钼精矿结球机理及对策研究.pdf

2 0 0 3年 8月 第 3 2卷第 4期 有色 矿 山 No nf e r r o u s M i ne s Au g． ， 20 0 3 Vo1 ． 3 2 No． 4 钼精矿结球机理及对策研究 贾仰武 ， 李红 卫， 杜 新路 金 堆城钼业 公司 。 陕西 华县 7 1 4 1 0 2 [ 关 键词 】结球 ； 毛 细水 ； 粒度 ； 聚集 ； 破损 【 擒要 】钼精矿 产品质量 的提高 、 粒度变 细， 干燥 过 程 中结球 现 象严 重。在 氧化 钼 的焙烧 过 程 中 Mo S 2残 留 量较高 。本 文针对这 一现象 ， 分 析了其结球 机理 ， 提 出了相应对 策及解决 办法 。 [ 中图分类号 】TD 9 2 6 [ 文献标 识码 】A [ 文章编号 】1 0 0 2 ． 8 9 5 1 2 0 0 3 0 4 0 0 2 8 0 4 Co un t e r m e a s u r e s t u d y a nd a g g l o m e r a t i o n m e c ha n i s m o f mo l y b de n u m c o nc e nt r a t e J I A Ya n g WU ，LI Ho n g we i ，DU Xi n ． 1 u J i n d u i c h e n g Mo l y b d e n u m I n du s t r y C o r p o r a t i o n，Hu a xi a n 7 1 4 1 0 2 ，C h i n a Ke y wo r d s a g g l o me r a t i o n；c a p i l l a r y wa t e r ；p a r t i c l e s i z e ；g a t h e r i n g；b r e a k a g e Ab s t r a c t Be c a u s e o f t h e i mp r o v e me n t o f mo l y b d e n u m c o n c e n t r a t e q u a l i t y ，a n d t h e p a r t i c l e s i z e b e c o me s f i n e ， t h e a g g l o me r a t i o n d u r i n g d r y i n g i s s e r i o u s ，a n d Mo S 2 r e s i d u e i s h i g h i n t h e r o a s t i n g p r o c e s s o f mo l y b d e n u m O X ． i de ． I n vi e w o f t h i s s i t u a t i o n，t he a gg l o m e r a t i o n me c ha ni s m i s a na l ys e d，a nd t he a p pr op r i a t e c ou n t e r me as u r e a nd t h e r e s o l v e me t h od a r e p ut f o r wa r d． 金堆城钼业公司中选厂年生产钼精矿 8 0 0 0 t 左 右， 产品主要供 给公司 内部 冶炼 厂， 部分 用于销售。 1 9 9 5年以来， 该 厂钼精矿 出现 了不 同程度 的结球 现 象， 1 9 9 9年起 ， 结球现象更为严重， 影响正 常销售 和 冶炼产 品质 量。 中选 厂为 解 决钼 精 矿 结球 问题， 2 0 0 0年在干燥作业后增加一段 粉碎工艺， 达到 了预 期 目标， 但粉碎设备的运行 费用较高， 粉碎过程钼精 矿飞散严重 ， 产品损失大， 工作环境恶劣。因此， 该 选厂一直努力从 生产工 艺 着手解决 钼精 矿结 球 问 题。分析钼精矿 结球原 因及 成球 机理， 确定攻关方 向是解决该难题的关键。 