金属钼矿选矿工艺流程及改造应用

2021-11-02张铁志桑海波

世界有色金属 2021年11期

张铁志，桑海波

（东北大学设计研究院（有限公司），辽宁沈阳 110166）

储量巨大的钼矿，我国居世界第一。但仍有很大比例的低品位钼矿无法有效利用。如果在原低水平的基础上进行重复建设，将会导致过度开采、过度开挖、过度富矿和废差开采等一系列严重情况，从而使钼资源在尾矿泥中钼资源的损失增加，同时尾矿中的重金属元素也会给周围环境带来不可逆转的严重危害[1]。为了提高金属钼矿的开采及回收率，要对金属钼矿的开采工艺进行优化改造，此次工艺的改造过程有利于延长金属钼矿的使用寿命，保护自然生态环境，减少矿产资源的消耗，有效地利用金属钼资源，具有十分重要的现实意义和历史意义[2]。金属钼在矿产资源中属于稀有金属，具有热硬性能好、熔点高以及耐高温的特点，金属钼矿资源表面的金属离子所具有的特性和种类，是选矿工艺流程设计的关键因素。金属钼资源的分布非常不均衡，根据地质调查所的文献资料，截止20世纪末期，世界范围内的金属钼储备量达到了673万吨，基础储备量也达到了1422万吨[3]。由于矿产资源是一种不可再生资源，导致金属钼资源的储备量越来越少，研究金属钼矿选矿工艺流程并进行改造应用，可以有效促进矿山企业的可持续发展，并在同种矿山中可以为矿产资源的生产建设提供一定借鉴。

1 金属钼矿选矿工艺概述

金属钼矿最常用的选矿方法就是浮选法，而大多数金属钼元素都是在辉钼矿回收得到的。其晶体结构可为六边形或层状。这是由极性共价键s-mo和岩石之间的s-mo-s结构所构成的。石头与石头的结合很薄弱。但是由于岩体具有强烈的共价键作用，许多辉钼矿易沿构造夹层开裂，断口片状或板状，这就决定了辉钼矿3具有良好的浮性。研究发现，研磨细度可使s-mo-s层解离，并使亲水性表面比例减小。但是如果过细研磨，会逐渐增大s-mo的表面比例，可浮性会逐渐降低。虽然黄药等极性捕收剂的适量使用可以对辉钼矿进行有效回收，但磨矿细度会引起二次沉淀，对浮选效果有较大影响。所以在选矿过程中，应避免或防止研磨过细[4]。通过多阶段分选或分段磨矿，使单一钼矿物逐步解离，提高了金属钼在辉钼矿中的回收率。三段一路的工艺流程是金属钼矿在破碎中经常采用的工艺流程之一，这样可以使金属钼的粒度控制在12mm～15mm之间。一般情况下，球磨机或棒磨-球磨流程是金属钼矿在磨矿中经常使用的一种方式，在特殊情况下，还会使用半自磨的方式。浮选工艺流程是通过粗选的方式实现钼粗精矿的产出，经过两段或者三段再磨，最后进行五次到六次的精选之后得到金属钼精矿。在金属钼矿选矿工艺流程中，非极性油类物质是选矿捕收剂的最佳选择，可以使浮选的效果更佳明显，在其中还要添加少量的起泡剂；此外，调整剂和脉石抑制剂可以选择石灰和水玻璃，在一些比较简单的工艺流程中，还会采用诸如表面活性剂Syntex的油类乳化剂[5]。为保证金属钼矿的选矿质量，对其中所含铜、铅、铁等元素进行了分离。若钼矿石中的杂质仍未达到标准要求，则需用化学方法辅助处理金属钼矿的选矿工艺。

2 金属钼矿选矿工艺流程

2.1 单一钼矿选矿工艺流程

对多数单金属钼矿石，粗磨粗选－再磨再选是一种比较典型的选矿方法。从理论意义上来说，粗磨粗选可以提高金属钼矿在选矿工艺流程中的自然浮选性能。经试验发现，1/16金属钼矿～1/24金属钼矿经过高馏程的预处理、宽沸点的乳化处理，与烃类石油共生，在自然浮选性能方面具有良好的表现[6]。金属钼矿虽然比较容易出现上浮，但是金属钼矿石中只含有少量的钼元素，一般在0.01%～0.4%之间，通常情况下，金属钼的含量超过0.2%才可以被称为富矿。考虑到金属钼精矿质量的要求比较高，一般要求金属钼的含量要超过45%～47%。因此，金属钼矿在浮选过程中的富集比都很高，通常在400以上，这时就需要对金属钼矿进行多次高质量的精选，精选的次数通常选择4次～10次之间。采用捕收剂BKAP，在现场选矿工艺流程的条件下闭路可获得较佳技术指标，钼回收率明显高于现场钼回收率。但由闭路试验结果可知，在尾矿中损失的。因此，在金属钼矿选矿工艺流程中，可以选择粗磨－粗选的粗选段，进一步粗磨处理粗磨－粗选产生的粗精矿，使其能够充分地解离，最后再进行多次精选操作，经过多磨-再磨-多次精选的操作之后，就可以得到单一钼矿的选矿工艺流程图，如图1所示。

