东天山戈壁超大型钼矿床物质组成及选矿新工艺

付治国，班宜红，郭 锐

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，河南 许昌 461000)

新疆哈密东戈壁超大型钼矿床，是我国西北六省、自治区建国以来，发现并查明的第一个超大型钼矿床。该矿床属斑岩型单一钼矿，其发现揭示了我国天山造山带具有形成大规模矿化圈的客观存在。同时，该矿床经新疆国土资源厅矿产资源储量评审中心2011年1月正式审查批准，批准的(331)+(332)+(333)Mo资源量为50.80万t，矿床品位0.115%。60多年来，在我国所发现的八个特大型钼矿床中，其资源量排第八，矿床品位排名第二。从经济意义方面讲，值得特别指出的是，东天山东戈壁超大型钼矿床的发现与查明，对我国今后数十年钼矿产业的繁荣与发展将产生深远影响。

东戈壁钼矿床的物质组成及其选矿性能，经河南省地质矿产勘查开发局岩石矿物测试中心选冶工程研究所进行详细试验研究，证实为单一钼矿床，但其物质组成相对复杂，需经一系列复杂的选矿工艺流程，才能将目的金属矿物辉钼矿大部回收，使精矿品级达到国标，从而使矿床的广泛开发和利用成为可能。

1 矿石工艺学研究

东戈壁钼矿床与土屋-白山斑岩铜钼矿(大型)、巴里坤小加山东钨钼矿(中型)同属我国东天山钼成矿区的一部分。矿床位于天山褶皱带的北边缘，赋矿地层及岩石为石炭系下统干墩组下段(C1gd1)一套陆源碎屑岩-火山岩夹火山碎屑岩组合，以陆源碎屑岩为主，火山岩呈夹层产于其中，具体岩性为变质砂岩、变质砂质泥岩、变质泥质砂岩、变质泥岩、砂质岩等。

选矿大样的采集以重量配比如下：变质砂岩型矿石100kg，变质砂质泥岩型矿石240kg，变质泥质砂岩型矿石230kg，变质泥岩型矿石30kg，配比关系在矿床中具代表性。样品采集中有意识将两种品位悬殊的矿块分开试验，试验样品配料结果见表1。

表1 试验样品配制结果表

1.1 试验种类、方法及其结果

1.1.1 矿石结构

鳞片变晶结构：有用矿物辉钼矿呈鳞片状或分散或聚集呈不均匀状分布于矿石之中。

聚粒结构：辉钼矿常数粒、几十粒聚集成团状、菊花状集合体，或分散或局部略有聚集分布。有时辉钼矿聚集成细脉状充填于矿石之中。

包含结构：少量辉钼矿被包裹于石英、方解石(也可能有少量白云石或菱铁矿)、钾长石、云母等矿物之中。还可见黄铁矿包裹黄铜矿、方铅矿；黄铜矿包裹黄铁矿；闪锌矿包裹黄铜矿等。

碎裂结构：矿石受到应力破碎作用，局部裂隙发育，辉钼矿常沿石英裂隙分布，有时呈细脉状充填。

角岩结构：辉钼矿化的载体岩石以角岩为主，为轻度热接触变质产物，由细粒黑云母、白云母、石英、钾长石、斜长石等组成，构成角岩结构，为矿石主要结构之一。

1.1.2 矿石构造

稀疏浸染状构造：辉钼矿含量少，呈星散状或烫染状不均匀分布于矿石之中，总体形成稀疏浸染状构造。为矿石主要构造之一。

细脉状构造：局部辉钼矿大体呈脉状沿矿石裂隙充填，形成细脉状构造，脉的宽窄变化略大。

1.1.3 矿物组成

原矿中脉石矿物以石英、黑云母为主，白(绢)云母、钾长石斜长石次之，绿泥石、方解石、高岭石、透闪石、角闪石少量, 占矿物总量的97%，是矿石中杂质元素SiO2等的主要来源。金属矿物有赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、磁铁矿、闪锌矿、钛铁矿、褐铁矿、锐钛矿[1]、菱铁矿、磁黄铁矿、铜蓝、辉铜矿、黝铜矿[2]、斑铜矿、软锰矿等，含量很低，均未达到回收利用品位，是钼精矿中杂质元素Fe、Cu、Pb、Zn等的主要来源。矿石矿物组分及相对含量见表2，原矿化学多项分析结果见表3。

