張 萍 吳維明 邵延海

(昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，昆明 650093)

銅、鉬常伴生于斑巖型銅鉬礦床中，目前主要通過混合浮選再分離工藝進(jìn)行銅精礦、鉬精礦的富集，其中主要難點(diǎn)在于銅鉬分離階段，經(jīng)混合浮選后的預(yù)處理工藝很難完全去除黃銅礦表面殘存的浮選藥劑，從而導(dǎo)致銅鉬分離階段的黃銅礦與輝鉬礦可浮性差異進(jìn)一步縮小，造成藥劑用量大或難抑制等問題[1，2]。目前銅鉬分離研究著重于新型高效抑制劑的研發(fā)以及預(yù)處理工藝優(yōu)化上。

銅鉬混合浮選后，常用預(yù)處理方法主要分為物理和化學(xué)方法。物理方法主要通過對(duì)混合精礦進(jìn)行脫水后重新調(diào)漿、加熱、過濾后低溫焙燒、活性炭吸附或再磨等傳統(tǒng)物理手段進(jìn)行脫藥[3-8]；化學(xué)方法則通過加入各種氧化劑如氯氣、過氧化氫及硫化鈉等，將銅鉬混合精礦表面藥劑氧化分解掉[9，10]。以上預(yù)處理，主要冀望通過物理或化學(xué)手段去除礦物表面混合階段殘存藥劑，并未對(duì)混合階段礦物采用分離等手段。

陳祿政教授團(tuán)隊(duì)[11-13]另辟蹊徑利用黃銅礦和輝鉬礦磁性差異，對(duì)混合浮選后銅鉬混合精礦進(jìn)行磁選，獲得銅精礦的同時(shí)提高鉬浮選品位，規(guī)避混合浮選階段藥劑難以去除問題，實(shí)現(xiàn)一舉多得。受此啟發(fā)，雖然黃銅礦和輝鉬礦電導(dǎo)率及介電常數(shù)在數(shù)量級(jí)上相近，黃銅礦電導(dǎo)率為(10-2～103)Ω-1·cm-1，輝鉬礦電導(dǎo)率為(10-5～10)Ω-1·cm-1，兩者介電常數(shù)均大于81，電選分離難度大[14，15]，但混合精礦中存在可浮性好但不導(dǎo)電的脈石礦物，因此利用電選對(duì)銅鉬混合精礦進(jìn)行除雜是科學(xué)合理的。同時(shí)，電選要求礦物干燥，因此需要對(duì)混合浮選后的粗精礦進(jìn)行干燥處理，這涉及到物理方法預(yù)處理。基于以上兩點(diǎn)，電選必然影響后續(xù)浮選。因此，本研究主要對(duì)銅鉬混合粗精礦進(jìn)行電選除雜，并對(duì)后續(xù)浮選影響進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 材料

銅鉬混合精礦取自云南某礦廠，精礦經(jīng)自然晾干后研磨縮分取樣后，進(jìn)行化學(xué)多元素分析和X射線衍射分析(XRD)?；瘜W(xué)多元素分析結(jié)果見表1，由表1可以看出該混合粗精礦銅品位高、鉬品位低的同時(shí)含有脈石礦物存在。XRD測(cè)試結(jié)果見圖1，由圖1可知脈石礦物主要有黃銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦、石英、鈉長石、鉀長石、蛭石，從而具備電選條件。

圖1 銅鉬混合精礦XRD

表1 銅鉬混合精礦化學(xué)多元素分析

為了進(jìn)一步確定電選入料(銅鉬混合精礦研磨后)的粒度，采用激光粒度儀(BT-9300S型激光粒度分布儀，中國)進(jìn)行粒度分析，結(jié)果見圖2。由圖2可知，銅鉬混合精礦經(jīng)研磨后，中粒徑為24.90 μm，D1為0.332 μm，D6為3.125 μm，D10為4.703 μm，D16為7.111 μm，D25為10.82 μm，D75為50.59 μm，D84為67.12 μm，D90為84.01 μm，體積平均粒徑36.07 μm。

圖2 銅鉬混合精礦研磨后的粒度分析

1.2 方法

電選采用武漢探礦機(jī)械廠XDF-Φ250×200高壓電選機(jī)，該電選機(jī)主要有給料倉、電選倉、控制面板等構(gòu)成。因電選入料為同一批研磨礦樣，從而不考慮礦物粒度等礦物自身因素，僅考慮電選設(shè)備差異。主要涉及電壓強(qiáng)度、滾筒轉(zhuǎn)速、精礦隔板角度(與滾筒相切時(shí)為0°，設(shè)定偏向中礦為正方向)、中礦隔板角度、電場(chǎng)發(fā)生端距離滾筒距離等，因電場(chǎng)發(fā)生端距離滾筒較近時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花，從而電選僅考慮電壓(A)、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速(B)、精礦隔板角度(C)三因素，并通過Design-Expert 軟件進(jìn)行試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。

浮選采用武漢洛克粉磨設(shè)備制造有限公司的RK/FGC掛槽浮選機(jī)進(jìn)行微浮選。稱取混合精礦3 g，加入40 mL去離子水，調(diào)漿2 min，加入抑制劑硫化鈉(羅恩試劑)，作用5 min后，再加入捕收劑煤油40 mg/L，作用3 min后，加入起泡劑MIBC 20 mg/L，作用30 s后，打開充氣開關(guān)，充氣量0.05 m3/h。充氣30 s后刮泡，收集精礦和尾礦。過濾、干燥、稱重。每組試驗(yàn)重復(fù)2次，將精礦和尾礦分別混合后，化驗(yàn)分析，計(jì)算回收率。