1 选矿工 艺 钼精矿 结球 和所采 用的工 艺流程 有着 密切关 系， 金堆城钼业公司 中选 厂选 钼原则流 程为铜钼混 合粗选， 铜钼分离 、 精选， 生产高品质钼精矿时， 增开 [ 收稿 日期】 2 0 0 3 0 6 2 0 [ 作 者简介 】贾仰 武 1 9 7 3一 ， 男， 山东 成武 县 人 ， 工 程 师 ， 从 事选矿 技术管理 工作 。 强浮选。在通常情况 下为三段磨矿， 生产高 品质 钼 精矿时为四段 磨矿。高品质钼精矿结球 现象较轻 ， 普通钼精矿次之 ， 低 品级钼 精矿结球最 为严重。其 工艺流程如图 1所示。 给矿 精 矿 级钼精矿 图 1 中选厂选矿工艺流程图 懑 月 l 1 疆啊 哪 维普资讯 第 4期 贾仰武等 钼精矿结球机理及对策研 究 2 9 2 结 球原 因及成球 机理 钼精矿结球和钼精矿 的粒度、 水分 、 干燥设备及 选矿过程使用的药剂有直接关系。分析钼精矿 的粒 度组成、 水分变化 、 设备 运行 、 药剂性质是查 清结球 原因的关键 。 2 ． 1 粒度影响 粒度对钼精矿结球的影响主要表现为使钼精矿 颗粒之间形成分子结合水和 毛细水， 从而使钼精矿 具有成球性及所成生球具有抗压强度。 钼精矿的粒度越细， 比表面积越大 单位质量的 钼精矿所具有的表面积越大 ， 因此钼精矿就具有较 大的表面能。表面分子 处于不均衡 的力场中， 当其 与周围介质 气体、 液体 接触时， 颗粒表面就显示 出 电荷， 并在颗粒表 面的空 间形成 电场。当颗 粒与水 接触时， 在 电场范 围内的极 化水分子被 吸附于颗粒 表面， 在颗粒表 面形成一层 吸附水。由于水分子是 偶极分子 ， 因此第一 层偶 极分子又会 吸附第二层偶 极分子， 第二层偶极分子又会吸附第三层偶极分子， 以此类推， 在钼精矿颗粒表 面形 成吸 附水 层。当钼 精矿颗粒直 径约为 l t t m 时， 如具 有吸 附水层， 钼精 矿就可 以成为坚硬的固体， 但不具备成球条件。 当钼精矿颗粒表 面达到最大吸附水层后， 如果 仍存在水分子 ， 由于颗粒表面吸着吸附水后， 还有未 被平衡的范德华分子 力的作用， 在吸 附水 的周 围就 会形成薄膜水 。在范 德华力的作用下 ， 薄膜水 会从 水膜厚处移 向水膜薄处。如果两个直径相等的颗粒 相邻， 薄膜水较厚 的颗粒 的薄膜水将 向另一颗粒移 动， 直到两个颗粒 的薄膜水相等 为止。两 颗粒 间的 薄膜水 由于同时受到两个颗粒的分子引力作用，而 具有较大 的粘滞性 ， 颗粒 间距离越小， 薄膜水的粘滞 性就越大 ， 钼精矿 形成的球块强 度就越大。在外力 作用下， 结合水和颗粒 一起变形， 并且分子水膜使颗 粒彼此粘结 ， 使 钼精矿成球并具 有一定强度。当钼 精矿物料达到最大分子结 合水后， 钼精 矿就能在外 力的作用下表现 出塑性性能， 成球能力就更加明显。 当钼精矿物料超过 最大分子结合水， 仍有水分 时， 钼精矿物料 中就会 出现毛细水。毛细水是在直 径为 0 ． 0 0 1 ～1 mm的毛细管 中受毛细管引力作用保 持的水分， 它能够在毛细 压及 能引起毛细管形状和 尺寸改变的外力 作用下发生迁 移， 迁移时将水滴 周 围的颗粒拉 向水滴 中心， 而形成小球。 钼精矿的粒度 和粒 级分布是分子 结合水 吸附 水和薄膜水 及 毛细水形成 的决 定因素。钼精 矿粒 度愈细， 其形成的毛细管平均直径就愈小， 所产生的 毛细压就愈大， 成球性 愈高， 所成球强度愈大 ， 愈不 易破碎。一般用 一6 0 0目粒级的含量评定钼精矿 的 成球性， 随着该粒级增加， 生球的强度提高 ， 见图 2 。 Z 、 酿 出 餐 鬣 - 6 o 0 i 粒 级含量 ， ％ 图 2 原料粒度对生球謦度的影响 中选厂高品质钼精矿 、 普通钼精矿和低品级钼 精矿的粒度情况见表 1 。 表 1 各级别 钼精矿 粒级分 布 ％ 通过 表 1中 的数据 可 以看 出， 高 品级钼 精 矿 一 6 0 0 目含量为 3 5 ． 6 0％， 普通 品级钼精 矿 一6 0 0目 含量为 4 0． 3 0 ％， 低品级钼精矿 一6 0 0目含量最大 ， 为 4 2． 3 ％。它们所成生球强 度分别位 于图 2的 a 、 b , c 三 点处。从成球性 及 生球强度 比较， 高 品质钼 精矿较差、 普通钼精矿 较好、 低 品级钼精矿最好 ， 这 维普资讯 有色 矿 山 2 0 0 3年 第 3 2卷 恰好和实际相符。 