鉬礦中微細(xì)粒級高效分級分選新工藝研究

鉬是一種重要的戰(zhàn)略金屬，其豐度約為1.10-6。我國的鉬礦資源具有品位低、規(guī)模大、多金屬伴生等特點。鉬礦選別多采用磨礦、粗選、粗精礦再磨、8~10次精選的傳統(tǒng)工藝,流程長,能耗高。代淑娟等采用磨礦、一粗二掃一精、再磨后6次精選工藝流程處理某地細(xì)粒不均勻嵌布的難選輝鉬礦;孟憲瑜等針對某地以粗細(xì)不均勻嵌布并與脈石密切伴生的鉬礦物,采用一段磨礦,銅鉬混合粗精經(jīng)二次精選、再磨后分離,分離后鉬精礦又經(jīng)4次精選的方法。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展和國外市場的融通,國家對鉬金屬的需求量越來越大,因此,采用先進(jìn)的分選方法與設(shè)備,縮短工藝流程,降低能耗,從而對有限的鉬礦資源進(jìn)行高效開發(fā)利用勢在必行。某地鉬礦系高中溫?zé)嵋盒纬傻募?xì)粒浸染型鎢鉬礦,該礦選礦廠有Ⅰ和Ⅱ2個處理系統(tǒng),處理能力分別為500t/d和600t/d,分別采用一粗三掃十精二精掃與一粗四掃十精二精掃的工藝流程。因礦石氧化程度高以及礦石中大量原生及次生礦泥的存在影響了浮選指標(biāo),導(dǎo)致采用現(xiàn)有工藝難以獲得較好浮選指標(biāo),鉬金屬回收率僅為40%~45%,鉬精礦品位僅為15%~20%。為提高選別指標(biāo),本文作者提出粗細(xì)粒級分級分選的新思路。將原礦中粒徑小于0.020mm的微細(xì)粒級鉬礦石分離出來,利用適合于微細(xì)粒分選的設(shè)備即旋流-靜態(tài)微泡浮選柱進(jìn)行分選,粒徑大于0.020mm的礦粒進(jìn)入浮選機(jī)系統(tǒng),解決了該鉬礦中微細(xì)粒級鉬金屬回收問題。1礦石的氧化該鉬礦物主要為氧化程度較高的鎢鉬礦,礦石中含鈣、鎂礦物較多,主要為滑石、蛇紋石、綠泥石及碳酸鹽等鈣鎂礦物,易泥化,含大量原生及次生礦泥。原礦石鉬物相分析結(jié)果表明,該礦石鉬氧化率達(dá)21%,甚至更高。鎢鉬礦以微細(xì)粒不均勻嵌布為主。因此,該鉬礦為國內(nèi)外極難選的高氧化率、易泥化、微細(xì)粒不均勻嵌布的礦石。原礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。2測試2.1試驗系統(tǒng)給礦細(xì)粒級試驗礦樣取自選礦廠Ⅰ系統(tǒng)。原礦石經(jīng)碎磨、分級,再經(jīng)水力旋流器粗細(xì)分級,將細(xì)粒級溢流分流一部分出來,作為試驗系統(tǒng)給礦。Ⅰ系統(tǒng)水力旋流器溢流,粒徑小于0.045mm的礦粒含量為90%,粒徑小于0.020mm的礦粒含量為77%,粒徑小于0.005mm的礦粒含量為21%。2.2試驗劑浮選試驗中,采用煤油為捕收劑,松醇油為起泡劑,水玻璃為分散劑和脈石礦物抑制劑。2.3旋流-靜態(tài)微泡浮選柱集柱的制備試驗采用旋流-靜態(tài)微泡浮選柱(圖1)作為分選設(shè)備。其主體結(jié)構(gòu)包括柱分離段、旋流分離段、氣泡發(fā)生與管流礦化3部分。整個浮選柱為一柱體,柱分離段位于整個柱體上部。