某銅鉬混合精礦臭氧氧化浮選分離試驗研究①

張紅濤， 宋翔宇， 黃業(yè)豪， 賈紫珮， 王 文， 許來福

（鄭州大學化工學院，河南 鄭州 450001）

據(jù)統(tǒng)計，全球約有75%的銅和50%的鉬產自銅鉬礦石[1］，絕大多數(shù)銅鉬礦石屬于斑巖型銅鉬礦[2］。 銅鉬混合精礦主要是銅鉬礦石經混合浮選獲得的粗精礦，其中常見的銅、鉬礦物為黃銅礦和輝鉬礦，為了獲得合格輝鉬礦和黃銅礦精礦，需進一步浮選分離[3］。黃銅礦和輝鉬礦具有相似的可浮性而較難分離。 銅鉬混合精礦一般需先脫藥預處理后進行銅鉬分離，才能取得較好的分選效果[4-5］。 目前大多數(shù)選礦廠銅鉬分離工藝主要是“抑銅浮鉬”，即在浮選過程中添加黃銅礦抑制劑來增加黃銅礦與輝鉬礦的可浮性差異，從而實現(xiàn)銅鉬分離[6-8］。 常見的黃銅礦抑制劑主要有氰化物、硫化物、巰基乙酸及諾克斯藥劑等，這些藥劑具有毒性強或用量大等缺點，存在成本高及環(huán)境污染等問題[9］。 氧化浮選主要是利用黃銅礦和輝鉬礦的氧化性質差異來實現(xiàn)銅鉬分離，可以減少甚至避免使用抑制劑，受到了越來越多的關注[10-12］。 目前氧化浮選常用的氧化劑是O3、H2O2及NaClO 等，其中臭氧具有氧化能力強、綠色環(huán)保及價格便宜等優(yōu)點，具有較好的應用前景。

1 試驗礦樣、儀器設備與藥劑

1.1 試驗礦樣

試驗礦樣為河南某選礦廠生產的“高鉬低銅”銅鉬混合精礦，在生產過程中已對該銅鉬混合精礦進行了脫藥處理，其化學多元素分析結果如表1 所示。 由表1 可知，該銅鉬混合精礦中Mo 品位22.03%、Cu 含量1.21%，SiO2和CaO 含量分別為29.57%和10.23%。

表1 礦樣化學多元素分析結果（質量分數(shù)）%

原礦中主要金屬礦物為輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦及斑銅礦等，脈石礦物主要為硅酸鹽及碳酸鹽礦物。

1.2 試驗設備及藥劑

試驗設備包括CF-G-3-20 型臭氧發(fā)生器、XZM-100 型振動磨樣機、RK-ZL 型真空過濾機、P911 型酸度計、RK／FD-Ⅱ型浮選機及XS-04 型多功能粉碎機等。 試劑主要包括氫氧化鈉、鹽酸、煤油、硫化鈉、水玻璃、六偏磷酸鈉、2＃油等。

2 試驗方法

2.1 臭氧氧化預處理

臭氧發(fā)生器型號CF-G-3-20g，臭氧產量20 g／h，臭氧濃度80～100 g／m3，氣體流量4 L／min。

臭氧氧化預處理步驟為：打開臭氧發(fā)生器，待穩(wěn)定后，通過導管將臭氧發(fā)生器產生的臭氧通入銅鉬混合精礦礦漿中（用氫氧化鈉或鹽酸調節(jié)pH 值至9），保持礦漿處于攪拌懸浮狀態(tài)，氧化處理一定時間后進行浮選分離。

2.2 浮選方法

浮選分離試驗設備為RK／FD-Ⅱ型0.5 L 浮選機。銅鉬混合精礦浮選分離試驗流程如圖1 所示。

圖1 銅鉬分離試驗流程

2.3 產品分析方法

采用ICP 法分析產品中銅和鉬含量。

3 結果與討論

3.1 磨礦細度對分選效果的影響

為了獲得較好的銅鉬分離指標，生產中一般需要對銅鉬混合精礦進行再磨。 采用XS-04 型多功能粉碎機進行磨礦，磨礦產品在礦漿pH 值9、捕收劑煤油及起泡劑2＃油用量分別為60 mg／L 和20 mg／L 條件下進行浮選，磨礦細度對浮選分離指標的影響如圖2 所示。由圖2 可知，隨著磨礦細度增加，銅、鉬回收率及銅、鉬品位均逐漸上升。 為了獲得更高的鉬回收率，后續(xù)操作中磨礦細度為－0.037 mm 粒級占98.55%，此時鉬品位32.43%、回收率95.28%。

圖2 磨礦細度對浮選分離指標的影響

3.2 礦漿pH 值對分選效果的影響

礦漿pH 值是浮選過程中一個重要的工藝參數(shù)。在磨礦細度－0.037 mm 粒級占98.55%、煤油用量60 mg／L、2＃油用量20 mg／L 條件下，礦漿pH 值對浮選分離指標的影響如圖3 所示。 由圖3 可知，隨著礦漿pH 值增加，浮選精礦中鉬回收率先上升后下降，在pH＝9 時達到最高，為95.22%，鉬品位逐漸上升；精礦中銅回收率與品位都逐漸下降。 綜合比較認為，礦漿pH 值為9 較合適。

