基于电化学浮选的钨铋粗精矿分离研究.pdf
4 8 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第1 期 d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 6 7 1 - 9 4 9 2 .2 0 2 0 .0 1 .0 0 9 基于电化学浮选的钨铋粗精矿分离研究 王宇斌1 ’2 ,王妍1 ,朱新峰2 ,雷大士1 ,卫亚儒3 1 .西安建筑科技大学资源与工程学院,西安7 1 0 0 5 5 ; 2 .河南省水体污染防治与修复重点实验室,河南平顶山4 6 7 0 3 6 ; 3 .西北有色地质勘查局,西安7 1 0 0 6 1 摘要钨铋粗精矿常规分离浮选工艺存在着药剂用量大,生产成本高且对环境不友好等缺点,为降低浮选药剂对矿区 水体的污染并提高企业经济效益,研究采用正交试验方法,以陕西某钨铋重选粗精矿为原料进行了电化学浮选分离试验。其 结果表明影响铋回收率最显著的因素分别是电化学调整剂用量和松醇油用量。研究在电化学调整剂用量1 4 0g /t 、磨矿细度 为一7 4 “m 含量5 5 %、松醇油用量3 0g /t 、黄药用量4 5g /t 的药剂制度下,采用一次粗选、一次精选、两次扫选的闭路流程可获 得品位为2 3 .4 0 %和回收率为9 0 .7 5 7 %的铋精矿和品位为6 6 .0 3 %和回收率为9 8 .6 9 7 %的白钨精矿,指标良好。研究既对现 场生产改造有一定的指导意义,也可为拓展电化学浮选工艺在浮选领域的应用提供理论基础。 关键词钨铋粗精矿;分离;正交试验;电化学浮选 中图分类号T D 9 5 ;T D 9 8 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 2 0 0 1 0 0 4 8 0 7 S t u d yo nS e p a r a t i o no fT u n g s t e n - b i s m u t hC r u d eC o n c e n t r a t e B a s e do nE l e c t r o - c h e m i c a lF l o t a t i o n W A N GY u b i n l ”,W A N GY a n l ,Z H U X i n f e n g2 ,L E ID a s h i l ,W E JY a r u 3 1 .X i a nU n i v e r s i t yo fA r c h i t e c t u r ea n dT e c h n o l o g y ,S c h o o lo fR e s o u r c e sE n g i n e e r i n g ,X [ a n7 1 0 0 5 5 ,C h i n a ; 2 .K e yL a b o r a t o r yo fW a t e rP o l l u t i o nP r e v e n t i o na n dR e h a b i l i t a t i o no fH e n a nP r o v i n c e , P i 以g d i ,2 9 5 危n 以H e n a n4 6 7 0 3 6 ,C h i n a ; 3 .T h eN o r t h w e s tM i n i n ga n dG e o l o g i c a lE x p l o r a t i o nB u r e a uf o rN o n f e T O U SM e t a l s ,X [ a n7 10 0 6 1 ,C h i n a ; A b s t r a c t T h e r ea r es o m e d i s a d v a n t a g e s o f g r e a tr e a g e n td o s a g e s ,h i g hp r o d u c t i o n c O S ta n d e n v i r o n m e n t a lu n f r i e n d l yi nt h ec o n v e n t i o n a lp r o c e s so ff l o t a t i o n - - s e p a r a t i o no fT u n g s t e n 。