旋流分離段采用柱-錐相連的水介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu),并與柱分離段以上、下結(jié)構(gòu)直通連接。從旋流分選角度看,柱分離段相當(dāng)于放大了的旋流器溢流管。在柱分離段的頂部,設(shè)置了噴淋水管和泡沫精礦收集糟。給礦點位于柱分離段中上部,最終尾礦由旋流分離段底口排出。氣泡發(fā)生器與浮選管段直接相連成一體,單獨布置在浮選柱體外。其出流沿切向方向與旋流分離段柱體相連。旋流-靜態(tài)微泡浮選柱集柱浮選與旋流分選于一體,采用柱浮選、旋流分選、管流礦化結(jié)合的多重分選結(jié)構(gòu),在保持浮選柱分選選擇性優(yōu)勢的同時,進(jìn)一步提高浮選柱的適應(yīng)性與分選效率,使其成為一種性能完備的細(xì)粒、微細(xì)粒高效分選設(shè)備。開發(fā)了包括液位控制、循環(huán)泵工作壓力控制和浮選泡沫視頻監(jiān)視等監(jiān)控系統(tǒng),進(jìn)一步提高了浮選柱系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。目前,該浮選柱已在磁鐵礦陽離子反浮選、伴生螢石回收、鎢粗選以及銅礦分選等工業(yè)得到應(yīng)用。2.4旋流-靜態(tài)微泡浮選系統(tǒng)的組成在實驗室小型探索性試驗基礎(chǔ)上,確定采用一粗二精一掃的工藝流程對該鉬礦石中粒徑小于0.020mm的細(xì)粒級部分進(jìn)行分選(圖2)。該流程所采用的旋流-靜態(tài)微泡浮選柱試驗系統(tǒng)由調(diào)漿系統(tǒng)、柱分選系統(tǒng)和液位自動控制系統(tǒng)組成。采用直徑為400mm和250mm的浮選柱各1臺及直徑為200mm的浮選柱2臺。3結(jié)果與討論3.1一般選擇條件試驗3.1.1礦粒、水、空氣層、水玻璃用量粗選作業(yè)的工藝條件對該礦石的整體分選指標(biāo)起著決定性影響,給料量是影響粗選作業(yè)浮選指標(biāo)的關(guān)鍵因素之一。試驗條件如下:礦漿濃度為16%~17%,水力旋流器溢流中粒徑低于0.045mm的礦粒含量為90%,pH值為10~10.5,循環(huán)泵工作壓力為0.20MPa,礦漿溫度為12℃,充氣量為35%,泡沫層厚度為300mm,水玻璃用量為20kg/t,松醇油用量為120g/t,煤油用量為200g/t。試驗中給料量對浮選效果的影響見圖3。由圖3可看出,給料量由4t/d增加到12t/d時,粗精礦品位由1.80%提高到3.16%,回收率由62.15%降低到32.56%。當(dāng)給料量較小時,分選時間較長,精礦品位不高,回收率較高;隨著給料量增大,分選時間縮短,精礦品位逐漸提高,回收率呈遞減趨勢。3.1.2循環(huán)泵工作壓力對浮選效果的影響旋流-靜態(tài)微泡浮選柱利用循環(huán)泵將相當(dāng)于浮選柱入料量數(shù)倍的中礦從柱體底部吸入后,再經(jīng)循環(huán)泵增能加壓重新進(jìn)入浮選柱進(jìn)行分選。循環(huán)礦漿量可以通過循環(huán)泵工作壓力來間接體現(xiàn)。試驗條件如下:給料量為6t/d,礦漿濃度為16%~18%,水力旋流器溢流中粒徑小于0.045mm的礦粒含量為90%,pH值為10~10.5,礦漿溫度為12℃,充氣量為35%,泡沫層厚度為300mm,水玻璃用量為20kg/t,松醇油用量為120g/t,煤油用量為200g/t。