某斑巖型銅鉬礦尾礦回水對(duì)混合浮選的影響
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王 懷，鄭 曄，郝福來(lái)，宋 超
（長(zhǎng)春黃金研究院，吉林長(zhǎng)春130012）
摘要：為分析某斑巖型銅鉬礦尾礦回水對(duì)混合浮選的影響，以回水組分為研究對(duì)象進(jìn)行了礦石中銅鉬硫礦物可浮性的研究。結(jié)果表明：回水導(dǎo)致浮選精礦產(chǎn)率增大，銅、鉬可浮性降低，硫被強(qiáng)烈抑制；回水中高濃度鈣離子和APAM的聯(lián)合作用，能有效地抑制礦石中的黃鐵礦；浮選藥劑以及APAM的累積，使浮選礦漿粘度增加，微細(xì)粒金屬礦物夾雜在絮團(tuán)之中而未能上浮。
關(guān)鍵詞：銅鉬礦；回水；可浮性；抑制
中圖分類號(hào)：TD353 文章編號(hào)：1004-4051(2016)04-0129-04
內(nèi)蒙古某低品位斑巖型銅鉬礦為我國(guó)第4大銅鉬伴生礦床，銅金屬儲(chǔ)量300萬(wàn)t，鉬金屬儲(chǔ)量60萬(wàn)t，目前選廠生產(chǎn)規(guī)模約為8萬(wàn)t/d，每天浮選用水量20多萬(wàn)噸。該礦所處地區(qū)水資源匱乏，清水每天只能供應(yīng)3000 m3，無(wú)法滿足工業(yè)生產(chǎn)。采用尾礦膏體工藝，在生產(chǎn)過(guò)程中直接將浮選廢水回收并循環(huán)用于生產(chǎn)，極大程度節(jié)約了選礦用水量，也避免了廢水排放污染周圍生態(tài)系統(tǒng)。但浮選尾礦廢水長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)使用，廢水中浮選藥劑大量積存，對(duì)浮選系統(tǒng)將產(chǎn)生一些影響。本文旨在研究浮選尾礦回水對(duì)混合浮選過(guò)程中不同礦物浮選特性的影響，為浮選系統(tǒng)的操作控制以及尾礦回水的正確利用提供參考和指導(dǎo)。
1 試驗(yàn)樣品與試驗(yàn)設(shè)備
1.1試驗(yàn)樣品
1)試樣。試驗(yàn)所用礦石取自內(nèi)蒙古某低品位斑巖型銅鉬礦露天采場(chǎng)。礦石中礦物組成較復(fù)雜，銅礦物主要有黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦、銅藍(lán)；鉬礦物主要為輝鉬礦、鉬鉛礦；硫礦物以黃鐵礦為主；脈石礦物主要為石英、長(zhǎng)石、白云母、高嶺土、金紅石等。
礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表2，鉬物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。
2)水樣。試驗(yàn)所用水有兩種，一種為清水（生活用水），來(lái)自實(shí)驗(yàn)室；另一種為浮選尾礦經(jīng)深錐濃密后的返回水，取自于現(xiàn)場(chǎng)半自磨排礦端的補(bǔ)加水管路。
1.2試驗(yàn)試劑和設(shè)備
1)試劑。試驗(yàn)所用的試劑均來(lái)自于選廠和質(zhì)檢部門，主要有石灰、PJ053（復(fù)合藥劑，浮選銅礦物）、鉬友（烴油類，浮選鉬礦物）、變壓器油（烴油類，浮選鉬礦物）、2 #油、水玻璃、陰離子型聚丙烯酰胺（APAM分子量800萬(wàn)～1200萬(wàn)）、無(wú)水氯化鈣、分析用標(biāo)準(zhǔn)試劑。
2)設(shè)備。錐形球磨機(jī)（Q240×90）、單槽浮選機(jī)（XFD-3）、pH計(jì)、NDJ-79B數(shù)字旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、真空過(guò)濾機(jī)、電熱鼓風(fēng)式烘干箱、COD快速測(cè)定儀、紫外一可見(jiàn)光分光光度計(jì)(UV3000)、原子吸收光譜儀、天平、秒表。