_ b i s m u t hc r u d e c o n c e n t r a t e .A i m i n ga tr e d u c i n gt h ep o l l u t i o no ff l o t a t i o na g e n t st ot h em i n i n gw a t e rb o d ya n di m p r o v i n g t h ee c o n o m i cb e n e f i t so ft h ee n t e r p r i s e ,t h ee l e c t r o c h e m i c a lf l o t a t i o ns e p a r a t i o nt e s tw a sc a r r i e do u tb y o r t h o g o n a lt e s tw i t hat u n g s t e n b i s m u t hh e a v yc o a r s ec o n c e n t r a t ea sr a wm a t e r i a li nS h a a n x ip r o v i n c e .T h e r e s u l t ss h o wt h a tt h em o s ts i g n i f i c a n tf a c t o r sa f f e c t i n gt h eb i s m u t hr e c o v e r ya r ee l e c t r o c h e m i c a la d ju s t e r d o s a g ea n d2 8 o i ld o s a g e .W h e nt h ed o s a g eo fe l e c t r o c h e m i c a la d j u s t m e n ta g e n ti s1 4 0g /t ,t h eg r i n d i n g f i n e n e s si s 一7 4 “ma n dt h ec o n t e n ti s5 5 %,2 8 o i li s3 0g /t ,a n dx a n t h a t ei s4 5g /t ,g o o di n d i c a t o r so f b i s m u t hc o n c e n t r a t ew i t hag r a d e2 4 .3 8 %a n dar e c o v e r yr a t e9 0 .7 7 %,a n dt h es c h e e l i t ec o n c e n t r a t ew i t ha g r a d e6 6 .9 5 %a n dar e c o v e r yr a t e9 8 .7 1 %c a nb eo b t a i n e db ya d o p t i n ga c l o s e d c i r c u i tp r o c e s so fo n e c o a r s e o n e f i n e t w o s c a n .T h er e s e a r c hh a sc e r t a i ng u i d i n gs i g n i f i c a n c ef o rt h ef i e l d p r o d u c t i o n a n d r e f o r m a t i o n ,a n di t c a n p r o v i d et h et h e o r e t i c a lb a s i sf o re x p a n d i n gt h ea p p l i c a t i o no fe l e c t r o c h e m i c a l f l o t a t i o nt e c h n o l o g yi nt h ef i e l do ff l o t a t i o n . K e yw o r d s t u n g s t e n a n db i s m u t hc r u d e c o n c e n t r a t e ;s e p a r a t i o n ;o r t h o g o n a lt e s t ;e l e c t r o c h e m j c a lf l o t a t j o n 收稿日期2 0 1 9 - 0 4 1 1 作者简介王宇斌 1 9 7 2 一 ,男,博士,副教授,硕士生导师,研究方向矿物高效分离和资源综合利用。 万方数据 2 0 2 0 年第1 期王宇斌等基于电化学浮选的钨铋粗精矿分离研究4 9 随着国家对矿山环境的进一步重视,绿色环保 型选矿技术的研究再次成为热点。如何对广泛采用 的常规浮选工艺进行改进以减少浮选药剂的用量并 减轻对环境的污染,始终是选矿工作者们面对的难 题[ 1 ] 。电化学调控浮选工艺是一种通过在矿浆中添 加电化学调整剂以选择性地改善矿物表面的亲水性 和疏水性,从而改善有用矿物可浮性的选矿技术[ 2 - 6 ] 。 该工艺具有可减少浮选药剂用量、降低生产成本、对 环境污染小等优点,因而被应用于选矿增效等方 面[ 7 ’9 ] 。如周秀英等[ 10 ] 应用电化学原理对某高硫铜锌 矿的主要浮选作业的电极电位进行检测,以准确地控 制关键药剂的用量,使铜和锌矿物依次浮选获得成 功。前苏联某研究院的结果也表明,电化学浮选可明 显改善细粒级铜的回收率,采用该工艺后铜在一5 “m 粒级中尾矿的损失率减少了4 0 %~4 5 %[ 1 1 | 。