微細粒輝鉬礦的浮選動力學研究

任 強

（金堆城鉬業股份有限公司礦冶分公司三十畝地選礦廠，陜西 渭南 714102）

1 試驗

1.1 試樣和試劑

選取陜西某大型鉬礦的粒輝鉬礦礦樣作為試驗對象，主要采取手選除雜的方法處理已經破碎后的礦樣，將陶瓷球磨礦，干式篩分，獲得低于38 μm粒度的單礦物樣品。樣品累計粒度分布體積中的d10、d50和d90分別表示10%、50%和90%所對應的粒徑，樣品的粒徑分布為為d10=2.72 μm，d50=10.15 μm，d90=32.13 μm。輝鉬礦單礦物的X線衍射（XRD）分析結果如圖1所示。

1.2 試驗方法

1.2.1 單礦物浮選

在XFG11掛槽浮選機中進行單礦物浮選，選取容積為10 mL的浮選槽容積，主軸轉速的調節在0～2600 r/min范圍內，將25℃作為浮選溫度指標。每次試驗在100 mL燒杯中稱取2.0 g礦樣，將50 mL蒸餾水加入燒杯中，然后進行5 min的超聲處理，將靜置澄清2 min的礦漿的懸浮液倒入。在40 mL浮選槽中倒入40 mL的礦樣，并加入蒸餾水至30 mL進行攪拌1 min，然后根據試驗要求將調整劑、捕收劑和起泡劑依次加入，調整劑的藥劑作用為2 min，捕收劑的藥劑作用為3 min，起泡劑的藥劑作用為1 min，然后進行3 min的浮選刮泡，其間每隔30 s需分開收集所獲得的泡沫產品。最后過濾泡沫產品和槽內產品，并對其進行烘干、稱質量并計算產率，產率為回收率。為了保證試驗結果的可靠性，每次需重復進行3次試驗，求平均值[1]。

圖1 輝鉬礦單礦物的X線衍射圖

1.2.2 粒徑測試

稱取2.0 g礦樣進行試驗，在調漿時按照與單礦物浮選相同的條件實施，在激光粒度分析儀中放入取樣，對絮團的表觀粒度進行測試，每次需重復進行3次試驗。

1.2.3 濁度沉降試驗

礦物顆粒處于聚集狀態說明濁度較小，礦物顆粒處于分散狀態說明濁度較大。在100 mL含有一定藥劑濃度的溶液中加入稱取0.2 g礦物樣品，并將其倒入100 mL沉降量筒中，目的是為了進行3 min的沉降，在試樣瓶中放入所抽取的20 mL上層懸濁液，采用WGZ-3（3A）型散射光油度儀測量濁度，FTU表示濁度單位，1 FTU代表1 mg/L SIO2懸濁液的濁度。

2 結果

2.1 不同輝鉬礦的天然可浮性

不同輝鉬礦的天然可浮性隨礦漿pH的變化規律在不添加非極性烴油的情況下的結果如圖2所示；不同輝鉬礦的浮選動力學情況在pH為7、MIBC用量12.5 mg/L的情況下的結果如圖3所示。

圖2 攪拌轉速為1900 r/min時礦漿pH對不同輝鉬礦的天然可浮性的影響

由圖2可知，與粒徑在38～74 μm范圍的輝鉬礦相比，粒度在38 μm以下的輝鉬礦在整個pH范圍內，浮選回收率在20%以下。由此可知，隨顆粒粒度的減小，輝鉬礦的天然可浮性會不斷降低[2]。原因主要是輝鉬礦顆粒粒度的減少會使面棱比例降低，從而降低輝鉬礦表面的疏水性與可浮性。

圖3 當攪拌轉速為1900 r/min、礦漿pH為7時不同輝鉬礦的浮選動力學

由圖3可知，與粒度在38～74 μm的輝鉬礦浮選速率常數相比，粒度在38μm的輝鉬礦浮選速率常數越小，浮選速率越低，說明了微細粒輝輝鉬礦具有浮選速率較小的特點。

2.2 柴油添加量的影響

試驗中的捕收劑主要采用0號柴油乳狀液，12.5 mg/L作為MIBC用量指標，1900 r/min為攪拌轉速指標，7為礦漿pH指標，在捕收劑作用時間3 min的條件下，對柴油的添加量對微細輝鉬礦浮選動力學的影響進行考察，結果如圖4所示。

