黑龙江省某斑岩型铜钼矿的选矿实验研究

杨晓峰, 刘瑶瑶, 邹洪顺达, 赵 旭

(黑龙江科技大学 矿业工程学院， 哈尔滨 150022)

0 引 言

钼是世界上重要的金属资源，因其化学、物理和力学性质而应用于各个领域。近年来，随着全球经济的不断发展，世界对金属钼的需求也在持续增加。浮选法、选冶联合以及其他方法是现阶段金属矿的主要选别方法[1]。其浮选法又包括混合浮选、优先浮选、等可浮浮选。混合浮选法是最常规的金属矿选别方法，常用于品位比较低的大型斑岩型铜钼矿，其操作分为主要的两个大阶段：第一阶段在矿浆中加入捕收剂、起泡剂等药剂来得到铜钼混合粗精矿；第二大阶段加入调整剂进行铜钼分离得到目的矿物。优先浮选法主要用于矿石性质较为简单、目的矿物品位较高的原矿床[3]。等可浮浮选流程又叫分别混合浮选流程，按有用矿物可浮性的不同，分成易浮与难浮两部分，按照先易后难浮两部分的复杂多金属矿石，其优点是可以降低药剂的消耗，消除过剩药剂对分离浮选的影响，有利于提高浮选指标。主要缺点是所用的设备比较多。

文中所研究的黑龙江省某特大斑岩型铜钼矿现场采用的是“两段磨矿-混合浮选”工艺流程。针对全流程的闭路实验富集在钼精矿中含铜偏高且铜未能充分的回收利用的问题。基于详尽的工艺矿物学报告，进行选矿工艺以及药剂制度的改进。

1 矿石成分及物相分析

1.1 矿物与化学成分

矿石中主要的化学成分见表1，主要矿物见表2。

表1 矿石主要化学成分

表2 矿石中主要矿物

由表1、2可知，铜、钼是可综合回收利用的有价元素，辉钼矿是可综合回收利用的金属矿物。矿石中钼的品位为0.169%，是主要回收的金属元素；铜的品位为0.010%，品位较低；硫、铁的含量较低，分别为0.610%、1.360%，对选矿指标影响较小；长石和石英为主要的脉石矿物，占总矿物量的79.94%，可后期回收尾矿制成工艺品等。

1.2 铜、钼物相分析

矿石中钼的化学物相分析见表3。矿石中铜的化学物相分析见表4。

表3 矿石中钼的化学物相分析结果

表4 矿石中铜的化学物相分析结果

由表3结果来看，矿石中96.71%的钼以硫化钼形式存在，氧化率很低，属硫化矿石，易通过浮选的方法来进行回收富集。由表4可知，铜主要是以铜蓝、黄铜矿等形式富集在矿物中。矿石中含铜矿物可浮性较好，在多次精选后可能会导致钼精矿中含铜量较高等问题。

1.3 主要铜、钼矿物嵌布特征

基于详尽的工艺矿物学研究，矿石中脉石矿物 主要为长石、石英，其次为方解石、白云母、绢云母、伊利石，还有少量榍石、磷灰石等。矿石中辉钼矿共生规整且简单，其主要呈板状、片状嵌布于石英、长石等脉石矿物中，少部分呈微细粒浸染于脉石矿物中。辉钼矿嵌布粒度较粗，以中粒为主，其0.074 mm以上分布率高达67.31%，易于单体解离。含铜矿物主要是以黄铜矿、铜蓝等形式存在，可浮性较好，主要呈细粒或不规则嵌布于脉石矿物且部分呈乳滴状包裹于黄铁矿中，以细粒为主，其中0.010～0.074 mm粒级占75.31%，难以单体解离。

2 选矿流程比较

由工艺矿物学报告可知原矿钼的品位为0.169%，品位较高。铜的品位仅有0.010%，其主要的含铜矿物为黄铜矿、铜蓝等可浮性较好，若只考虑铜钼混合浮选的传统工艺可能会导致后续随着精选次数的增加钼精矿中含铜量过高。为了得到更好指标的目的矿物，进行了钼闪浮粗选工艺和传统的混合粗选工艺的流程对比实验，实验流程见图1、图2，实验结果见表5、表6。