张积 寿[ 1 2 ] 对氧化铅锌矿的矿浆采用电化学方法进行预处 理,结果表明,电极材料是电化学预处理时的关键因 素,在浮选氧化铅矿物且保证浮选指标不下降的情况 下,用铜做电极效果更好,可使硫化钠用量5k g /t 降 至3k g /t ,氧化锌矿物浮选时以铝电极最好,可使硫化 钠的用量由5k g /t 降至1k g /t 。方振鹏[ 13 ] 对凡口铅 锌矿深部矿体矿石进行了电化学研究,结果表明,铅 锌硫三种矿物与捕收剂的相互作用受矿浆电位的影 响,只有通过添加石灰控制好矿浆电位就能很好的实 现铅、锌、硫三种矿物的浮选分离。此外,还有研究者 利用电化学浮选工艺成功从辉铜矿和辉钼矿的混合 物料中实现了铜钼分离口“。尽管电化学浮选在硫化 矿等矿石的应用研究较为广泛,也取得了较好的研究 成果,但关于实现氧化矿和硫化矿的混合粗精矿高效 分离方面的研究却相对较少。课题组曾采用电化学 浮选工艺对陕西某镍矿石进行了前期研究,在采用与 现场相同浮选工艺流程条件下,当添加适当用量的电 化学调控药剂D H N 后,最终获得了镍品位为5 .2 0 %、 镍回收率为7 3 .7 8 %的镍精矿。该指标比在原有药 剂制度下所得到的镍精矿品位提高0 .0 8 个百分点,同 时回收率提高了5 .3 8 个百分点,选别指标良好且其浮 选药剂用量也明显减少5 。。在此基础上,论文以陕西 某钨铋矿重选所得钨铋粗精矿为原料,采用正交试验 方法对其进行钨铋分离的电化学浮选试验,以期为拓 展电化学浮选工艺的应用领域提供一定的参考意义。 1试验 1 .1 试验原料 研究以陕西某重选所得钨铋粗精矿为试验原 料,原料的化学多组分分析结果如表1 所示。 表1钨铋粗精矿多组分分析 T a b l e l M u l t i C o m p o s i t i o na n a l y s i so f t u n g s t e n b i s m u t hc r u d ec o n c e n t r a t e 组分 B i W 0 3 ST F eP 含量/% 3 .3 3 05 8 .0 174 .4 8 0 5 .6 2 90 .0 2 5 由表1 可知,钨铋混合粗精矿中铋品位为 3 .3 3 0 %,W O 。品位为5 8 .0 1 7 %,同时硫含量较高, 达到了4 .4 8 0 %,可见粗精矿中钨矿物为氧化钨矿, 而含铋矿物为硫化铋矿物。此外,粗精矿中全铁含 量为5 .6 2 9 %,可能会对钨铋分离造成不利影响,磷 含量较低,对钨铋分离浮选影响较小。 1 .2 试验流程 钨铋混合精矿粗选试验流程如图1 所示。 搅拌、 一7 4 肛m 含量 3 j F 硫酸铜用量 F 黄药用量 F 磨矿细度 ,即 影响铋回收率的最显著因素是松醇油用量,较显著 因素是电化学调整剂用量,不显著因素是磨矿细度, 这与极差分析结果基本一致。由表6 可知,影响矿浆 电位的因素显著性依次为F 电化学调整剂用量 F 表7 T a b l e7 黄药用量 F 松醇油用量 F 硫酸铜用量 F 磨矿细度 ,即影响矿浆电位的最显著因素是电化 学调整剂用量,其他因素对矿浆电位影响不显著。 2 .2 正交试验的指标预测分析 研究针对铋回收率进行了区间估计和工程平 均,预测了最合适生产条件下铋理论回收率值的区 间,其铋回收率预测分析如表7 所示。 铋回收率预测分析表 B i s m u t hr e c o v e r yp r e d i c t i o na n da n a l y s i st a b l e 注;. 等一鱼1 6 5 E T ∑ 1 0 5 7 .7 9 1 由表6 可得,铋回收率工程平均为 疬t 一等 占。 ea 6 6 .1 1 2 % 7 .6 6 6 。//6 1 1 .0 9 6 % 8 4 .9 7 4 % 区间范围d √等竽嘉 √冀半巩4 2 7 % 其中m 再毒群‰ 矗晶_2.29133 一 故埘l 8 4 .9 7 4 %7 .4 2 7 %,即B i 回收率在 7 7 .5 4 7o A “ - 一9 2 .4 1 %。 2 .3 正交试验最优条件试验验证 方差分析结果可得,因素D 松醇油用量 、因素 A 电化学调整剂用量 对铋回收率影响因素显著, 研究在优先考虑铋回收率的前提下,确定钨铋分离 粗选的优化条件为因素D 松醇油用量 和因素A 电化学调整剂用量 均选用4 水平即A 。D 。,与此同 时考虑生产成本,即因素B 磨矿细度、因素E 硫酸 铜用量 、因素C 黄药用量 均选用1 水平,即 B 。C 。E 。,由此可得试验最优组合为A 。B - C - D 。E - 。研 究在此条件下,进行三组验证试验,其验证结果如表 8 所示。 