超声波强化铜钼浮选过程的研究

康建雄， 王泽凯， 柳晓峰， 胡运祯， 黄万抚*

（1.金堆城钼业集团有限公司，陕西 渭南 714000；2.江西理工大学资源与环境工程学院，江西 赣州 341000）

斑岩型铜钼矿床一般原矿品位低[1-3]，各组分复杂，选矿生产中多采用混合浮选—再分离工艺[4-6]。由于铜矿物与钼矿物的可浮性相近，难于实现铜钼高效分离[7-11]。通常采用预处理方法提高铜矿物与钼矿物的可浮性差异，并去除已吸附在矿物表面残留的捕收剂[12-15]。传统方法是用浓缩、氧化、加温、再磨、活性炭5种方式对铜钼精矿进行脱药预处理[16-18]，其中，氧化、再磨2种工艺较复杂，浓缩对空间要求高，加温不具有选择性，本文将超声波技术作为预处理技术进行应用[19-24]，CHEN等认为超声波会在药剂液滴周边形成空化气泡，当泡沫碎裂时，细小油滴将与大油滴分开，从而促进药剂与颗粒表面接触，反应得到加强[25]。也有研究者采用超声处理暴露的矿物新鲜表面，使矿物可浮性明显提高[26-27]。因此超声波在浮选过程中可以对细粒矿石的表面进行清洗，增强铜钼分离所用捕收剂的吸附效果，同时可以对部分溶解度不高的药剂进行乳化，增强药剂效果，减少药剂用量；这一过程中还伴随着温度升高、细颗粒矿物分散度提高[28-29]，促进了铜钼矿物的可浮性差异，改善了分离效果。

1 矿石性质

试验中使用的单矿物辉钼矿、黄铜矿和实际矿物均取自陕西某钼矿公司的斑岩型铜钼矿。

矿石中的主要脉石成分为石英，样品纯度达98.6%，黄铜矿中主要含有铜、铁、硫3种元素，其中硫品位为32.58%、铁品位为28.47%、铜品位为32.24%，由此可以推断矿物中铜主要是以硫化物形式存在。辉钼矿中钼含量为57.01%，硫含量为38.41%，还含有微量的铜和铁。多元素分析结果列于表1，物相分析结果列于表2和表3。

表1 试样多元素（组分）分析结果Table 1 Multielement analysis results of samples 单位：质量分数，%

表2 实际矿石中钼物相分析结果Table 2 Molybdenum phase analysis results of the samples

表3 实际矿石中铜物相分析结果Table 3 Copper phase analysis results of the samples

从物相分析结果可知，实际矿石中钼的总含量为0.162%，其中钼的硫化物为0.157%，占钼总含量的95.73%；氧化钼为0.005%，占钼总含量的4.27%；铜的总含量为0.037%，其中，84.28%为硫化铜，自由氧化铜和结合氧化铜分别为12.00%和3.72%，由此可知，矿石中铜钼分离的对象分别为硫化铜和硫化钼。矿石嵌布特征是辉钼矿为矿石中钼的唯一载体，与石英、白云母连生，多以自形-半自形粒状分布,主要以鳞片状、薄膜状嵌布于脉石片里，有部分辉钼矿呈鳞片状包裹于黄铜矿、黄铁矿之中。黄铜矿为最主要的铜矿物，多以他形粒状分布，少数为半自形粒状。黄铜矿主要呈不规则状嵌布于脉石矿物中，个别呈脉状与网状嵌布于脉石矿物和黄铁矿之中，还有极少数黄铜矿呈乳滴状嵌布于闪锌矿中。

2 试验方法

试样处理采用手工破碎至≤2 mm，再捡除脉石矿物和含杂颗粒。然后，采用球磨机和研磨机细磨，采用0.074 mm和0.045 mm筛子进行分级，分级后用纯净水加超声波进行清洗，最后将≤0.045 mm和0.045～0.074 mm矿样分别密封保存。

采用超声技术进行混合精矿脱药，试验条件主要考虑超声处理时间、矿浆浓度、超声波功率和表面活性剂用量。先对1∶1人工混合矿进行试验研究，并采用浮选方法进行铜、钼矿物分离，试验工艺流程见图1。试验研究使用的主要药剂列于表4。

图1 超声波处理铜钼浮选工艺流程Fig.1 Ultrasonic treatment of copper molybdenum flotation

表4 使用的主要药剂Table 4 Main agents used

3 试验结果与讨论

3.1 超声时间对铜钼分离的影响

首先考察了超声时间对铜钼分离的影响，试验条件如下：水玻璃5 kg/t、矿浆浓度10%、超声波功率2 000 W，改变超声波处理时间，矿浆pH=10，磨矿细度<0.74 mm占比66.7%，石灰用量450 g/t，水玻璃用量1 kg/t，2＃油用量30 g/t，YC用量70 g/t。试验流程见图1，试验结果见图2和图3。

