三道莊礦區高氧化率鉬礦石選礦工藝優化研究

車文芳，李付博，劉書鵬，宋念平，靳建平,2，何亞清，楊劍波

(1.洛陽欒川鉬業集團股份有限公司，河南 洛陽 114043) (2.西安西北有色地質研究院有限公司，陜西 西安 110054)

0 引 言

輝鉬礦是一種天然可浮性較好的礦物，但由于其復雜的成礦因素和伴生礦物浮選行為的影響，不同礦石類型的輝鉬礦表現出程度不等的可浮性變化[1-3]。氧化后的輝鉬礦可浮性下降，且氧化程度越高，可浮性越差。比較常見的氧化鉬礦物有鉬華MoO3、鐵鉬華Fe2(MoO4)3·8H2O、鉬鈣礦CaMoO4和鉬鉛礦PbMoO4等[4-6]，這類氧化鉬礦物較難利用，影響回收率。

洛陽欒川鉬礦是我國重要的鉬礦基地，三道莊礦區鉬礦石氧化程度高，目前選廠的指標不穩定，造成資源的流失[7-8]。本研究以欒川三道莊礦區高氧化率鉬礦為對象，考查了磨礦細度、調整劑用量、抑制劑用量等試驗條件對浮選指標的影響規律，并在最優條件下進行閉路流程試驗，為三道莊高氧化率鉬礦石的高效利用及現場工藝流程改進提供理論基礎。

1 礦石性質

三道莊礦區高氧化率鉬礦石化學多元素分析結果如表1所示，礦石中鉬物相和鎢物相分析結果如表2和表3所示。

表1 原礦多元素分析結果 %

由表1可知：該礦石中主要回收礦物Mo和WO3含量分別為0.06%和0.10%，Mo含量達到鉬礦床的最低工業品位，WO3含量達到了鉬礦床伴生有用組分回收指標(GB/T 25283-2010)。

表2 原礦鉬物相分析結果 %

由表2可知：原礦中硫化鉬占比為72.13%，氧化鉬占比為27.87%。其中硫化鉬的載體礦物主要為輝鉬礦，氧化鉬含量高是影響鉬精礦回收率的主要原因。

表3 原礦鎢物相分析結果 %

由表3可知：鎢主要以白鎢礦的形式存在，占90.62%，在鎢華和黑鎢礦中含量較少，分別為8.09%和1.29%。

利用光、薄片鏡下鑒定和MLA分析手段，并結合化學多元素分析結果，查清了礦石的主要礦物組成，結果見表4。

表4 礦石中主要礦物組成及含量 %

由表4可知:礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、磁鐵礦、輝鉬礦、白鎢礦和黃銅礦，并含有微量的輝銅礦。非金屬礦物主要為石榴子石、石英、透輝石以及蝕變形成的角閃石，并含有少量的碳酸鹽礦物、斜長石、磷灰石、螢石以及其他蝕變礦物，巖石整體蝕變較強，易產生細泥。其中石榴子石屬鈣鋁榴石-鈣鐵榴石系列，成分中含少量的錳，透輝石中含一定量的鐵形成透輝石-鈣鐵輝石系列，同時含少量的錳。

對光片中輝鉬礦顆粒進行粒度統計，統計時以輝鉬礦單晶的短徑為準，統計結果見圖1(a)。因白鎢礦在顯微鏡下較難分辨，鏡下統計顆粒容易漏掉，因此對白鎢礦的粒度統計利用MLA測試分析的數據(磨礦細度-0.075 mm 含量為60%)，結果見圖1(b)。

由圖1(a)可知:該礦石中輝鉬礦單晶主要分布在-74 μm范圍內，占比達74.48%，粒度較細。由圖1(b)可知：該礦石中白鎢礦主要分布在-38～+9.6 μm范圍內，占比為49.86%，其次分布在-75～+38 μm和-9.6 μm范圍內，占比分別為26.06%和20.76%。