自 1 9 9 3年 以来， 中选 厂不断 改进再磨 工艺， 提 高再磨细度， 使辉钼矿充分单体解离， 从而使精矿品 位从 5 0 ％以下提 高到 5 2 ． 5 ％以上。但 同时也 导致 了再磨段出现泥化 现象，一6 0 0目粒级 含量大 幅度 提高。 结球逐年严重， 最终导致影响下一步加工。 2 ． 2 水分影响 水分对钼精矿结球的影 响主要表 现在分子结合 水 吸附水和薄膜水 及毛细水对细磨物料的成球作 用。钼精矿的浓密、 过 滤和干燥过 程是逐渐失水 的 过程。成球主要发生在过滤阶段， 在干燥过 程中， 大 部分 生球破裂 、 粉化 ， 少部分生球在剥裂过 程中抗压 强度增大。 过滤过 程 中， 重 力水 超 过最大 毛细 水部分 的 水 首先失去， 随过滤过 程进行， 毛细水按毛 细管直 径由大到小的规律减少 ， 失去 毛细水的毛 细管 组成 颗粒发生粉化而失去成球能力。因此过滤过程毛细 水失去的越彻 底。 即滤饼 的水分 越小， 成 球能 力越 小。钼精矿的最大分 子结合 水在 8 ％左右 ， 最 大毛 细水量在 1 4 ％左 右， 因此滤饼水分 低于 2 2 ％时， 毛 细水开始流失， 随滤饼水分的进一步降低， 钼精矿结 球能力逐 渐减 小。中选 厂钼精 矿滤 饼水 分 一般 为 1 8 ％左 右， 这表 明过滤 过 程仅 失 去 2 8 ． 5 ％的 毛 细 水， 因此钼精矿滤饼具有较好的成球性能。 干燥过程中， 毛细水进一步丧 失， 在滤饼阶段形 成的生球越来越 小， 当毛细水全部丧失后， 分子结合 水开始以蒸汽方式减少， 生球进一步破裂， 当分子水 丧失后 ． 生球消失。但对 于滤饼过程形 成的少数大 直径生球 ， 由于干燥时间限制， 分子结合水基至毛细 水不能全部丧失， 在滚动过程 中球核由于挤压、 揉撮 作用。 强度增大， 而形成坚硬 的生球， 最终成 为成品 中的有害物 。这部分 小球因为分子结合水和毛细水 同时作用而 比较坚硬 。 2 ． 3 设备作用 设备影 响主要表现在输送过程的造球行为。中 选厂所用过滤机为筒式外 滤机， 干燥机 为蒸 汽螺旋 干燥机。 各产品用螺旋输送。过滤机饼水分较大， 物 料 以块状和粉状卸下， 因此， 在滤饼 中就具有成球 的 第一要件球核。在输送和 干燥过程 中， 螺旋 的 运动方式为球核滚 动创造 了条件 ， 输送过 程钼精矿 具备 了成层、 聚结、 粉碎、 破损、 磨剥转移和磨损的成 球形为。 如图 3所示。 在钼精矿 的螺旋 输送阶段， 以上成球行 为同时 存在， n、 b 、 d、 e四种行为处于优势。而 在螺旋 干燥 机 内部 的运动 中主要是 c 、 d、 f三 种行为 。钼精 矿 中的小球大 多数是 由 ，行 为形成。 成层 6 聚结 0 ； 一 0 c 粉碎 破损 一 ； 搴 ● 一● P 磨剥转移 磨损 o 一 诤 图 3 钼糟矿在输送过程中的行为 2 ． 4药剂作用 影响钼精矿结球 的药剂， 主要是煤油 、 水玻璃和 絮凝剂。 煤油的影响机理和水 的影 响机 理相 同， 由于煤 油的汽化较分子结合水更难 ， 所 以煤 油一旦 以分子 结合的形式存在， 在干燥过 程中就很难失去， 但 由于 煤 油的含量和水相 比少 的多， 因此， 其在成球过程中 作用微乎其微 。 水玻璃 主要在强浮选部分使用， 用量较大， 存在 于低 品级钼精矿 中。水玻璃是细磨物料造球过程通 常使用的粘结剂 ， 可以提高分子粘结力和毛细力， 从 而提高生球的强度和热稳定性 。 中选厂使用絮凝剂， 主要是助 滤作用。其作 用 原理就是在微 细颗粒之 间形成“ 薄膜状 ” 连接 键， 使 颗粒发生团聚。因此 ， 其 在钼精矿结球 中的作用 和 吸附水相似。 3 避免结球采取的措施 通过 以上对钼精矿结球原因及成球机理 的分析 可知， 钼精矿结球过程中， 粒度过细 、 滤饼水分过大 、 输送及干燥设备 、 部分 油药都是影 响钼精矿结球 的 因素。 因此解决 钼精矿结球应从 以下几方面入手。 3 ． 1 提高一段磨矿质量 中选 厂一段磨矿采用格子形球磨机和高堰 式螺 旋分级组合， 磨矿产品细度见表 2 。 从表 2中数据 可看 出， 2 0 0目至 6 0 0目的易选 别粒级含量仅 为 1 9 ． 