表6 混合粗选工艺实验结果

图1 钼闪浮粗选工艺流程 Fig. 1 Process flow of flash flotation roughing of molybdenum

图2 混合粗选工艺流程Fig. 2 Process flow of mixed roughing

由表5、6可知，钼闪浮粗选中钼粗精矿Ⅰ和钼粗精矿Ⅱ中钼的累计品位为11.680%，铜的累积品位为0.270%。混合粗选中一次粗选得到的混合粗精矿中钼的品位为13.130%，铜的品位为0.350%。钼闪浮粗选工艺中钼的回收率比混合粗选工艺高了1.200%且含铜量降低了0.080%。原矿床中铜的品位极小仅有0.010%，但随着浮选进程的递进一次,粗选所得到的粗精矿中铜的品位和原矿相比就富集了近30倍。针对该矿石的性质确定为“钼闪浮粗选+多次抑铜精选+多次扫选”,在确保回收有价金属元素钼的同时可综合回收铜的实验工艺流程。

表5 钼闪浮粗选工艺实验结果

3 选矿实验

3.1 钼的快速闪浮粗选的条件

3.1.1 磨矿细度

磨矿细度既直接影响成本，又影响产品的回收率和品位。以降低磨矿能耗，提高生产率为原则，在100 g/t煤油、50 g/t松醇油条件下，进行了磨矿细度的探索性实验，结果如图3所示。由图3可知，磨矿细度-0.074 mm占比在60%～85%的区间里，随着磨矿细度的增加，混合精矿中的钼的品位呈振动式斜率在逐渐降低，铜的品位则变化不大，铜、钼回收率均呈递增趋势。当磨矿细度-0.074 mm占85%后混合精矿中铜、钼回收率均大幅下降，原因是磨矿细度的增加矿物的泥化现象愈加严重。以产品回收率为标准，确定粗选磨矿细度为-0.074 mm占80%。

图3 磨矿细度实验结果Fig. 3 Test results of grinding fineness

3.1.2 捕收剂种类

捕收剂的种类会直接影响到目的金属矿物的回收率，固定磨矿细度-0.074 mm占80%、起泡剂松醇油用量50 g/t。在煤油、柴油、煤油∶柴油(1∶1)、丁黄用量均为100 g/t的条件下进行4种捕收剂种类实验，结果见图4。

图4 不同捕收剂下粗精矿品位及回收率 Fig. 4 Rough concentrate grade and recovery under different collector

由图4可知，煤油用量在100 g/t的情况下钼的回收率最佳，综合考虑，确定浮选药剂的捕收剂为煤油。

3.1.3 捕收剂用量

煤油是一种极易寻得且价格低廉的捕收剂，疏水性较好，化学性质稳定，在水中不易溶解和分散[2]。有研究表明，煤油与辉钼矿之间是以范德华力和疏水作用力的物理吸附方式发生作用的[3]。粗选精矿中铜、钼的回收率会随着煤油用量的大小而变化，为确定最佳的煤油用量进行煤油用量实验，实验条件为磨矿细度-0.074 mm占80%，松醇油为50 g/t，结果见图5。

图5 不同煤油用量下粗精矿品位及回收率 Fig. 5 Rough concentrate grade and recovery under different kerosene dosage

由图5可知，在煤油的用量范围内，混合精矿中的钼的品位随着煤油的用量增加而增加，混合精矿中钼的回收率随着煤油用量的增加呈先增加后减少的趋势，这种反常的现象一方面是因为煤油属于两性烃类油捕收剂，另一方面和钼一起共伴生的有硅酸盐等黏土矿物会使矿浆的黏度增加，对钼的回收率的恶化效果就会越来越严重。综合考虑，确定混合粗选煤油用量为100 g/t时效果最佳。

3.1.4 水玻璃用量

由表2可知，矿物中的脉石矿物存在部分方解石，其钙离子和硅酸根离子可生成硅酸钙沉淀[4]。水玻璃在黏土矿物中可产生亲水胶粒吸附现象[5]，考虑到磨矿细度较细-0.074 mm占到了80%，为了使矿浆中矿泥分散以及脉石矿物的抑制进行了水玻璃用量实验，实验条件为磨矿细度-0.074 mm占80%，煤油用量100 g/t，松醇油为50 g/t，结果见图6。