2試驗(yàn)方法
2.1水質(zhì)分析
試驗(yàn)采用的水質(zhì)分析方法主要有：pH值用pH計(jì)測(cè)定；重金屬陽(yáng)離子濃度用原子吸收光譜法測(cè)定，化學(xué)需氧量COD值用C()D快速測(cè)定儀測(cè)定；固體懸浮物含量按環(huán)境監(jiān)測(cè)手冊(cè)上標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定；部分藥劑濃度測(cè)定利用紫外分光光度法測(cè)定。
2.2浮選試驗(yàn)
浮選試驗(yàn)采用細(xì)度為-0. 074mm占60%的礦石在3升單槽式浮選機(jī)上進(jìn)行，浮選濃度33%，浮選藥劑制度（已優(yōu)化）如下：礦漿pH=9.0（磨礦過(guò)程中添加石灰調(diào)節(jié)）、鉬友15g/t、變壓器油15g/t、銅捕收劑PJ053 15g/t、起泡劑2#油15g/t。磨礦浮選所用的水質(zhì)分別為清水、浮選回水、添加金屬離子或者絮凝劑的清水，每組試驗(yàn)在相同藥劑制度、不同浮選水質(zhì)條件下進(jìn)行浮選時(shí)間試驗(yàn)，浮選試驗(yàn)流程如圖1所示。浮選產(chǎn)品分別烘干稱重，經(jīng)化驗(yàn)品位后計(jì)算回收率。
3試驗(yàn)結(jié)果與討論
3.1清水與回水對(duì)比試驗(yàn)
相同浮選流程以及藥劑制度條件下，清水與回水對(duì)礦石混合浮選指標(biāo)的影響見(jiàn)表4。清水浮選和回水浮選時(shí)礦漿粘度分別為916. 9Pa．s和1195. 7Pa．s。
分析表4可知：相同浮選時(shí)間，回水浮選的產(chǎn)率明顯大于清水浮選的產(chǎn)率。由表4可得不同水質(zhì)浮選條件下銅、鉬、硫的可浮性如圖2所示。由圖2可知：相同浮選時(shí)間，回水浮選條件下銅、鉬的回收率均低于清水浮選，回水浮選15min與清水浮選12min的銅回收率相當(dāng)，回水浮選15 min與清水浮選9min的鉬回收率相當(dāng)；然而，回水浮選時(shí)硫的可浮性比清水浮選低了很多。分析表明回水浮選時(shí)銅、鉬浮選速率降低了，硫受到了較強(qiáng)的抑制。
3.2 回水組分對(duì)浮選的影響試驗(yàn)
對(duì)試驗(yàn)所用清水與回水進(jìn)行水質(zhì)分析，其分析結(jié)果見(jiàn)表5�；瘜W(xué)需氧量COD( Chemical OxygenDemand)是以化學(xué)方法測(cè)量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量，它與水質(zhì)中有機(jī)物的含量密切相關(guān)。銅來(lái)源于次生銅礦物的溶解，鈣以及PJ053等來(lái)自于浮選系統(tǒng)，APAM來(lái)源于膏體尾礦的沉降過(guò)程，尾礦回水中各組分在回水長(zhǎng)期循環(huán)使用過(guò)程中逐漸累積。
浮選系統(tǒng)中，銅離子作為常用硫化礦物的有效活化劑，是提高銅、鉬、硫可浮性的組分。捕收劑和起泡劑的大量增加，會(huì)導(dǎo)致礦漿發(fā)粘、泡沫夾雜脈石礦物，從而使作業(yè)產(chǎn)率增加，精礦品位降低、回收率升高。因此，著重研究回水中含量異常高的組分對(duì)混合浮選的影響。清水中添加與回水中等量的鈣以及APAM，用此類水質(zhì)磨礦并進(jìn)行混合浮選，浮選指標(biāo)見(jiàn)表6。清水加氯化鈣浮選、清水加氯化鈣加APAM浮選時(shí)礦漿粘度分別為948. 5Pa．s和1089. 7Pa．s。