表2 矿物相对含量测定结果表

1.1.4 矿物嵌布特征

按自然粒度统计，辉钼矿最小粒度为0.002mm,最大粒径1.03mm，在0.01～ 0.701mm之间占92.38%，各粒级分布较为均匀。辉钼矿嵌布状态以粒间相为主，裂隙相、包裹相次之。包裹相辉钼矿常常粒度较细，较难与其载体矿物完全单体解离[3]，详见表4。

表3 原矿化学多项分析结果表

表4 辉钼矿嵌布状态一览表

2 选矿流程方案的试验

根据该矿石的工艺矿物学[6]性质，首先对该大样矿石进行了一系列探索试验和条件试验。在确保精矿品位在45%以上，尽量提高回收率的原则下，最终确定采用阶段磨矿选别的全浮选流程，浮选流程结构为一粗两扫七精，探索试验按此原则流程进行。

在用煤油作捕收剂进行探索试验后， 粗精矿品位44.25%，回收率84.8%。然后对选别工艺条件加以优化调整，对捕收剂进行煤油、变压器油与新型辉钼矿捕收剂GR-713的对比选择试验。经实验，GR-713的回收率与品位在三种药剂中是最好的，所以选择GR-713做为此次试验的主要捕收剂(表5)。

3 粗选段条件试验

3.1 磨矿细度

浮选前的磨矿作业，目的是使矿石中的有用矿物得到单体解离[4]，并将矿石磨到适于浮选的粒度。根据不同方法磨矿结果数据，绘制出浮选精矿品位和回收率随磨矿细度的变化曲线(图1)。在综合考虑精矿的品位和回收率的情况下，取磨矿细度为-200目70%为宜，此时精矿的品位和回收率分别为1.24%和96.26%。因此，在一段磨矿条件下，最后确定最佳磨矿细度为-200目(-0.074mm)为70%。

表5 捕收剂筛选试验结果

3.2 石灰用量

根据石灰用量条件试验结果(图2)，随着石灰用量的增加，精矿的品位呈抛物线形式。在石灰用量是500g/t时达到最高值，此时得到的精矿的品位是1.46%，回收率[5]97.45%，所以最后确定石灰的用量为500g/t。

3.3 水玻璃用量

水玻璃有抑制脉石矿物[9]的作用，加入水玻璃对精矿产品的品位和回收率有一定影响。经实验，在综合考虑精矿品位、回收率、尾矿品位、回收率和成本的情况下，选用水玻璃用量是0g/t为最佳值，此时得到的精矿的品位是2.36%，回收率97.78%，所以最后确定水玻璃的用量为0g/t。

3.4 GR-713用量和2号油用量

GR-713是钼的新型捕收剂，2号油是起泡剂；GR-713最佳用量为150g/t，2号油最佳用量为75g/t。见图3、图4。

4 精选段条件试验

4.1 二段磨矿细度

根据粗选条件试验结果，以-400目所占比例不同进行试验。其结果由图5可以看出，随着二段磨矿细度的增加，精矿的品位逐渐升高，精矿的回收率逐渐降低。在二段磨矿细度为-400目占95%时，精矿的品位是48.25%，回收率85.11%。综合考虑品位、回收率及成本的情况下，最后确定二段磨矿细度为-400目占95%。

