电位控制法在国内铜钼分离工艺中的应用探索.pdf

d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 3 ．0 0 3 电位控制法在国内铜钼分离工艺中的应用探索 王越1 ，杨世亮1 ，N a g a r a jD ．R 2 1 ．中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，内蒙古满洲里0 2 1 4 0 0 ；2 ．美国氰特公司，上海2 0 0 0 3 2 摘 要铜钼矿的铜钼分离一直是国内外铜钼矿山的研究重点，铜钼矿 主要是硫化矿 一般通过混合浮选得到铜钼混 合精矿，之后进行分离。绝大多数的矿山采用抑铜浮钼来实现，乌山矿工业生产中也采用此工艺。乌山矿在铜钼分离中通过 添加有机和无机抑制剂配合使用来实现铜钼有效分离，在工业生产中采用电位控制法，用N a H S 调节氧化还原电位，可以使抑 制剂8 3 7 1 达到良好的选择性，稳定了钼精矿的品位和含铜、钼的作业回收率，在人选钼品位由1 ．8 9 ％降低到1 ．6 5 ％的不利条 件下，钼精矿的钼品位较试验前4 7 ．5 2 ％提高到4 8 ．6 7 ％；钼精矿中含铜由试验前的1 ．4 6 ％降低到1 ．0 9 ％；钼的回收率由试验 前的8 3 ．7 7 ％增加到8 7 ．3 5 ％，试验取得了较好的效果。 关键词铜钼分离；铜抑制剂；电位控制；回收率 中图分类号T D 9 5 2 ．1 ；T D 9 2 5文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 3 - 0 0 1 l _ 0 5 A p p l i c a t i o nE x p l o r a t i o no fP o t e n t i a lC o n t r o lM e t h o di nD o m e s t i cC u ．M o S e p a r a t i o nT e c h n o l o g y W A N Gr u e 。，r A N GS h i l i a n g 。，N A G A P u 4 JD ．R 2 J ．C h i n aG o l dI n n e rM o n g o l i aM i n i n gC o ．，L t d ．，M a n c h u r i aI n n e rM o n g o l i a0 2 1 4 0 0 ，C h i n a ； 2 ．C y t e cI n d u s t r i e sI n c ，S h a n g h a i2 0 0 0 3 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h eC u ．M os e p a r a t i o no fc o p p e r ．m o l y b d e n u mo r eh a sb e e nt h er e s e a r c hf o c u so fd o m e s t i ca n d o v e r s e a sc o p p e r - m o l y b d e n u mm i n e ．T h ev a s tm a j o r i t yo fm i n e sa p p l yc o p p e rd e p r e s s i o na n dm o l y b d e n u mf l o t a t i o nt o a c h i e v et h es e p a r a t i o n ，a sw e l la sW u s h a nM i n e ．W u s h a nM i n ea d d e do r g a n i ca n d i n o r g a n i cd e p r e s s a n t si n c o m b i n a t i o nt oa c h i e v et h eC u M os e p a r a t i o n ，a n du s e dP o t e n t i a lc o n t r o lm e t h o dt o i m p r o v et h es e l e c t i v i t yo fC u d e p r e s s a n t 8 3 71 ．T h ed e p r e s se f f e c t o fc o p p e rm i n e r M si sg o o d ，a c h i e v i n gp e r f e c tp r o d u c t i o np e r f o r m a n c eu n d e r t h ea d v e r s ec o n d i t i o no fl o w e rh e a dg r a d ef r o m1 ．8 9 ％t o1 ．6 5 ％M oc o n c e n t r a t eg r a d ei m p r o v e df r o m4 7 ．