表8最优条件验证试验结果 T a b l e8V e r i f i c a t i o nt e s tr e s u l t su n d e r o p t i m a lc o n d i t i o n s 根据表8 可得,三组验证试验,最终可获得平均 回收率为8 4 .0 1 %的铋精矿,在正交试验铋回收率的 工程平均范围在7 7 .5 4 7 %~9 2 .4 1 %,这表明经正交 试验优化的最佳条件试验其结果重复性较好,与预 测结果吻合度高,试验验证结果可靠。 2 .4 闭路试验 在钨铋粗精矿分离正交试验完成的基础上,研 究采用一次粗选、一次精选、两次扫选的选别流程进 行了钨铋分离闭路试验,试验流程见图3 ,结果如表 9 所示。 万方数据 2 0 2 0 年第1 期王宇斌等基于电化学浮选的钨铋粗精矿分离研究 5 3 铋 钨铋混合精矿 钨精矿 图3 钨铋分离闭路试验流程图 F i g .3 C l o s e d c i r c u i tt e s tf l o wc h a r tf o r t u n g s t e n b i s m u t hs e p a r a t i o n 表9钨铋分离闭路试验结果 T a b l e9C l o s e d c i r c u i tt e s tr e s u l t so f t u n g s t e n b i s m u t hs e p a r a t i o n /% 由表9 可知,闭路试验可获得白钨精矿的品位 为6 6 .0 3 %、回收率为9 8 .6 9 7 %,以及铋品位为 2 3 .4 0 %、回收率9 0 .7 5 7 %的铋精矿。经查表检测, 按行业标准 Y S /T 2 3 1 2 0 0 7 、Y s /T 3 2 1 2 0 0 5 ,本 试验流程所得白钨精矿达到工级品要求,铋精矿达 到了V 级品要求,所得指标较为理想。 3结论 1 松醇油用量为影响钨铋粗精矿粗选分离效果 的最显著影响因素,电化学调整剂用量与硫酸铜用 量为影响钨铋粗精矿粗选分离效果的较显著影响因 素,黄药用量与磨矿细度为不显著影响因素。对矿 浆电位影响最显著因素的是电化学调整剂用量,即 在含铋矿物浮选体系中,电化学调整剂是影响矿浆 电位的显著因素。 2 钨铋粗精矿粗选分离的最佳试验条件为电 化学调整剂用量1 4 0g /t 、磨矿细度即一7 4 肚m 含量 占5 5 %、黄药用量4 5g /t 、松醇油用量3 0g /t 。三组 验证试验得到平均粗选作业回收率为8 4 .0 1 %、品位 为1 9 .9 5 %的铋精矿,在正交试验B i 回收率的工程 平均范围在7 7 .5 4 7 %~9 2 .4 1 %,与钨铋分离的预测 结果高度吻合,说明验证试验结果可靠,重复性 较好。 3 采用电化学浮选工艺对钨铋混合粗精矿分离 所得指标良好,研究可为电化学浮选技术用于实现 钨铋混合精矿的高效分离和拓展电化学浮选工艺在 其它领域的应用提供一定借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 董艳红.硫化铜铅矿物浮选分离的电化学机理研究[ D ] . 长沙中南大学,2 0 1 1 . D O N GY a n h o n g .S t u d yo ne l e c t r o c h e m i c a lm e c h a n i s mo f f l o t a t i o ns e p a r a t i o no f c o p p e rl e a ds u l f i d em i n e r a l s [ D ] . C h a n g s h a C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ,2 011 . [ 2 ] 程刑舜J ,郑春到.组合抑制剂在硫化矿浮选过程中抑制闪 锌矿的电化学机理E J ] .有色金属工程,2 0 1 4 ,4 4 5 0 5 3 . C H E N GL i l i , Z H E N GC h u n d a o .E l e c t r o c h e m i c a l m e c h a n i s mo fs p h a l e r i t ei n h i b i t i o nb yc o m b i n e di n h i b i t o r s i ns u l f i d ef l o t a t i o nEJ ] .N o n f e r r o u sm e t a l se n g i n e e r i n g , 2 0 1 4 ,4 4 5 0 一5 3 . [ 3 ] 黄和平,邱波,张治元.安庆铜矿电化学调控浮选探索[ J ] .矿 冶工程,2 0 0 5 4 3 6 3 8 . H U A N G H e p i n g ,Q I U B o ,Z H A N GZ h i y u a n . E x p l o r a t o r yr e s e a r c hi ne l e c t r o c h e m i c a lc o n t r o lf l o t a t i o ni n a n q i n gc o p p e rm i n e [ J ] .M i n i n g a n d M e t a l l u r g y E n g i n e e r i n g ,2 0 0 5 4 3 6 3 8 . [ 4 ] 王宇斌.