4.2 硫化钠用量

硫化钠是杂质抑制剂，其抑制对象是粗精矿中的非钼硫化物——黄铜矿、方铅矿、黄铁矿等，他们的天然可浮性都较好，必须得到有效抑制，才能获得杂质含量较低的合格钼精矿。在不同条件下，通过试验取得的结果见图6，随着硫化钠[8]用量的增加，精矿的品位呈抛物线，精矿的回收率逐渐降低。在保证精矿品位45%以上、精矿杂质含量不超标，尽量提高回收率的原则下，杂质铜随着硫化钠用量的增加呈下降趋势，所以选择精选加入硫化钠的用量为50g/t。

图1 浮选粗精矿品位和回收率随磨矿细度的曲线

图2 浮选粗精矿品位和回收率随石灰用量的曲线

图3 浮选粗精矿品位和回收率随GR-713用量的曲线

图4 浮选粗精矿品位和回收率随2号油用量的曲线

图5 二段磨矿细度条件试验流程图

图6 精选硫化钠条件试验流程图

5 最终确定的闭路流程

5.1 闭路试验

闭路流程采用的是“一粗二扫七精” 的试验流程。试验条件：一段磨矿细度为-200目70%，GR-713的用量为150g/t，2号油用量为100 g/t，二段磨矿细度定为-400目占95%的条件下进行试验，详见图7。

试验结果表明，闭路试验的金属量和重量均达到平衡。闭路的结果是：精矿产率[7]为0.24%，品位为45.85%，回收率为86.4%；尾矿产率为99.76%，品位为0.017%，回收率为13.6%。钼精矿符合国家钼精矿质量[10-11]标准中二级品三类。精矿产品多元素分析见表6。

图7 闭路试验数值量流程图

表6 精矿产品多元素分析表

6 结论

影响矿石加工技术性能的主要因素有：①石英、方解石、云母和赤铁矿包裹的辉钼矿，常常粒度较细，较难与其载体矿物完全单体解离。造成难选。②脉石矿物如绢云母、石英及少量金属矿物黄铁矿等可浮性好，造成辉钼矿流失，从而导致尾矿中钼品位略偏高。本次通过使用GR-713捕收剂及优化选别工艺条件，保证了钼精矿质量和回收率[13]。

本次选矿试验研究表明，本矿床矿石物质成分简单，矿石可选性能总体属易选，所采用的选矿流程及药剂均比较简单。钼精矿的产率、钼品位及杂质含量[12]、钼回收率等项选矿指标均属良好。矿石中的伴生组分含量，均达不到规范综合回收利用的要求。

[1] 北京矿冶研究总院.汝阳东沟钼矿北矿区矿石选矿试验研究报告[R].2004.

[2] 西北有色地质研究院.河南汝阳东沟钼矿选矿工艺试验研究报告[R].2005.

[3] 河南省岩石矿物测试中心选治工程研究院.新疆哈密市东戈壁辉钼矿选矿试验报告[R].2009.

[4] 河南省岩石矿物测试中心选冶工程研究院.新疆哈密市东戈壁辉钼矿选矿试验报告[R].2010.

[5] 张向宇.实用化学手册[M].北京：国际工业出版社,2007.

[6] 朱恩科，李玉萍，李利芬.四钼酸铵的晶体结构对钼加工性能的影响[J].中国钼业，2002，26(4)：28-31.

[7] 徐志昌，张萍.钼未分的相似和团聚原理[J].中国钼业，1997，21(2-3)：86-90.

[8] 鞠永善.用胺类萃取剂回收钼[J].陕西化工，1991(1):67-69.

[9] 向铁根.钼治金[M].长沙：中南大学出版社，2002.

[10] 王德志.钼粉质量优化过程及其相关机理的研究[D].长沙：中南大学，2005.

[11] 吴贤.钼粉的制备技术和研发现状[J].稀有金属材料与工程，2007，9(增刊):3.

[12] 张启修.越秦生.钨钼治金[M].北京:冶金工业出版社，2005.

[13] 李有观.制取高纯钼粉的新方法[J].世界有色金属，2003(11):78.