图2 超声波处理时间对人工混合矿中钼浮选的影响Fig.2 Effect of ultrasonic treatment time on molybdenum flotation in the artificial mixed ore

图3 超声处理时间对人工混合矿中铜浮选的影响Fig.3 Effect of ultrasonic treatment time on copper flotation in the artificial mixed ore

由图2可知，随超声时间从0 min到40 min，钼精矿中Mo的品位一直趋于稳定，约为22.08%，回收率从93.82%增加至95.89%，而后降低至95.27%；Cu的品位从7.02%降低至1.83%，而后趋于平稳，回收率从10.12%降低至2.17%。当超声时间达到20 min时，Mo的回收率达到峰值95.89%，此时品位为22.08%；Cu的回收率为1.83%，品位为1.38%。

由图3可知，超声时间从0 min增加到40 min，铜精矿中Mo的品位一直趋于稳定，约为0.15%，回收率从13.26%降低至4.11%而后上升至5.44%；Cu的品位从10.89%上升至11.88%而后趋于平稳，回收率从92.33%上升至98.17%。当超声时间达到20 min时，Cu的回收率达到峰值98.17%，品位为11.88%；Mo的品位为0.15%，回收率为4.11%。故综合考虑，确定超声时间为20 min。当超声时间从0 min增加到20 min时，铜钼的回收率变化尤为明显，品位变化小，这可以说明超声波增强了药剂的浮选效果，初步推测是超声波加强了细颗粒的表面活性，使捕收剂能更好地吸附在矿粒表面。

3.2 矿浆浓度对铜钼分离的影响

矿浆浓度对铜钼分离的影响的试验条件：脱药剂5 kg/t，改变矿浆浓度，超声功率2 000 W，超声处理时间20 min，矿浆pH=10，磨矿细度<0.74 mm占比66.7%，石灰用量450 g/t，水玻璃用量1 kg/t，2＃油30 g/t，YC 70 g/t。试验结果见图4和图5。

图4 矿浆浓度对人工混合矿中钼浮选的影响Fig.4 Influence of pulp concentration on molybdenum flotation in the artificial mixed ore

图5 矿浆浓度对人工混合矿中铜浮选的影响Fig.5 Influence of pulp concentration on copper flotation in the artificial mixed ore

由图4可知，当矿浆浓度从5%增加到20%时，钼精矿中Mo品位从20.55%提高至22.14%而后下降至19.83%，回收率从89.56%增加至95.92%而后降低至94.79%；Cu的品位从4.81%降低至1.30%而后趋于平稳，回收率从6.16%下降至1.78%。矿浆浓度为10%时，Mo回收率达到峰值95.92%，品位为22.14%；Cu回收率为1.78%，品位为1.30%。矿浆浓度为20%时，Cu回收率和品位都最低，此时回收率为1.71%，品位为1.14%，而且Mo的综合回收指标较差。

由图5可知，当矿浆浓度从5%增加到20%，铜精矿中Mo品位保持在1.50%，回收率则从13.56%降至10.63%而后上升至14.67%，Cu品位从27.32%提高至28.18%而后降低至22.79%，回收率从92.17%降至82.89%。当矿浆浓度10%时，Cu回收率为91.53%，品位为28.15%；Mo品位为1.10%，回收率为10.63%。当矿浆浓度12.5%时，Cu品位达到峰值为28.18%，回收率为90.68%，比矿浆浓度为10%时，Cu回收率高0.85%，品位低0.03%。综合考虑，确定矿浆浓度为10%。在增大矿浆浓度时，不论是浮选铜还是浮选钼，其品位都是先上升后下降，推测是超声波处理脱去了铜、钼矿物颗粒表面吸附的捕收剂，辉钼矿本身可浮性好，从而增大了铜钼之间的可浮性差异。

3.3 超声功率对铜钼分离的影响

超声功率对铜钼分离的影响试验条件为：脱药剂5 kg/t，矿浆浓度10%，改变超声功率，超声处理时间20 min，矿浆pH=10，磨矿细度<0.74 mm占比66.7%，石灰用量450 g/t，水玻璃用量1 kg/t，2＃油30 g/t，YC 70 g/t。试验结果见图6和图7。

图6 超声功率对人工混合矿钼浮选的影响Fig.6 Influence of ultrasonic power on molybdenum flotation in the artificial mixed ore

图7 超声功率对人工混合矿铜浮选的影响Fig.7 Influence of ultrasonic power on copper flotation in the artificial mixed ore

由图6可知，当超声功率从500 W增至2 000 W时，钼精矿中Mo品位保持22.50%，回收率从94.09%增加至95.95%，Cu品位从5.37%降低至1.31%而后趋于平稳，回收率从6.74%降低至1.73%。当超声功率达到2 000 W时，Mo回收率达到峰值95.95%，Mo品位为22.19%；Cu回收率为1.73%，品位为1.31%。

