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复杂钼铜铁多金属矿的综合利用研究

来源期刊：稀有金属2011年第1期

论文作者：严海军向宇宋永胜

文章页码：89 - 95

关键词：铜钼混合浮选;混合精矿再分离;尾矿选铁;磁选;

摘要：对某钼铜铁多金属矿矿石进行了工艺矿物学研究,该矿石是以钼为主、并生铜铁的多金属矿。根据矿石的性质,采用钼铜混合浮选混合精矿再分离—尾矿磁选选铁的工艺流程。铜钼混合浮选时,采用煤油、柴油混合捕收剂,有利于提高钼回收率,采用选铜特效捕收剂BK802,有利于提高铜的回收率。铜钼混合精矿分离时,采用煤油作为捕收剂,最终选择BK310进行铜钼分离。对铜钼混选尾矿进行了选铁实验,最适宜的磁场强度为0.12～0.16T之间。研究结果表明:在原矿铜品位0.082%的情况下,可以得到含铜品位15.16%、铜回收率80.54%的铜精矿;采用新型抑制剂BK310,一次分离三次精选即得到钼精矿钼品位50.87%,回收率85.94%;磁铁矿单体解离较好,一次粗选后再磨,得到铁精矿铁品位69.47%、铁回收率41.89%的铁精矿。

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稀有金属 2011,35(01),89-95

复杂钼铜铁多金属矿的综合利用研究

严海军向宇宋永胜

四川鑫源矿业有限责任公司

北京有色金属研究总院生物冶金国家工程实验室

摘要：

对某钼铜铁多金属矿矿石进行了工艺矿物学研究,该矿石是以钼为主、并生铜铁的多金属矿。根据矿石的性质,采用钼铜混合浮选混合精矿再分离—尾矿磁选选铁的工艺流程。铜钼混合浮选时,采用煤油、柴油混合捕收剂,有利于提高钼回收率,采用选铜特效捕收剂BK802,有利于提高铜的回收率。铜钼混合精矿分离时,采用煤油作为捕收剂,最终选择BK310进行铜钼分离。对铜钼混选尾矿进行了选铁实验,最适宜的磁场强度为0.12～0.16T之间。研究结果表明:在原矿铜品位0.082%的情况下,可以得到含铜品位15.16%、铜回收率80.54%的铜精矿;采用新型抑制剂BK310,一次分离三次精选即得到钼精矿钼品位50.87%,回收率85.94%;磁铁矿单体解离较好,一次粗选后再磨,得到铁精矿铁品位69.47%、铁回收率41.89%的铁精矿。

关键词：

铜钼混合浮选;混合精矿再分离;尾矿选铁;磁选;

中图分类号： TD98

作者简介：严海军(1975-),男,陕西宝鸡人,学士,工程师;研究方向:多金属矿的生产和管理;宋永胜,sysmba@163.com;

收稿日期：2010-06-07

基金：“十一五”国家科技支撑课题(2006BAB02A08)资助;

Comprehensive Utilization of Mo-Cu-Fe Polymetallic Ore

Abstract：

The mineralogical examination was studied on the Mo-Cu-Fe polymetallic ore.The main mineral in this ore is molybdenum mineral,accompanying with copper and iron minerals.According to the ore property,the molybdenum minerals and copper minerals were recovered with bulk flotation,and then the bulk concentrate was separated.The combined kerosene-diesel oil reagents is used to improve molybdenum recovery and effective collector BK802 was used to improve copper recovery in the bulk floatation.Only kerosene is used in the copper-molybdenum separation step.The effects of depressants BK310 and BK311 were compared,then BK310 was chosen.The iron minerals were selected with magnetic separation method from the bulk flotation tailing and the optimal magnetic field is between 0.12～0.16 T.The results obtained a copper concentrate with the copper grade of 15.16% and recovery of 80.54% respectively under the copper grade of raw ore on 0.082%,a molybdenum concentrate with the molybdenum grade of 50.87% and recovery of 85.94% respectively using new depressant BK310 with three cleaning,Magnetic separation tests obtained an iron concentrate containing 69.47% Fe and the recovery of Fe was 41.89% after one regrinding stage for its good liberation.