2 生產指標及試驗思路

現場在磨礦細度-0.075 mm含量為60%的條件下，以煤油為捕收劑，2#油為起泡劑，經過一次粗選三次掃選，粗精礦空白精選一次后進入再磨，再磨細度-0.038 mm含量為60%，經過兩次精選一次精掃選，精選作業調整劑水玻璃用量為580 g/t，粗選和掃選作業添加捕收劑和起泡劑，總用量分別為130 g/t和40 g/t，可獲得鉬回收率64%～65%，品位47%左右的鉬精礦；選鉬尾礦經過一次粗選一次掃選一次粗精選，獲得粗精礦加溫脫藥后，經多次精選最終獲得WO3回收率為±75%，WO3品位為±35%的鎢精礦。模擬現場生產工藝流程和工藝條件，試驗室閉路試驗指標為：鉬精礦品位47.68%，回收率65.32%。

根據現場生產指標及實驗室模擬閉路試驗結果，鉬精礦品位和回收率均不高，本試驗研究如何提高鉬的品位和回收率，暫不研究回收鎢。

3 試驗設備及藥劑

主要試驗設備為XFDIII型掛槽浮選機、XMQ-Ф240×90濕式球磨機和DGF30/4-IIA電熱鼓風干燥箱；試驗用藥劑為化學純碳酸鈉、水玻璃、六偏磷酸鈉、硫化鈉、巰基乙酸鈉、煤油和2#油。

4 試驗結果與討論

4.1 粗選條件試驗

根據礦石的性質，粗選條件試驗主要考查磨礦細度、調整劑種類和用量、捕收劑和抑制劑用量對浮選指標的影響。

4.1.1 磨礦細度試驗

改變磨礦細度，考查其對粗選選別指標的影響，試驗流程和條件如圖2所示，為了更好地觀察泡沫現象和試驗結果，粗選次數定為3次。

由圖3試驗結果可以看出：隨著磨礦細度的增加，尾礦中鉬的含量不變，當磨礦細度-0.075 mm含量大于55%時，粗精礦中鉬的品位和回收率不斷降低，因此適宜的磨礦細度為-0.075 mm含量為50%～60%，選擇-0.075 mm含量為55%進行下一步試驗。

圖2 磨礦細度試驗流程

圖3 磨礦細度對浮選試驗指標的影響

4.1.2 調整劑種類及用量試驗

由礦石性質可知：礦石整體蝕變較強，含有易泥化礦物，所以選擇適宜的調整劑改善礦泥對輝鉬礦的可浮性是關鍵。試驗考察了不同調整劑對浮選指標的影響。試驗流程見圖2，調漿后先加調整劑，再加捕收劑煤油和起泡劑，試驗結果見圖4。圖4中所示1#為不加調整劑，2#為水玻璃用量500 g/t，3#為碳酸鈉用量1 000 g/t，4#為六偏磷酸鈉用量200 g/t，5#為硫化鈉用量200 g/t。

圖4 調整劑對浮選試驗指標的影響

由圖4可知：使用4種調整劑時，尾礦的Mo品位均為0.02%，但當調整劑為碳酸鈉時，粗精礦中Mo品位最高，為7.75%，Mo回收率68.66%。因此，確定使用碳酸鈉作調整劑。

固定捕收劑及起泡劑用量不變，改變調整劑碳酸鈉用量，考查其在粗選階段對選別指標的影響。試驗流程見圖2，試驗結果見圖5。

圖5 碳酸鈉用量對浮選指標的影響

由圖5可知：隨著碳酸鈉用量由500 g/t增加到2 000 g/t時，尾礦中Mo品位為0.02%，精礦中Mo品位逐漸升高后變化不大，粗精礦Mo回收率變化不大，在68.5%左右變化。因此，確定調整劑碳酸鈉用量為1 000 g/t，此時粗精礦中Mo品位為7.75%，回收率為68.66%。

4.1.3 捕收劑用量試驗

捕收劑選用常規藥劑煤油，考查了煤油用量對浮選指標的影響，試驗流程見圖2，粗選1調整劑為碳酸鈉(1 000 g/t)，粗選煤油總用量為變量，其中粗選2和粗選3煤油用量均為20 g/t。其他試驗條件見圖2，試驗結果見圖6。

由圖6可知：隨著煤油總用量由100 g/t增加到190 g/t時，粗精礦中Mo品位呈升高趨勢，回收率先逐漸增大后有下降趨勢。因此，確定煤油總用量為120 g/t，此時粗精礦中Mo品位為6.07%，回收率為70.44%。