圖3 礦漿pH 值對浮選分離指標的影響

3.3 水玻璃用量對分選效果的影響

水玻璃是選礦廠常用的脈石礦物抑制劑和礦泥分散劑，銅鉬礦浮選過程也經常應用。 磨礦細度－0.037 mm粒級占98.55%、礦漿pH 值9、煤油和2＃油用量分別為60 mg／L 和20 mg／L 時，考察了水玻璃用量對浮選分離指標的影響，結果如圖4 所示。 由圖4 可知，隨著水玻璃用量增加，精礦中鉬品位先上升后基本趨于穩(wěn)定，在水玻璃用量80 mg／L 時出現(xiàn)峰值；鉬回收率變化幅度不大，水玻璃用量超過80 mg／L 后，回收率稍有下降。 精礦中銅回收率在小幅度內先上升后下降，在水玻璃用量60 mg／L 時出現(xiàn)峰值；銅品位在較低水平基本無變化。 綜合比較精礦中鉬和銅指標，后續(xù)試驗選擇水玻璃用量80 mg／L。

圖4 水玻璃用量對浮選分離指標的影響

3.4 臭氧氧化的銅鉬分離試驗

在磨礦細度－0.037 mm 粒級占98.55%、pH 值9、水玻璃用量80 mg／L、煤油用量60 mg／L 及2＃油用量20 mg／L 時進行了臭氧氧化浮選試驗，臭氧氧化時間對浮選分離指標的影響如圖5 所示。 由圖5 可知，臭氧氧化可有效抑制黃銅礦，而對輝鉬礦可浮性影響很小。 隨著氧化時間增加，鉬品位變化不大，鉬回收率略有下降；銅回收率先快速下降，3 min 后基本穩(wěn)定在23%左右，銅品位先快速下降，3 min 后基本穩(wěn)定在0.5%左右。 適宜的臭氧氧化時間為3 min。

圖5 臭氧氧化時間對浮選分離指標的影響

3.5 硫化鈉作抑制劑的銅鉬分離試驗

硫化鈉是目前選礦廠應用廣泛的銅鉬分離抑制劑。 磨礦細度－0.037 mm 粒級占98.55%、pH 值9、水玻璃用量80 mg／L、煤油和2＃油用量分別為60 mg／L和20 mg／L 時，硫化鈉用量對浮選分離效果的影響如圖6 所示。 由圖6 可知，隨著硫化鈉用量增加，鉬精礦中銅品位與回收率逐漸下降，鉬品位和回收率小幅度下降。 硫化鈉用量250 mg／L 時，鉬精礦中銅含量0.58%。 這與臭氧氧化3 min 的結果相似，但鉬品位和回收率分別為31.242%和76.62%，均明顯低于臭氧氧化浮選的指標。 可見臭氧氧化在一定條件下可取代硫化鈉作為銅鉬分離抑制劑。

圖6 硫化鈉用量對浮選分離指標的影響

3.6 臭氧氧化浮選閉路試驗

在條件試驗基礎上進行了閉路試驗，試驗流程如圖7 所示，結果如表2 所示。 在－0.037 mm 粒級占98.35%條件下，以水玻璃為脈石礦物抑制劑、煤油為捕收劑、2＃油為起泡劑、臭氧氧化3 min，經過一次粗選三次精選，獲得的鉬精礦鉬品位47.46%、鉬回收率94.96%、銅含量0.10%，銅精礦銅品位2.16%、銅回收率96.48%，分離效果顯著。

圖7 閉路試驗流程

表2 閉路試驗結果

4 結論

1） 試驗樣品為河南某選礦廠“高鉬低銅”銅鉬混合精礦，其中Mo 品位22.03%，Cu 含量1.21%，SiO2和CaO 含量分別為29.57%和10.23%。 原礦中主要金屬礦物為輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦及斑銅礦等，脈石礦物主要是硅酸鹽及碳酸鹽礦物。

2） 銅鉬浮選分離試驗結果表明，臭氧氧化與硫化鈉都可較好地抑制黃銅礦，臭氧氧化浮選的鉬精礦品位和回收率顯著高于硫化鈉作抑制劑時的指標，說明用臭氧氧化取代硫化鈉做抑制劑進行抑銅浮鉬，工藝上是可行的。

3） 閉路試驗結果表明，在磨礦細度－0.037 mm 粒級占98.55%、pH 值9、水玻璃用量80 mg／L、臭氧氧化時間3 min、煤油和2＃油用量分別為60 mg／L 和20 mg／L條件下，經過一次粗選和三次精選，獲得的鉬精礦鉬品位47.46%、回收率94.96%、銅含量0.10%。