Keyword：

copper-molybdenum bulk flotation;separation of copper and molybdenum minerals;magnetic separation from tailing;magnetic separation;

Received： 2010-06-07

钼是一种不可再生的战略性矿产资源 ^[1,2] , 以其优异的性能, 广泛应用于钢铁、化工、军事、电子、电子计算机、生物医药、农业等领域。钼是自然界分布很少的一种元素, 在地壳中的平均含量为0.001%左右。目前, 已知的钼矿物有30多种, 其中辉钼矿分布最广, 是工业上最重要的钼矿物。据相关资料统计, 世界上钼产量中有99%是从易选辉钼矿中获得的。随着科学技术的发展, 钼的需求量越来越大, 辉钼矿资源储量急剧减少, 钼资源短缺已成为不争的事实。钼矿一般都伴生大量的其他金属, 如铜、铁等。采用合适的方法回收有价的金属,既减少了浪费又提高了伴生矿的产量。

处理铜钼矿石用浮选法, 这类选厂一般采用混合再分离浮选流程 ^[3,4] 。一般来讲, 先混选得到铜钼混合精矿, 然后采用抑铜浮钼工艺分别得到铜精矿和钼精矿。铜钼分离的关键是使铜矿物表面的捕收剂疏水物质解吸,从疏水变为亲水, 并在铜钼浮选分离过程中保持亲水性。硫化铜矿(黄铜矿、辉铜矿) 是在以黄药为捕收剂时可浮性最好的矿物之一, 需要大量的抑制剂才能使它受到抑制。如用硫化钠进行铜钼分离时, 用量至少要在10 kg·t^-1(给矿) , 有时甚至要达到50～70 kg·t^-1 (给矿) 才能使铜钼混合精矿分离。抑制剂的费用约占钼成本80%～90%, 有时由于药剂费用过高, 选钼亏损, 造成由于经济原因使铜钼矿中的钼不能回收 ^[5] 。因而, 开发新型有效的硫化铜的抑制剂及是一个具有长远意义的研究课题。对于钼铁型矿石, 一般采用先浮后磁或浮-磁-重结合的方式, 可以同时选取多种矿物, 提高资源的利用率 ^[6,7,8,9] 。

综上所述, 多金属矿石选收的产品种类多, 故采用简单的选别流程和药剂是不能达到满意效果的, 需要寻找高效的浮选药剂、选择合理的工艺流程 ^[10,11] 。长期的研究和生产实践表明, 对于此种钼铜铁多金属矿, 采用“铜钼混合浮选再分离—混合浮选尾矿磁选选铁”的工艺流程, 有利于多金属的综合高效回收 ^{[12,13,14,15]} 。

1 矿石性质

1.1 矿石组成及其嵌布特征

该矿石中的金属矿物主要有辉钼矿、磁铁矿、黄铜矿等, 其他极少量硫化物矿物有黄铁矿、闪锌矿等, 有害杂质组分砷黝铜矿含量极少, 脉石矿物主要为石英、云母、长石等含硅矿物。

辉钼矿是矿石中最重要的钼矿物, 也是要回收的目的矿物。辉钼矿主要呈自形晶、半自形晶的板状、弯曲板状、鳞片状嵌布在脉石矿物中; 其次以薄板状、鳞片状集合体局部富集嵌布在脉石中, 薄板状辉钼矿的宽度一般在0.010 mm左右; 黄铜矿是矿石中铜的主要矿物, 作为伴生元素也可回收。黄铜矿常以它形晶粒状嵌布在脉石矿物中; 该矿石中也常见黄铜矿与砷黝铜矿复杂共生; 有时可见被包裹的针状、叶片状辉钼矿赋存在黄铜矿中; 在闪锌矿中常以细粒、微细粒乳滴状包裹体形式产出或与闪锌矿成共结边形式产出; 磁铁矿是矿石中铁矿物之一, 是要回收的目的矿物。磁铁矿常以自形晶、半自形晶粒状嵌布在脉石中; 其次以不规则粒状嵌布在脉石矿物中; 有时可见黄铁矿沿磁铁矿晶粒间隙交代充填形成的不规则状结构; 偶尔可见磁铁矿与赤铁矿的集合体嵌布在脉石矿物中。磁铁矿的粒度大小分布相对均匀, 与黄铁矿之间的嵌布关系相对密切。磁铁矿的粒度一般在0.0056～0.6000 mm。

