微细粒辉钼矿的浮选动力学研究

任 强

（金堆城钼业股份有限公司矿冶分公司三十亩地选矿厂，陕西 渭南 714102）

1 试验

1.1 试样和试剂

选取陕西某大型钼矿的粒辉钼矿矿样作为试验对象，主要采取手选除杂的方法处理已经破碎后的矿样，将陶瓷球磨矿，干式筛分，获得低于38 μm粒度的单矿物样品。样品累计粒度分布体积中的d10、d50和d90分别表示10%、50%和90%所对应的粒径，样品的粒径分布为为d10=2.72 μm，d50=10.15 μm，d90=32.13 μm。辉钼矿单矿物的X线衍射（XRD）分析结果如图1所示。

1.2 试验方法

1.2.1 单矿物浮选

在XFG11挂槽浮选机中进行单矿物浮选，选取容积为10 mL的浮选槽容积，主轴转速的调节在0～2600 r/min范围内，将25℃作为浮选温度指标。每次试验在100 mL烧杯中称取2.0 g矿样，将50 mL蒸馏水加入烧杯中，然后进行5 min的超声处理，将静置澄清2 min的矿浆的悬浮液倒入。在40 mL浮选槽中倒入40 mL的矿样，并加入蒸馏水至30 mL进行搅拌1 min，然后根据试验要求将调整剂、捕收剂和起泡剂依次加入，调整剂的药剂作用为2 min，捕收剂的药剂作用为3 min，起泡剂的药剂作用为1 min，然后进行3 min的浮选刮泡，其间每隔30 s需分开收集所获得的泡沫产品。最后过滤泡沫产品和槽内产品，并对其进行烘干、称质量并计算产率，产率为回收率。为了保证试验结果的可靠性，每次需重复进行3次试验，求平均值[1]。

图1 辉钼矿单矿物的X线衍射图

1.2.2 粒径测试

称取2.0 g矿样进行试验，在调浆时按照与单矿物浮选相同的条件实施，在激光粒度分析仪中放入取样，对絮团的表观粒度进行测试，每次需重复进行3次试验。

1.2.3 浊度沉降试验

矿物颗粒处于聚集状态说明浊度较小，矿物颗粒处于分散状态说明浊度较大。在100 mL含有一定药剂浓度的溶液中加入称取0.2 g矿物样品，并将其倒入100 mL沉降量筒中，目的是为了进行3 min的沉降，在试样瓶中放入所抽取的20 mL上层悬浊液，采用WGZ-3（3A）型散射光油度仪测量浊度，FTU表示浊度单位，1 FTU代表1 mg/L SIO2悬浊液的浊度。

2 结果

2.1 不同辉钼矿的天然可浮性

不同辉钼矿的天然可浮性随矿浆pH的变化规律在不添加非极性烃油的情况下的结果如图2所示；不同辉钼矿的浮选动力学情况在pH为7、MIBC用量12.5 mg/L的情况下的结果如图3所示。

图2 搅拌转速为1900 r/min时矿浆pH对不同辉钼矿的天然可浮性的影响

由图2可知，与粒径在38～74 μm范围的辉钼矿相比，粒度在38 μm以下的辉钼矿在整个pH范围内，浮选回收率在20%以下。由此可知，随颗粒粒度的减小，辉钼矿的天然可浮性会不断降低[2]。原因主要是辉钼矿颗粒粒度的减少会使面棱比例降低，从而降低辉钼矿表面的疏水性与可浮性。

图3 当搅拌转速为1900 r/min、矿浆pH为7时不同辉钼矿的浮选动力学

由图3可知，与粒度在38～74 μm的辉钼矿浮选速率常数相比，粒度在38μm的辉钼矿浮选速率常数越小，浮选速率越低，说明了微细粒辉辉钼矿具有浮选速率较小的特点。

2.2 柴油添加量的影响

试验中的捕收剂主要采用0号柴油乳状液，12.5 mg/L作为MIBC用量指标，1900 r/min为搅拌转速指标，7为矿浆pH指标，在捕收剂作用时间3 min的条件下，对柴油的添加量对微细辉钼矿浮选动力学的影响进行考察，结果如图4所示。

图4 当pH=7、搅拌转速为1900 r/min时，不同柴油用量下微细粒辉钼矿的浮选动力学

结合图3、图4可知，添加200 mg/L非极性烃油时，辉钼矿回收率与浮选速率常数会显著提高和增大。导致这一现象的原因与颗粒表明疏水性的增强，以及疏水聚团体粒度有着密切联系。

2.3 矿浆pH的影响

12.5 mg/L为MIBC用量指标，1900 r/min为搅拌转速指标，7为矿浆pH指标，捕收剂作用时间3 min的条件下，就pH对微细粒辉钼矿的浮选动力学的影响考察结果如图5所示。

图5 当柴油用量为200 mg/L、搅拌转速为1900 r/min时，矿浆pH对微细粒辉钼矿浮选动力学的影响

由图5可知，微细粒辉钼矿浮选速率的影响与矿浆pH有关，辉钼矿的浮选速率常数在强酸性至中性的pH范围内会增大。

2.4 搅拌转速的影响

在12.5 mg/L为MIBC用量指标，1900 r/min为搅拌转速指标，7为矿浆pH指标，捕收剂作用时间3 min的条件下，搅拌转速对微细粒辉钼矿选动力学的影响规律：浮选速率常数和回收率的增大，是建立在搅拌转速在1300～1900 r/min范围内增加的基础上；且浮选速率常数与回收率的增大是建立在搅拌转速在1900 r/min的技术上。如果出现过高的搅拌转速，在高剪切力作用下，疏水聚团体将可能遭到破坏，这对浮选分离带来不良影响；如果存在过低的搅拌转速，那么将无法获得良好的疏水絮凝[3]。

2.5 颗粒间相互作用

在对微细粒辉钼矿疏水聚团浮选中颗粒间相互作用的研究中，可应用扩展的DLVO理论（EDLVO理论）。得出的结论为：疏水引力是微细粒辉钼矿与柴油油滴之间相互作用的核心。

3 结论

随着颗粒力度的减小，辉钼矿的天然可浮性也会不断降低；粒度在38 μm的微细粒辉钼矿相比于38～74 μm的微细粒辉钼矿，其浮选回收率更低且浮选速率更慢。柴油用量通过对疏水团聚体粒径的增大，并对浮选速率常数的提高，使微细粒辉钼矿的浮选效率增大。在其他条件不变，只是柴油用量变化的情况下，微细粒辉钼矿的浮选速率常数L与团聚体平均粒径dp之间存在的关系为：L=1.6022×10-3dp2.4433。

对于微细粒辉钼矿浮选速率受矿浆pH的影响来说，辉钼矿的浮选速率常数比碱性条件下的速率常数要大，其是建立在酸性和中性pH的条件基础上。在柴油体系中，pH的降低会使辉钼矿颗粒的聚集行为增加，但增加幅度不太显著，导致辉钼矿浮选回收率的增加也不显著。在疏水聚团过程中，微细粒辉钼矿聚团行为的促进可以通过搅拌转速的增大得以实现，且能够使团聚体的平均粒径增大，使其浮选速率常数和浮选回收率得到提高；如果出现过高的搅拌转速，在高剪切力的作用下，将会直接破坏疏水聚团体，从而将会降低浮选效率。

与静电排斥势能和van deer Waals的作用势能绝对值相比，微细粒辉钼矿与柴油油滴之间疏水作用势能的绝对值要大3个数量级，疏水作用占据核心地位。为了使微细例辉钼矿浮选效率得到提高，本次研究结果可提供相关的理论依据。