)現(xiàn)了銅鉬的分離,獲得了較為理想的精礦產(chǎn)品。

表5 鉬精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 5 Chemical elements analysis results of molybdenum concentrate products %

表6 銅精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 6 Chemical elements analysis results of copper concentrate products %

7 結(jié) 論

青海某硫化銅鉬礦石銅和鉬品位分別為0.30%、0.041%。采用銅鉬混合浮選—銅鉬分離浮選—鉬粗精礦再磨再選工藝,獲得了鉬品位40.75%、鉬回收率 44.24%的鉬精礦以及銅品位16.38%,銅回收率79.96%的銅精礦。采用此工藝對(duì)于處理該超低品位的銅鉬礦石獲得了相對(duì)較理想的選別指標(biāo)。對(duì)于同類低品位銅鉬礦床綜合開(kāi)發(fā)利用提供了一定的參考價(jià)值。