對(duì)比表5和表6可知，清水加氯化鈣、清水加氯化鈣加APAM條件下的浮選產(chǎn)率介于清水和回水的浮選產(chǎn)率之間，且后者產(chǎn)率的增加幅度較為明顯。由表5和表6可得不同水質(zhì)下礦石中銅、鉬、硫可浮性的規(guī)律。不同水質(zhì)對(duì)礦石中銅、鉬、硫可浮性的影響分別見(jiàn)圖3、圖4和圖5。
對(duì)比清水與清水加氯化鈣水質(zhì)下礦石中銅、鉬、硫的可浮性：銅的可浮性幾乎沒(méi)變，鉬的可浮性有少量降低，而硫的可浮性大大降低。
工藝礦物學(xué)研究表明：銅礦物嵌布粒度較粗，37 μm以上占75%、10μm以下占5%;鉬礦物嵌布粒度較細(xì)，37μm以上僅占50%、10μm以下占12%。-0. 074mm占60%的細(xì)度下，- 20ym的粒級(jí)產(chǎn)率占38%，銅和鉬的金屬分布率分別為33%和45%。輝鉬礦具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)以共價(jià)鍵的形式結(jié)合，而層之間則以分子鍵連接。輝鉬礦解離后非極性面稱為“面”，而將極性面稱為“棱”。因此，面棱比決定著輝鉬礦的可浮性好與壞。鉬礦物微細(xì)粒級(jí)過(guò)多，面棱比大大降低，溶液中大量的游離鈣離子，會(huì)在輝鉬礦的棱面上產(chǎn)生吸附，導(dǎo)致輝鉬礦的可浮性降低。
高濃度的鈣離子對(duì)黃鐵礦有一定的抑制作用，當(dāng)溶液為堿性且鈣離子濃度超過(guò)150mg/L
時(shí)，抑制作用更為明顯。Gaudin等人關(guān)于鈣離子對(duì)黃鐵礦的作用研究表明，鈣離子在黃鐵礦表面上的吸附密度隨溶液含氧量的增加而增大，同時(shí)鈣離子的吸附密度隨鈣離子濃度和pH值增大而增高。在堿性pH范圍內(nèi)，由于吸附的鈣離子產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，吸附在黃鐵礦表面的捕收劑可能被解吸，導(dǎo)致黃鐵礦受抑制。
對(duì)比清水加氯化鈣與清水加氯化鈣加APAM水質(zhì)下礦石中銅、鉬、硫的可浮性：銅和鉬的可浮性受到了一定程度的影響，且鉬受到的影響較銅更為明顯，而硫的可浮性進(jìn)一步大大降低。
磨礦過(guò)程中，大量的鈣離子吸附在黃鐵礦、石英、硅質(zhì)脈石以及微細(xì)粒鉬礦物的“棱”上，加入APAM后，APAM的官能團(tuán)與礦物表面的鈣離子發(fā)生鍵合作用，APAM以自身碳鏈為橋架將官能團(tuán)所吸附的礦物聚合成絮團(tuán)，而這種絮團(tuán)會(huì)無(wú)選擇地將其它礦物顆粒包裹在其中，尤其是微細(xì)粒的礦物，這種絮團(tuán)的表觀現(xiàn)象即為礦漿粘度增加。夾雜在絮團(tuán)中的微細(xì)粒金屬礦物，未能與捕收劑和起泡劑充分接觸，導(dǎo)致不能上浮。由于鈣離子在黃鐵礦上的吸附量較大，APAM聯(lián)合鈣離子可抑制黃鐵礦，同時(shí)在捕收劑之前添加APAM可使大量的粗顆粒礦物被抑制。
4結(jié) 論
1)回水浮選時(shí)，浮選精礦產(chǎn)率大，銅、鉬可浮性低，硫被強(qiáng)烈抑制。實(shí)際生產(chǎn)中，浮選產(chǎn)率的增加會(huì)導(dǎo)致精選容積不足，浮選速率的降低會(huì)導(dǎo)致掃選時(shí)間的欠缺。
2)回水與清水水質(zhì)相比，回水中積累了大量的浮選藥劑，鈣離子與APAM含量非常之高，PJ053、鉬友、鈣離子和APAM濃度分別為4.78mg／L、0. 56mg/L、179mg／L和8.47mg/L。
3)高濃度鈣離子可使黃鐵礦的可浮性下降，鈣離子和APAM的聯(lián)合作用，能有效地抑制礦石中的黃鐵礦。
4)清水浮選時(shí)礦漿粘度為916. 9Pa．s，回水浮選時(shí)礦漿粘度為1195. 7Pa．s。浮選藥劑以及APAM的累積，使浮選礦漿粘度增加，夾雜在絮團(tuán)中的微細(xì)粒金屬礦物，由于未能與捕收劑和起泡劑充分接觸，從而導(dǎo)致其未能上浮。