圖4 當pH=7、攪拌轉速為1900 r/min時，不同柴油用量下微細粒輝鉬礦的浮選動力學

結合圖3、圖4可知，添加200 mg/L非極性烴油時，輝鉬礦回收率與浮選速率常數會顯著提高和增大。導致這一現象的原因與顆粒表明疏水性的增強，以及疏水聚團體粒度有著密切聯系。

2.3 礦漿pH的影響

12.5 mg/L為MIBC用量指標，1900 r/min為攪拌轉速指標，7為礦漿pH指標，捕收劑作用時間3 min的條件下，就pH對微細粒輝鉬礦的浮選動力學的影響考察結果如圖5所示。

圖5 當柴油用量為200 mg/L、攪拌轉速為1900 r/min時，礦漿pH對微細粒輝鉬礦浮選動力學的影響

由圖5可知，微細粒輝鉬礦浮選速率的影響與礦漿pH有關，輝鉬礦的浮選速率常數在強酸性至中性的pH范圍內會增大。

2.4 攪拌轉速的影響

在12.5 mg/L為MIBC用量指標，1900 r/min為攪拌轉速指標，7為礦漿pH指標，捕收劑作用時間3 min的條件下，攪拌轉速對微細粒輝鉬礦選動力學的影響規律：浮選速率常數和回收率的增大，是建立在攪拌轉速在1300～1900 r/min范圍內增加的基礎上；且浮選速率常數與回收率的增大是建立在攪拌轉速在1900 r/min的技術上。如果出現過高的攪拌轉速，在高剪切力作用下，疏水聚團體將可能遭到破壞，這對浮選分離帶來不良影響；如果存在過低的攪拌轉速，那么將無法獲得良好的疏水絮凝[3]。

2.5 顆粒間相互作用

在對微細粒輝鉬礦疏水聚團浮選中顆粒間相互作用的研究中，可應用擴展的DLVO理論（EDLVO理論）。得出的結論為：疏水引力是微細粒輝鉬礦與柴油油滴之間相互作用的核心。

3 結論

隨著顆粒力度的減小，輝鉬礦的天然可浮性也會不斷降低；粒度在38 μm的微細粒輝鉬礦相比于38～74 μm的微細粒輝鉬礦，其浮選回收率更低且浮選速率更慢。柴油用量通過對疏水團聚體粒徑的增大，并對浮選速率常數的提高，使微細粒輝鉬礦的浮選效率增大。在其他條件不變，只是柴油用量變化的情況下，微細粒輝鉬礦的浮選速率常數L與團聚體平均粒徑dp之間存在的關系為：L=1.6022×10-3dp2.4433。

對于微細粒輝鉬礦浮選速率受礦漿pH的影響來說，輝鉬礦的浮選速率常數比堿性條件下的速率常數要大，其是建立在酸性和中性pH的條件基礎上。在柴油體系中，pH的降低會使輝鉬礦顆粒的聚集行為增加，但增加幅度不太顯著，導致輝鉬礦浮選回收率的增加也不顯著。在疏水聚團過程中，微細粒輝鉬礦聚團行為的促進可以通過攪拌轉速的增大得以實現，且能夠使團聚體的平均粒徑增大，使其浮選速率常數和浮選回收率得到提高；如果出現過高的攪拌轉速，在高剪切力的作用下，將會直接破壞疏水聚團體，從而將會降低浮選效率。

與靜電排斥勢能和van deer Waals的作用勢能絕對值相比，微細粒輝鉬礦與柴油油滴之間疏水作用勢能的絕對值要大3個數量級，疏水作用占據核心地位。為了使微細例輝鉬礦浮選效率得到提高，本次研究結果可提供相關的理論依據。