图1 单一钼矿的选矿工艺流程

2.2 复杂钼矿选矿工艺流程

很多金属元素都来自复杂钼矿石，在复杂钼矿石中，对金属钼进行回收利用，回收得到的钼金属含量可以达到世界金属钼元素总产量的48%[7]。然而以如果复杂钼矿床含有大量的其他金属，只含有少量的金属钼，通常以板岩矿床的形式存在，由于储备量比较大，是金属钼的重要来源。由于复杂钼矿床一般都是层状结构，在天然可浮性方面有良好的表现，通常与黄铜矿床、黄铁矿密切共生。因此，从复杂钼矿石中对钼矿进行回收，相比于以钼矿为主的矿石中回收金属钼的难度更大，在工艺流程方面也会更加复杂，回收金属钼往往还有受到其他金属元素回收的制约。

在复杂钼矿石中进行金属钼矿的选矿，原则上有两种方法，即混合浮选和优选浮选。其中，混合浮选是一种应用比较多的方式，换句话说就是通过粗选得到复杂钼矿的粗精矿，然后从复杂钼矿粗精矿中分离其他金属元素和金属钼元素。由于硫化类金属矿物与金属钼矿都是容易上浮的矿物，而且两者的可浮性比较接近，很容易就可以获得复杂钼精矿。但是在复杂钼精矿中进行其他金属矿床与金属钼矿的分离难度是比较大的，通常要通过物理的方法或者物理化学结合的方法对复杂钼矿在分离之前进行预处理。在以往的研究中和工业应用中经常采用的工艺流程包括以下两点。

（1）加热处理。混合精矿在复杂钼矿分选前需要加热。该工艺旨在分解或蒸发吸附于矿物表面的捕收剂，使硫化钼表面产生自氧化作用，从而使矿物表现被抑制。实验结果表明，热水加热浮选分离复杂钼矿，可以提高钼精矿的质量和回收率，并能使硫化物在数据中的含量降低85%～90%。全世界复杂钼矿选矿厂中约有40%的复杂钼矿采用不同的热处理工艺。

（2）浓缩脱药。由于混合浮选产生的泡沫产品中通常含有大量的黄原酸类捕收药剂。为了有效降低某些钼矿残留剂对复杂钼矿可浮性的影响，应尽量减少抑制剂的用量，在金属钼矿选矿之前就对浮选工艺进行浓缩脱药处理。

3 金属钼矿的改造

（1）金属钼矿的改造及实践应用。以阳栾川钼业集团选矿二公司和德兴铜钼选矿厂为例，该公司第二选矿厂隶属洛阳辉钼矿集团公司。洛阳栾川辉钼矿二选厂2005年生产能力达6000吨/日。截止2006年4月，洛阳栾川辉钼矿二选厂金属钼生产能力经改扩建达10000吨/日，主要金属矿物有白钨矿、白钨矿、辉钼矿、黄铁矿和磁黄铁矿。斜长石、透辉石、石榴石和石英是洛阳栾川钼业集团主要脉石矿物。洛阳市栾川钼业集团公司第二选矿厂原矿中钼平均含量2%。洛阳市栾川钼业集团二厂对钼矿石进行了改造的过程如下：通过一次磨矿，原钼矿的细度达到200目左右，占60%左右。采用一次粗选和四次扫选，可以得到含钼量为51%的钼精矿；在扫选过程中，必须对金属钼进行两次粗选和四次扫选，才能进入选矿，再进行选尾矿返回扫选。

（2）金属钼矿在德兴铜钼选矿厂的改造应用。德兴铜钼选矿厂在1984年已经建立选矿厂，地理位置在江西省德兴县，在产量方面，金属钼的日产量可以达到1.5万吨，其中在分选车间中，金属钼的处理能力可以达到120吨～140吨，经过扩建之后日处理能力可以达到90000吨。德兴铜钼选矿厂中的矿物组成都是简单的结构，主要的金属矿物就是黄铜矿和辉钼矿，矿石中的金属钼含量大约在0.008%～0.011%之间，金属铜的含量在0.5%左右。

金属钼矿在德兴铜钼选矿厂改造后的流程为：采用闭路磨矿的处理方式，原矿的细度可以达到200目，占比在60%～65%之间，扫选后的尾矿就是最终得到的尾矿。