試驗中循環(huán)泵工作壓力對浮選效果的影響見圖4。由圖4可知,隨著循環(huán)泵工作壓力的增加,粗精礦品位與回收率均呈上升趨勢;當(dāng)循環(huán)泵工作壓力達(dá)到一定值后,從循環(huán)泵出來的礦漿進(jìn)入浮選柱,使柱體內(nèi)流體環(huán)境發(fā)生變化,粗精礦品位又略下降;當(dāng)循環(huán)泵工作壓力為0.20MPa時,粗精礦品位和回收率分別為2.75%和61.58%。3.1.3水玻璃用量試驗?zāi)ゼ?xì)了的易泥化礦物惡化了浮選環(huán)境,降低了目的礦物與脈石礦物的可浮性差異,致使分選指標(biāo)下降。水玻璃作為浮選過程中分散劑和脈石礦物抑制劑,可以降低泡沫發(fā)粘的現(xiàn)象,提高鉬粗精礦品位,尤其對于該種含大量礦泥的礦石,采用較大水玻璃用量十分有利。試驗條件如下:處理量為6t/d,礦漿濃度為16%~18%,水力旋流器溢流中粒徑小于0.045mm的礦粒含量為90%,pH值為10~10.5,循環(huán)泵工作壓力為0.20MPa,礦漿溫度為13℃,充氣量為35%,泡沫層厚度為300mm,松醇油用量為120g/t,煤油用量200g/t。試驗結(jié)果如表2所示。由表2可以看出,隨著水玻璃用量增加,粗選鉬精礦品位有所提高,而回收率有所下降。試驗結(jié)果表明,粗選作業(yè)水玻璃用量采用20kg/t較為合適。3.1.4松醇油用量試驗對于旋流-靜態(tài)微泡浮選柱分選過程,采用合理的松醇油用量不僅使泡沫具有良好的性能,而且是保持浮選柱合適分選狀態(tài)的必要條件。試驗條件如下:處理量為6t/d,礦漿濃度為16%~19%,水力旋流器溢流粒徑小于0.045mm的礦粒含量為91%,pH值為10~10.5,循環(huán)泵工作壓力為0.20MPa,礦漿溫度為13℃,充氣量為35%,泡沫層厚度為300mm,水玻璃用量為20kg/t,煤油用量為200g/t。試驗結(jié)果如圖5所示。由圖5可看出,隨著松醇油用量的增加,粗選回收率增加,而粗精礦品位下降;當(dāng)松醇油用量由60g/t增加到140g/t時,粗精礦品位由3.37%下降到1.67%,回收率由46.62%提高到58.01%。綜合考慮粗精礦品位與回收率,松醇油用量采用100g/t較為合適。3.1.5不同汽油用量試驗在選鉬生產(chǎn)實踐中,一般采用中性烴油類作為捕收劑。為提高選鉬回收率,近幾年也出現(xiàn)了一些捕收能力強(qiáng)、選擇性好的捕收劑,如乳化煤油、磁化烴油、天然植物油和人工合成油等。煤油具有來源廣泛、價格低廉等特點,因此,被廣泛使用。試驗采用煤油作為捕收劑。試驗條件如下:處理量為6t/d,礦漿濃度為16%~19%,水力旋流器溢流粒徑小于0.045mm的礦粒含量為91%,pH值為10~10.5,循環(huán)泵工作壓力為0.20MPa,礦漿溫度為13℃,充氣量為35%,泡沫層厚度為300mm,水玻璃用量為20kg/t,松醇油用量為100g/t。試驗結(jié)果如圖6所示。由圖6可知,隨著煤油用量的增加,粗選回收率先呈上升趨勢,而粗精礦品位呈下降趨勢。因煤油具有消泡作用,當(dāng)煤油用量繼續(xù)增加時,回收率反而下降。