4.1.4 抑制劑用量試驗

由于礦石中含有黃銅礦等，選用巰基乙酸鈉為抑制劑，進行粗選抑制劑用量試驗，試驗流程見圖2，試驗結果見圖7。粗選調整劑碳酸鈉用量為1 000 g/t，巰基乙酸鈉為變量，煤油總用量為120 g/t，其他藥劑用量不變。

圖7 抑制劑用量對浮選指標的影響

由圖7可知：隨著巰基乙酸鈉用量由30 g/t增加到600 g/t，粗精礦中Cu品位逐漸下降，Mo品位在7%左右波動，Mo回收率逐漸降低。綜合考慮，確定巰基乙酸鈉用量為100 g/t，此時粗精礦Mo品位為6.3%，Mo回收率66.87%，Cu品位為0.075%。

4.2 精選條件試驗

由于輝鉬礦嵌布粒度較細，精選前必須對粗精礦進行再磨，通過再磨可以使有用礦物進一步單體解離，因此進行再磨細度試驗。試驗流程見圖8，試驗結果見圖9。

圖8 再磨細度試驗流程

由圖9可知：隨著再磨細度-0.038 mm含量由28%升高到55%，鉬精礦中Mo品位先逐漸升高后變化不大，Mo回收率呈下降趨勢，Cu品位也呈下降趨勢。因此確定再磨細度為-0.038 mm含量為50%，此時，鉬精礦中Mo品位為58.33%，Mo回收率為48.00%，Cu品位為0.15%。

圖9 再磨細度對浮選指標的影響

4.3 閉路試驗

試驗過程中發現該礦石中輝鉬礦的浮選速度較慢，因此，如何提高該礦石中輝鉬礦的可浮性也是本次試驗關注的焦點。試驗發現，硫化鈉能提高輝鉬礦的浮選速度，在粗選加100 g/t時能提高鉬礦浮選速度。在此基礎上，對流程進行優化并進行閉路試驗，試驗流程見圖10，試驗結果見表5。鉬精礦產品質量檢查結果見表6。

圖10 閉路試驗流程

表5 浮選閉路試驗結果 %

由表5結果可知：閉路試驗可獲得產率為0.07%，Mo品位為55.24%，Mo回收率為67.99%的鉬精礦。相比于模擬現場工藝流程指標，鉬精礦品位提高7.56個百分點，回收率提高2.67個百分點。說明該工藝流程能進一步提高鉬精礦中Mo品位和回收率。

表6 鉬精礦質量檢查結果 %

由表6可知：鉬精礦雜質含量符合鉬精礦質量標準(GB3200-89)的要求。

4.4 技術經濟分析

本工藝根據原礦鉬品位低、氧化率高、粒度微細等工藝礦物學特點，在不改變原流程結構的基礎上，通過優化磨礦細度及藥劑制度，利用碳酸鈉、巰基乙酸鈉、硫化鈉的協同作用提高選別指標，與原生產流程相比，優化流程鉬精礦Mo品位和回收率分別提高了7.56和2.67個百分點，應用生產后會有顯著的經濟效益，對比分析結果見表7。

表7 技術指標對比分析結果

5 結 論

(1)原礦含Mo 0.06%，含WO30.10%，目的礦物為輝鉬礦和白鎢礦。原礦鉬物相分析表明：原礦中硫化鉬占比為72.13%，氧化鉬占比為27.87%，氧化鉬的載體礦物主要為白鎢礦；礦石中金屬礦物主要有黃鐵礦、磁鐵礦、輝鉬礦、白鎢礦和黃銅礦，并含有微量的輝銅礦，非金屬礦物主要為石榴子石、石英、透輝石以及蝕變形成的角閃石，并含有少量的碳酸鹽礦物、斜長石、磷灰石、螢石以及蝕變形成的綠簾石。

(2)通過詳細的條件試驗確定一段磨礦細度為-0.075 mm含量為55%，再磨細度為-0.038 mm含量為50%，粗選添加碳酸鈉1 000 g/t、巰基乙酸鈉100 g/t，硫化鈉100 g/t，煤油80 g/t，2#油30 g/t，采用“一粗兩掃，粗精礦精選—再磨—兩次精選”工藝流程閉路試驗可得到Mo品位為55.24%、回收率為67.99%的鉬精礦。

(3)優化工藝流程后所得的分選指標較優，與模擬現場工藝流程指標對比，鉬精礦品位提高7.56個百分點，回收率提高2.67個百分點。