由图7可知，随着超声功率从500W增至2000W，铜精矿中Mo品位一直保持0.15%，回收率从6.28%降低至4.05%，Cu品位从11.32%上升至11.88%而后趋于平稳，回收率从93.28%上升至98.27%。当超声功率达到2 000 W时，Cu回收率达到峰值98.27%，品位为11.88%；Mo的品位为0.15%，回收率为4.05%。综合考虑，确定超声功率为2 000 W。在增大超声功率时，铜、钼浮选过程中的回收率呈正向增长，品位变化率小，这是由于超声波扩大了铜、钼矿物的可浮性差异，促进了铜、钼矿物的浮选分离效果，提高了回收率。

3.4 MT-1用量对铜钼分离的影响

MT-1用量对铜钼分离的影响的试验条件：矿浆浓度10%，超声功率2 000 W，超声处理时间20 min，矿浆pH=10，磨矿细度<0.74 mm占比66.7%，石灰用量450 g/t，水玻璃用量1 kg/t，2＃油30 g/t，YC 70 g/t，试验结果见图8和图9。

图8 MT-1对人工混合矿钼浮选的影响Fig.8 Effect of MT-1 on molybdenum flotation in the artificial mixed ore

图9 MT-1的用量对人工混合矿铜浮选的影响Fig.9 Effect of MT-1 on copper flotation in the artificial mixed ore

由图8可知：当MT-1从0增加到90 kg/t时，钼精矿中Mo品位从22.17%提高至22.37%而后下降至21.59%，回收率从92.51%增加至96.13%而后降低至91.26%，Cu品位从7.39%降低至1.21%而后趋于平稳，回收率从4.77%降低至1.59%。当MT-1用量为50 kg/t时，Mo的回收率达到峰值96.13%，Mo品位为22.31%；Cu的回收率为1.59%，品位为1.21%。

由图9可知，随着MT-1用量从0增加到90 kg/t，铜精矿中Mo品位从0.17%下降至0.14%后上升至0.26%，回收率从5.92%降低至3.87%后再上升至9.16%，Cu品位从10.86%上升至11.89%而后趋于平稳，回收率从90.27%上升至98.41%。当MT-1用量为50 kg/t时，Cu回收率达到峰值98.41%，Cu品位为11.89%；Mo回收率为3.87%，品位为0.14%。故综合考虑，确定MT-1用量为50 kg/t。MT-1用量过大时，铜钼分离的过程中，铜的回收率持续降低，钼的回收率先上升后下降，这是由于MT-1药剂在浮选过程中会产生气泡，随着用量增大，气泡也愈多，导致钼精矿中黄铜矿的夹带增多，钼的品位降低，铜精矿回收率损失明显，不利于铜钼的选择性浮选分离。

3.5 实际矿石浮选试验

实际矿石试验工艺流程如图10所示。

图10 实际矿石铜钼分离浮选试验工艺流程Fig．10 Actual ore copper molybdenum flotation test process

矿样用量为1 000 g，磨矿浓度为66.7%，矿浆pH=10.0，调整剂石灰用量为450 g/t，水玻璃用量为1 000 g/t，YC药剂+丁基黄药用量为160 g/t+50 g/t，2＃油30 g/t，磨矿细度试验表明，<0.074 mm占比为77.2%获得的混合铜钼精矿指标较好，此时混合精矿钼品位为2.96%，钼回收率87.44%，铜品位0.76%，铜回收率92.77%。

铜钼分离浮选条件为：铜钼混合精矿浓缩至矿浆浓度为10%，超声功率为2 000 W，超声处理时间为20 min，矿浆pH=9，煤油用量为80 g/t，2＃油用量为15 g/t，硫化钠用量为300 g/t，获得最终钼精矿Mo品位为22.19%，作业回收率为95.95%，钼总回收率83.90%；铜精矿Cu品位为11.88%，作业回收率为98.27%，铜总回收率91.16%，较好地进行了铜钼分离。

4 结 论

纯矿物试验研究结果表明，采用超声波处理可以有效实现黄铜矿与辉钼矿的分离。

1）实际矿石分选表明在磨矿浓度为66.7%，矿浆pH=10.0，石灰用量为450 g/t，水玻璃用量为1 kg/t，YC药剂+丁基黄药用量为160 g/t+50 g/t，2＃油为30 g/t，磨矿细度<0.074 mm占比为77.2%时，获得的混合铜钼精矿指标较好，此时混合精矿钼品位为2.96%，钼回收率87.44%，铜品位0.76%，铜回收率92.77%。

2）经超声处理后进行铜钼分离，矿浆浓度为10%，超声功率为2000 W，处理时间为20 min，矿浆pH=10，煤油用量为80 g/t，2＃油用量为15 g/t，硫化钠用量为300 g/t，获得最终钼精矿Mo品位为22.19%，作业回收率为95.95%，钼总回收率83.90%；铜精矿Cu品位为11.88%，作业回收率为98.27%，铜总回收率91.16%，较好地进行了铜钼分离。