1.2 矿石中主要成分化学分析

矿石中主要化学成分分析结果见表1。

1.3 原矿主要元素物相分析结果

原矿中钼、铜、铁的物相分析见表2～4。

通过对该矿石矿物组成、化学元素分析以及嵌布粒度特征分析: 矿石中要回收的目的元素钼、铁含量分别为0.17%及6.84%, 其中钼主要以硫化物形式存在, 占有率为97.01%; 其他铁是铁的主要赋存状态, 占有率为57.63%, 可回收的磁性铁在铁中的占有率仅为42.81%, 可回收的铁含量少; 矿石中同时伴生的铜元素主要以硫化物的形式存在, 其占有率为79.57%, 铜的品位仅为0.082%, 可回收利用的铜含量少。回收的目的矿物主要为辉钼矿、磁铁矿及黄铜矿等。

表1 原矿主要化学成分分析结果

Table 1 Chemical analysis of the ore

Element	Mo	Cu	Fe	SiO₂	Al₂O₃	CaO	MgO	K₂O^*	Na₂O^*	As	S	Ag^*
Content/%	0.17	0.082	6.84	67.4	7.28	3.01	2.26	1.81	0.16	0.013	0.49	19.17

Note: 1. Ag^* unit: g·t^-1; 2. K₂O^* and Na₂O^* being ICP results

表2 矿石中钼的化学物相分析结果

Table 2 Analysis result of molybdenum phase

Phase of molybdenum	Mo in moly- bdenum sulfide	Mo in moly- bdenum oxide	Total
Content/%	0.162	0.005	0.167
Occupancy/%	97.01	2.99	100.00

表3 矿石中铜的化学物相分析结果

Table 3 Analysis result of copper phase

Phase of copper	Cu in copper sulfide	Cu in copper oxide	Else	Total
Content/%	0.074	0.005	0.014	0.093
Occupancy/%	79.57	5.38	15.05	100.00

表4 矿石中铁的化学物相分析结果

Table 4 Analysis result of iron phase

Phase of iron	Iron in mag- netic ore	Iron in haematite and limonite	Else^*	Total
Content/%	2.89	0.07	3.89	6.75
Occupancy/%	42.81	1.04	57.63	100.00

* a little pyrite contained in the ‘else’

2 选矿实验研究

通过对原矿矿石性质的研究, 主要回收矿物为辉钼矿、黄铜矿、磁铁矿等, 实验流程采用铜钼混合浮选再分离, 混合浮选尾矿磁选回收磁铁矿的工艺。

2.1 方法与设备

实验采用XMQ-240×90锥型球磨机进行磨矿, 采用XFD系列单槽浮选机和XFG系列挂槽浮选机进行浮选。实验用水为自来水, 浮选药剂为工业纯。固体捕收剂配成1%的溶液加入, 油类药品和固体抑制剂直接加入。

2.2 铜钼混合粗选实验

浮选进行了铜钼混合浮选条件实验研究, 以确定铜钼混合浮选粗选的磨矿细度, 调整剂、捕收剂和起泡剂的用量, 它们与指标的关系分别见图1～3。最优磨矿细度与药剂用量见实验流程图4所示, 实验结果见表5。

从图1可知, 磨矿细度较粗时, 由于解离不充分得不到满意的回收率, 而当磨矿细度较细时, 对浮选指标的影响不明显, 品位稍降低, 钼回收率稍降低, 铜回收率稍升高, 适宜的磨矿细度为-200目55%。从图2可知, 当煤油+柴油的用量超过135 g·t^-1(90 g·t^-1+45 g·t^-1)后, 浮选指标变化不大, 因此, 最适宜的用量为135 g·t^-1。从图3可知, 不添加BK802时, 铜的回收率很低, 适宜的BK802用量为10 g·t^-1, 超过10 g·t^-1后, 浮选指标的变化不大。

图4 铜钼混合粗选实验流程

Fig.4 Test flowsheet of copper-molybdenum bulk flotation (dosage: g·t^-1)