基于正交试验法的某低品位氧化镍矿酸浸试验 研究[ J ] .有色金属工程,2 0 1 7 ,7 3 4 2 4 5 . W A N GY u b i n .S t u d yo nt h ea c i dl e a c h i n gt e s t so fal o w g r a d en i c k e lo x i d eo r eu s i n go r t h o g o n a lEJ ] .N o n f e r r o u s M e t a l sE n g i n e e r i n g ,2 0 1 7 ,7 3 4 2 4 5 . [ 5 ] 冯其明,许时,陈荩.硫化矿物浮选电化学[ J ] .有色金属 选矿部分 ,1 9 9 0 5 3 6 4 0 . F E N G Q i m i n g ,X US h i , C H E N P e n g . F l o t a t i o n e l e c t r o c h e m i s t r y o fs u l f i d em i n e r a l s [ J ] .N o n f e r r o u s M e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n gS e c t i o n ,1 9 9 0 5 3 6 4 0 . [ 6 ] 黄向阳,杨书春.硫化矿浮选过程中的电化学行为研究现 状[ J ] .现代矿业,2 0 0 9 ,2 5 6 1 8 - 2 1 . H U A N GX i a n y a n gY A N GS h u c h u n .R e s e a r c hs i t u a t i o n o fe l e c t r o c h e m i c a lb e h a v i o ro fs u l f i d eo r ei nf l o t a t i o n [ J ] . M o d e r nM i n i n g ,2 0 0 9 ,2 5 6 1 8 2 1 . [ 7 ] 安元华.电化学调控浮选的应用[ J ] .中国有色金属,2 0 0 8 2 4 7 6 7 7 . A NY u a n h u a .A p p l i c a t i o no fe l e c t r o c h e m i c a lc o n t r o l f l o t a t i o n [ J ] .C h i n aN o n f e r r o u sM e t a l s ,2 0 0 8 2 4 7 6 7 7 . E 8 3 赵敏捷,方建军,李国栋,等.硫化铜矿电化学调控浮选应 万方数据 5 4 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第1 期 用与研究进展E J ] .矿冶,2 0 1 6 ,2 5 5 1 5 1 8 . Z H A OM i n j i e 。F A N GJ i a n j u n ,L IG u o d o n g ,e ta 1 . A p p l i c a t i o n a n dr e s e a r c h p r o g r e s s o fe l e c t r o c h e m i c a l c o n t r o lf l o t a t i o no fc o p p e rs u l p h i d e [ J ] .M i n i n ga n d M e t a l l u r g y ,2 0 1 6 ,2 5 5 1 5 1 8 . [ 9 ] 周秀英.阿舍勒铜矿矿石电化学控制浮选研究[ J ] .有色 金属 选矿部分 ,1 9 9 8 4 1 4 1 6 . Z H O UX i u y i n g .S t u d yo ne l e c t r o c h e m i c a lc o n t r o l l e d f l o t a t i o no fa s h e l ec o p p e ro r e [ J ] .N o n f e r r o u sM e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n gS e c t i o n ,1 9 9 8 4 1 4 1 6 . [ 1 0 ] B A 古恰叶夫,李长根,林森.乌拉尔铜一锌矿石选矿 工艺研究结果[ J ] .国外金属矿选矿,2 0 0 5 7 2 3 2 4 . 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