图6 不同水玻璃用量下粗精矿品位及回收率Fig. 6 Rough concentrate grade and recovery under different dosage of sodium silicate

由图6可知，水玻璃用量为400～1 200 g/t的用量范围内，粗精矿回收率变化呈微小变化而粗精矿中钼的品位有明显改善，随着水玻璃用量的增加而增加。此现象足以证明水玻璃的存在使得矿泥更加分散。综合考虑，确定水玻璃的用量为1 000 g/t条件最佳。

3.2 铜钼分离的条件

3.2.1 抑制剂种类

现阶段铜钼分离的方法主要有两种：一是“抑铜浮钼”；二是“抑钼浮铜”。抑制铜矿物的传统无机抑制剂主要有硫化钠、硫氰化钠、氧化钙、硫氰酸钠、诺克斯试剂等，随着全球环保意识的不断增加，越来越多的学者研究环境友好的有机抑制剂。抑制钼矿物主要抑制剂有糊精、羧甲基壳聚糖等[6-7]。

抑制剂的种类选择与添加是钼精矿能否达到市场质量标准的重要步骤之一，该实验对Na2S、WB-1、BK510、LYY-1四种抑制剂在固定的用量下进行抑制剂种类实验，实验条件为磨矿细度-0.074 mm占80%，水玻璃用量1 000 g/t，煤油用量100 g/t，松醇油用量为50 g/t，结果见图7。抑制剂LYY-1对铜的抑制效果最佳。

图7 不同抑制剂下粗精矿品位及回收率Fig. 7 Rough concentrate grade and recovery under different inhibitors

3.2.2 抑制剂用量

LYY-1抑制效果最佳，LYY-1是无污染、无毒害，对生产区域的环境保护起到积极作用抑制铜矿物的抑制剂。为了得到最佳抑制剂用量，进行铜抑制剂用量实验，实验结果见图8。由图8可知，LYY-1用量的逐渐增加使粗精矿中钼的回收率和品位呈先增加后降低的趋势，当用量为30 g/t时钼的回收率和品位均取得最大值。铜的品位和未加入抑制剂相比减少了0.2%左右，铜的回收率呈小幅度波动。综合考虑，确定抑制剂最佳用量条件为30 g/t。

图8 LYY-1不同用量下粗精矿品位及回收率 Fig. 8 Grade and recovery of crude concentrate at different dosage of LYY-1

4 结果与分析

根据铜钼浮选前端条件以及开路实验结果，进行了“钼闪浮粗选+多次抑铜精选+多次扫选”的全程闭路实验，实验流程见图9，结果见表7。

图9 钼的快速浮选闭路实验流程 Fig. 9 Flow chart of circuit rapid flotation test for molybdenum

表7 钼快速浮选闭路实验结果

浮选闭路实验结果表明，最终获得钼精矿和铜精矿的品位分别为56.480%和15.960%，回收率分别为89.56%和22.34%的良好实验指标。

由工艺矿物学分析可知，矿石中的钼品位为0.169%，是主要回收的金属元素；铜的品位为0.010%，含量较低，大部分浸染于脉石矿物中，且粒度较细难以单体解离。含铜矿物主要是以黄铜矿和铜蓝等形式存在，可浮性较好，直接导致最终钼精矿中铜含量超标。

两种不同的选矿工艺中“钼闪浮粗选”中钼的回收率较“铜钼混合粗选”高1.20%，且富集在钼精矿的铜含量降低0.08%。

5 结 论

(1)为了进一步降低钼精矿中的铜含量，在钼闪浮粗选工艺基础上进行了铜抑制剂种类以及用量实验，LYY-1用量在30 g/t的条件下对该矿床含铜矿物的抑制效果最佳。

(2)含钼0.169%、含铜0.010%的原矿床进行“钼闪浮粗选+多次抑铜精选+多次扫选”的工艺全流程闭路实验，最终获得了钼精矿含钼56.480%，回收率89.56%，铜精矿含铜15.960%，回收率22.34%的良好实验指标。