當(dāng)煤油用量由100g/t增加到220g/t時,粗精礦品位由3.22%下降到1.86%,回收率由52.25%提高到57.64%。結(jié)果表明,煤油用量在180g/t較為合適。3.2回收率試驗結(jié)果在精選作業(yè)段,添加適量水玻璃,可將綠泥石、蛇紋石、滑石等礦泥加以抑制,顯著提高鉬精礦品位,同時使泡沫性能得到改善。試驗結(jié)果如表3所示。由試驗結(jié)果可以看出,在精選作業(yè)段不加抑制劑時,可獲得較高的回收率,但精礦品位較低;在精一作業(yè)段加較大量抑制劑時,精礦品位雖略有提高,但回收率下降;在精二作業(yè)段加較大量抑制劑時,精礦品位大幅度提高,回收率也隨之下降;在精一、二作業(yè)段同時添加一定量的抑制劑時,可獲得較高品位與回收率的鉬精礦。3.3旋流-靜態(tài)微泡浮選柱的連選試驗在條件試驗的基礎(chǔ)上,按優(yōu)化條件進(jìn)行72h連選試驗,以考察試驗的可靠性。試驗條件如下:處理量為6t/d,礦漿濃度為15%~17%,水力旋流器溢流中粒徑小于0.045mm的礦粒含量為90%,pH值為9.5~10.5,循環(huán)泵工作壓力為0.20~0.22MPa,礦漿溫度為12~15℃,充氣量為35%~40%,泡沫層厚度為300~450mm,水玻璃用量為20kg/t(粗選)、1kg/t(精一)、0.5kg/t(精二),煤油用量為180g/t(粗選)、150g/t(掃選),松醇油用量為100g/t(粗選)、50g/t(掃選)。連選試驗流程圖見圖7。利用旋流-靜態(tài)微泡浮選柱對粒徑低于0.020mm的細(xì)粒級部分進(jìn)行72h連選試驗,原礦的平均品位為0.181%,可獲得平均品位為24.64%,回收率為54.33%的鉬精礦,顯示出旋流-靜態(tài)微泡浮選柱較強(qiáng)的回收能力。從旋流-靜態(tài)微泡浮選柱的結(jié)構(gòu)及分選原理上分析,其回收能力強(qiáng)的原因有:a.在旋流-靜態(tài)微泡浮選柱下部的旋流分離段,離心力場的存在強(qiáng)化了對礦物的分選效果,從某種程度上講,其完成了對循環(huán)中礦的多次掃選作用;b.浮選柱采用體外配置的自吸式氣泡發(fā)生器,它可以依靠射流負(fù)壓自身引入氣體并把它粉碎成微泡,因其形成的氣泡直徑小且數(shù)量多,這大大提高了礦物顆粒與氣泡碰撞及礦化的效果,進(jìn)而提高了對目的礦物的回收能力。3.4工藝連選試驗結(jié)果從一粗二精一掃流程連選試驗結(jié)果及流程分析來看,掃選作業(yè)段的回收作用并不明顯。因此,進(jìn)一步對流程加以簡化,去掉掃選作業(yè),采用一粗二精的流程。試驗條件和一粗二精一掃閉路流程連選試驗粗選作業(yè)與精選作業(yè)的條件相同。一粗二精工藝閉路流程24h連選試驗(分3組試驗,每8h1組)的結(jié)果見表4。由一粗二精閉路工藝流程24h連選試驗結(jié)果來看,進(jìn)一步簡化工藝流程后,仍然可獲得平均精礦品位為25.32%,回收率為54.58%的鉬精礦。這體現(xiàn)了旋流-靜態(tài)微泡浮選柱在回收能力方面的獨特優(yōu)勢,可以一段粗選作業(yè)替代粗選、掃選作業(yè),使分選工藝流程大大簡化。4試驗結(jié)果分析a.旋流-靜態(tài)微泡浮選柱作為一種有效的柱式微細(xì)分選設(shè)