9 0 ％， 2 0 0目和 一6 O 0目粒级 含量较大。 分别 为 4 3 ． 1 ％和 3 7 ％。这表 明， 一段磨 矿作业产品粒级分布极 不合理， 一部分 矿石没有 充 分解离 ，而相当一部分矿石发 生了过磨。因此必须 F 孺 圈l l 圈哪一 维普资讯 第 4期 贾仰武等 钼精矿结球机理及对策研究 3 1 提高一段磨矿质量， 降低后续 磨矿作业 的压力和避 免过磨现象 的加剧。 3 ． 2 提高旋流器分级效率 二段磨矿 、 三段 磨矿和四段 磨矿采用溢流型球 磨机和旋流器分级组合 ， 磨矿产品细度见表 3 。 表 3 二、 三段磨矿和四段磨矿产品粒级分布 ％ 从表 3中和表 1中的数据来看， 随着产物 旋流 器溢流、 精矿 品位 的提 高， 一6 0 0目粒级 的含 量呈 下降趋 势。这表 明 一6 0 0目粒 级 的钼 矿物 可 浮性 差 ， 一部分被浮选， 一部分被 浮选 泡沫夹杂， 另一部 分在矿浆中夹杂流失， 低 品级钼精矿和高 品级钼精 矿中 一6 0 0目粒级差别也可 以证实这一 点。 因此提 高再磨作业对 一4 0 0目粒级的分级效率 ， 避免 一4 0 0 目颗料因再磨而泥化， 是 改善精矿粒级 组成的主要 途径 。 3 ． 3 调整药剂制度 中选 厂多年 来形成 了在精 选段 补加大剂 量煤 油 。 用 以消泡和控 制矿浆粘度 。通过改 善再磨产品 粒级组成， 可以降低矿浆的粘稠度， 从而大量降低精 选部分的煤油用量。 减小煤油对钼精矿的影响。 3 ． 4 降低精矿水分 降低精 矿滤饼水分至 1 5 ％以下， 可 以降低物料 的成球性和生球强度， 滤饼在输送过程中的成层、 聚 结、 磨剥转移等行 为将得到控制， 精矿进入干燥 阶段 后。 粉碎行为和磨剥行为进行的更彻底， 钼精矿结球 将明显减少。 3 ． 5 改进设备 钼精矿滤饼在螺旋输送机中的运输距离和运动 时间越长， 所形成 的生球 体积越大， 生球 强度越高 ， 因此， 缩短螺旋输送 机的传送距离 ， 是 降低精 矿结球 的有力措施。 4 建议 1 继续开 展低品级钼精 矿过 滤研究。低品级 钼精矿一直存在过滤 困难， 滤饼水分大等问题， 为解 决该问题 。 采取在低 品级钼精矿 中添加絮凝剂的办 法 ， 虽然一定程度上解决 了过滤问题 ， 但致使滤饼水 分更大。因此 。 应继续开展低 品级钼精矿过滤研究， 寻求更合理的方法解决 问题。 2 采用新型设备 降低 滤饼水分。限于 圆筒式 外滤机 自身性能。 现有钼精矿 的滤 饼水分很难达到 1 5 ％以下。建议对过滤设备进行调研 ， 采用更适合 细磨物料过滤 的新型设备， 以降低滤饼水分。 上接 第 2 7页 [ 参考文献 ] [ 1 ] 选矿手册 编辑委员会． 选矿手册[ M] ． 北京 冶金工 业 出版社 。 3 53 6 ． [ 2 ] 王海洲 ． 选矿 工艺 中脱 泥 槽 的改进 及 进展 [ J ] ． 矿 山机 械 ， 1 9 9 7 ， 4 ． [ 3 ] 李文 琦 ． C S一3 0永 磁 磁 力 脱 水 槽 的改 进 [ J ] ． 选 矿 机 械 。 1 9 9 2 ， 3 ． [ 4 ] 杨映 文， 金 成 宽 ． Z C C锥 形 磁选 槽 的 研 制 及工 业 试 验 [ J ] ． 选矿机械 ， 1 9 9 4 ， 3 5 15 3 ． [ 5 ] 选矿手册 编辑委员会． 选矿手册， 第三卷， 第三分册， 北京 冶金工业出版社。 3 2 53 2 6 ． [ 6 ] 王景宽． 磁重选矿机及工业试验[ J ] ． 矿山技术， 1 9 8 9 ， 2 ． ’ [ 7 ] 选矿手册 编辑委员会． 选矿手册[ M】 ． 第三卷， 第三 分册。 北京 冶金工业出版社， 3 2 7 ． [ 8 ] 连相泉， 王常任． 低磁场中强磁性矿物的分1 ． I 及浓缩脱 泥的研究与应用[ J ] ． 矿山技术， 1 9 9 2 1 ． [ 9 ] 侯吉林， 刘桂林， 魏建民． 磁团聚重选工艺在棒磨山铁 矿的应 用[ J ] ． 金属 矿山 ， 1 9 9 4 5 ． [ 1 0 ] 杜保青． 磁团聚重选新工艺在铁矿石选厂的应用[ J ] ． 金 属矿 山， 1 9 8 9 ， 8 3 5 3 8 ． 维普资讯