从表5可知, 粗精矿中钼铜品位分别为8.51%, 4.13%, 回收率分别为90.22%, 87.04%。

表5 铜钼混合浮选粗选实验结果

Table 5 Test results of copper-molybdenum bulk flotation

Product	Yield/ %	Grade/%		Recovery/%
Product	Yield/ %	Mo	Cu	Mo	Cu
Rough concentrate	1.60	8.51	4.13	90.22	87.04
Tailing	98.40	0.015	0.010	9.78	12.96
Raw ore	100.00	0.15	0.076	100.00	100.00

2.3 铜钼分离浮选实验

铜钼分离实验共进行了两种抑制剂用量实验, 即BK310和BK311。实验结果见图5和图6。传统抑制剂硫化钠的用量对钼精矿中铜的回收率的影响见图7, 便于与新型抑制剂对比。

从实验结果可以看出, 在相同用量下, BK310比BK311效果好。铜钼分离BK310用量为60到80 g·t^-1即可。而采用硫化钠作为抑制剂时, 当用量为3.5 kg·t^-1时, 对铜的抑制效果才比较明显, 因此, 不考虑采用硫化钠作为抑制剂。

2.4 铜钼混选尾矿选铁磁场强度实验

选铁粗选磁场强度实验结果见图8。

从实验结果看, 磁场强度的变化, 对磁铁矿品位和回收率的影响不大, 粗选磁场强度1200～1600即可。另外, 还进行了铁精矿再磨实验, 选择适宜的再磨细度为-0.038 mm 80%。

图8 磁选磁场强度实验结果

Fig.8 Test results of magnetic field intensity

2.5 铜钼混选闭路实验

闭路实验采用“铜钼混合浮选再分离-混合浮选尾矿磁选选铁”的工艺流程, 实验流程图如图9所示, 实验结果见表6。

表6 闭路实验研究结果

Table 6 Results of the closed-circuit test

Product	Yield/ %	Grade/%		Recovery/%
Product	Yield/ %	Mo	Cu	Mo	Cu
Mo concentrate	0.29	50.87	0.29	85.94	1.03
Cu concentrate	0.43	3.25	15.16	8.22	80.54
Tailing	99.28	0.010	0.015	5.85	18.43
Raw ore	100.00	0.170	0.081	100.00	100.00

图9 闭路实验流程图

Fig.9 Test flowsheet of the closed-circuit test (Dosage: g·t^-1)

2.6 铜钼混选闭路尾矿选铁实验

闭路尾矿选铁实验流程见图10, 实验结果见表7。

由实验结果可知, 铁精矿回收率为41.89%, 而原矿磁性铁中的铁仅占42.81%。

图10 闭路尾矿磁选实验流程

Fig.10 Test flowsheet of magnetic separation of the closed-circuit flotation tailing

表7 闭路尾矿磁选实验结果

Table 7Test results of magnetic separation of the closed-circuit flotation tailing

Product	Operation yield/%	Grade/ %	Operation recovery/%	Total recovery/%
Iron concentrate	4.28	69.47	44.24	41.89
Magnetic tailing	95.72	3.92	55.76	52.80
Closed-circuit tailing	100.00	6.72	100.00	94.70

3 结论

1. 该矿石是以钼为主并生、铜铁的多金属矿。要回收的目的矿物为辉钼矿、黄铜矿、磁铁矿, 其它极少量硫化物矿物有黄铁矿、闪锌矿等, 有害杂质组分砷黝铜矿含量极少, 脉石矿物主要为石英、云母、长石等含硅矿物。

2. 采用煤油、柴油混合捕收剂, 有利于提高钼回收率; 采用选铜特效捕收剂BK802, 在原矿铜品位0.082%的情况下, 可以得到80.54%的高回收率; 采用新型抑制剂BK310, 一次分离三次精选即得到钼精矿钼品位50.87%, 回收率85.94%; 磁铁矿单体解离较好, 一次粗选后再磨, 得到铁精矿铁品位69.47%。

3. 该工艺采用的药剂均无毒、高效, 可以在较低用量时高效地实现目的矿物的捕收和两种矿物的高效分离。

4. 通过浮选-磁选工艺和高效药剂的结合, 实现了铜、钼和铁的综合利用。