2 結(jié)果與討論

2.1 電選

表2為響應(yīng)曲面采用Box-Behnken法設(shè)計(jì)試驗(yàn)的因素和水平。表3為Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果，考慮下一步浮選，結(jié)果采用精礦產(chǎn)率表示。由于電選機(jī)給料倉中加熱棒的干擾，導(dǎo)致每組試驗(yàn)礦在給料倉有少許殘留以及分選倉中礦物吸附在倉壁造成損失，從而精礦產(chǎn)率根據(jù)實(shí)際回收精、中、尾礦總和計(jì)算。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素和水平

表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

采用Design-Expert軟件模型擬合及方差分析，以精礦產(chǎn)率(Y)為響應(yīng)值，進(jìn)行多元線性回歸和二項(xiàng)式擬合，得到回歸方程Y=84.84-31.22×A+11.62×B+15.58×C+3.20×AB+13.21×AC-12.20×BC-11.72×A2-8.66×B2-8.39×C2(R2=0.977 9)。

表4為精礦產(chǎn)率(Y)回歸模型的方差分析。由表4可知，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀泻芨叩娘@著性(P值小于0.001)，方程與實(shí)驗(yàn)情況較貼合。影響電選預(yù)處理顯著性排列為電壓>精礦擋板角度>滾筒轉(zhuǎn)速。模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.977 9，因此，可以用此模型方程對(duì)精礦產(chǎn)率進(jìn)行合理分析。采用響應(yīng)面對(duì)其優(yōu)化和預(yù)測(cè)，應(yīng)用Design-Expert軟件，繪制三維響應(yīng)面，結(jié)果見圖3。

圖3 各因素相關(guān)關(guān)系及精礦產(chǎn)率的三維響應(yīng)面和等高線圖

表4 精礦產(chǎn)率(Y)回歸模型的方差分析

經(jīng)軟件分析，得到精礦產(chǎn)率最優(yōu)電選機(jī)參數(shù)為電壓23.12 kV、電選機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速117.75 r/min、電選機(jī)精礦擋板角度4.18°。然后在最佳條件下電選，以獲得電選精礦進(jìn)行粒度、XRD等相關(guān)檢測(cè)。

2.2 電選前后粒度分析

由圖4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線對(duì)稱軸可以大致看出電選后精礦、中礦以及尾礦的中粒徑均小于電選前原礦粒徑。其中電選精礦中粒徑為18.50 μm，D90為58.87 μm，體積平均徑25.68 μm。其中電選中礦中粒徑為23.98 μm，D90為75.87 μm，體積平均徑33.17 μm。其中電選尾礦中粒徑為18.78 μm，D90為57.58 μm，體積平均徑25.52 μm。已有研究表明輝鉬礦最佳浮選粒度為20 μm，過磨到6.8 μm時(shí)浮選效果最差[16]。由此可知，電選的精礦在理論上更有利于混合精礦再分選階段輝鉬礦的浮選。

圖4 電選前后粒度分析

2.3 電選前后元素分析和XRD

表5是電選入選原料和最佳分選條件下精礦的多元素分析?？梢钥闯鯟u、Mo含量上升，由此可知黃銅礦和輝鉬礦在混合精礦中占比上升，推測(cè)主要是不導(dǎo)電脈石礦物的去除造成的。通過圖5電選前后XRD，可以看出電選后黃銅礦衍射峰增長顯著。由此證明，電選的確起到了除雜作用。

圖5 銅鉬混合精礦電選前后XRD

表5 電選前后化學(xué)多元素分析

2.4 浮選

圖6是有無電選預(yù)處理后浮選精礦中Mo的回收率和品位。銅鉬混合精礦經(jīng)電選預(yù)處理后再浮選，隨著硫化鈉用量的增加，獲得的精礦中鉬品位與未電選處理變化不大，但鉬的回收率提高了3～10個(gè)百分比。電選預(yù)處理后再浮選精礦中輝鉬礦回收率的提升，從側(cè)面證實(shí)了粒度分析試驗(yàn)中，電選后浮選入選礦樣粒度變細(xì)，有利于輝鉬礦的浮選。從輝鉬礦回收率上升角度考慮，銅鉬混合精礦“電選預(yù)處理—浮選”利于黃銅礦與輝鉬礦的分離。

圖6 有無電選預(yù)處理輝鉬礦浮選品位和回收率

3 結(jié)論

在銅鉬混合精礦浮選過程中，用電選可以起到去除銅鉬混合精礦中不導(dǎo)電脈石礦物，其中電選設(shè)備對(duì)電選精礦產(chǎn)率的影響因素，顯著性排列為電壓>精礦擋板角度>滾筒轉(zhuǎn)速；電選處理后，電選精礦中輝鉬礦處于較佳的浮選粒度范圍，有利于后續(xù)的銅鉬浮選分離。

1)銅鉬混合精礦電選的響應(yīng)曲面法分析表明，最優(yōu)電選機(jī)參數(shù)為電壓23.12 kV、電選機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速117.75 r/min、電選機(jī)精礦擋板角度4.18°。

2)電選精礦中粒徑由銅鉬混合精礦的24.90 μm減小至18.50 μm，更接近于輝鉬礦最佳浮選粒度范圍。同時(shí)，電選精礦中黃銅礦、輝鉬礦含量提升，不導(dǎo)電脈石礦物含量下降。

3)銅鉬混合精礦“電選預(yù)處理—浮選”有利于黃銅礦與輝鉬礦分離，主要表現(xiàn)在浮選精礦中輝鉬礦回收率提升。