5 2 ％t o 4 8 ．6 7 ％，w h i l eC uc o n t e n t si nM oc o n c e n t r a t ed e c r e a s e df r o m1 ．8 9 ％t o1 ．6 5 ％，a n dM or e c o v e r yi m p r o v e df r o m 8 3 ．7 7 ％t o8 7 ．3 5 ％． K e yw o r d s c o p p e r ．m o l y b d e n u ms e p a r a t i o n ；c o p p e rd e p r e s s a n t ；p o t e n t i a lc o n t r o lm e t h o d ；r e c o v e r y 中国黄金集团内蒙古矿业有限公司地处内蒙古 自治区新巴尔虎右旗境内，重点开发建设乌努格吐 山铜钼矿项目 以下简称“乌山矿” ，乌山矿铜金属 储量3 0 0 万t ，钼金属储量6 0 万t ，为我国第四大铜 钼伴生矿床。乌山铜钼矿原矿品位偏低，铜钼矿体 共生关系密切。 在斑岩型铜钼共生金属矿中，铜、钼的分离一直 是世界性难题，特别是对于乌山矿来说，由于其铜、 钼原矿品位低且次生铜含量高，铜钼分离更为困难。 从2 0 0 9 年试生产至今，铜、钼分离流程虽经多次改 造，但铜钼分离效果一直不理想。2 0 1 3 年，矿山完成 了铜钼分离流程的优化，突破了铜钼分离技术难题， 收稿日期2 0 1 6 1 2 - 2 7修回日期2 0 1 7 - 0 3 - 2 7 作者简介王越 1 9 8 4 一 ，男，黑龙江大庆人，工程师。 改造后分离作业钼回收率提高到了9 0 ％，较改造前 铜钼分离作业钼回收率5 5 ％提高了3 5 ％，但钼精矿 指标波动较大。近年来，钼精矿价格波动较大，稳定 产出高质量的钼精矿，是保证矿山经济效益的关键 途径。电位控制理论在上世纪国内外已有多位专家 学者研究，此理论已经成熟，因此采用电位控制法进 一步优化铜钼分离流程，稳定钼精矿的品位和钼的 回收率对矿山具有重要现实意义。 1 矿石及混合精矿的性质 1 ．1 矿石的矿物组成 矿石含有铜、钼及其它硫化矿物，矿物组成较复 万方数据 1 2 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 杂，其中铜、钼、硫元素等主要以独立矿物存在。铜 的独立矿物较多，有黄铜矿、斑铜矿、蓝辉铜矿、辉铜 矿、铜蓝、砷黝铜矿；铜的次生矿物为辉铜矿、铜蓝、 斑铜矿；氧化铁矿物为褐铁矿、磁铁矿、板钛矿等。 钼的独立矿物主要为辉钼矿，钼矿物中偶见有钼铅 表1 T a b l e1 矿；硫的独立矿物为黄铁矿。脉石矿物主要为石英、 白云母、长石、伊利石、高岭石等，石英是含量最高的 脉石矿物⋯。矿石化学分析结果见表1 ，矿物物相分 析结果见表2 。 矿石多元素分析结果 M u l t i ．e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n - o f - m i n eo r e ，％ 1 ．2 混合精矿多元素分析 铜钼混合精矿的铜钼物相分析结果见表3 。从 表3 可得，混合精矿中铜矿物主要以集合体形式嵌 表3 T a b l e3 布，次生铜矿物与黄铜矿多呈交代方式相伴产出，铜 矿物中次生铜矿物含量较高，平均含量在6 2 ％左右。 混合精矿的铜、钼物相分析结果 C o p p e ra n dm o l y b d e n u mp h a s ea n a l y s i sr e s u l t so fb u l kc o n c e n t r a t e ，嘞 2 浮选过程的电位监测和控制 2 ．1 铜钼矿石浮选 我国的斑岩型铜矿物大部分是以黄铜矿为主， 例如江西德兴富家坞、西藏玉龙、山西铜矿峪等矿 山，高次生铜在我国现有铜钼生产矿山中非常罕见。 矽卡岩型的铜矿山例如西藏甲玛铜矿，其次生铜矿 物含量也仅为1 6 ％；变质岩型层状铜矿例如山西中 条胡家幡矿，其主要的铜矿物也是以黄铜矿和斑铜 矿为主。乌山矿由于次生铜难抑制，2 0 1 3 年以前铜 钼分离指标一直没有显著突破，生产中钼精矿中铜 品位超标、钼回收率偏低。 2 0 世纪8 0 年代中期开始，北美和南美某些铜钼 矿浮选厂用氮气代替空气从硫化铜矿中浮选分离辉 钼矿，使抑制硫化铜矿物的N a H S 的氧化程度降至最 小。N a r i S 的用量通过插入矿浆中的贵金属电极进 行监测和控制。据A n a v e n a 报导，智利C h q u i c a m a t a 矿山引人氮气后，N a r i S 耗量减少4 8 ％，应用电极测 量控制后，抑制剂用量又节省2 1 ％。 2 ．2 矿浆电位与氧化性和还原性的关系 矿浆电位与氧化性、还原性的关系如图1 所 一r 2 ] 不⋯。 矿浆电位 金E 巳做，2 5 1 - ，p H 2 1 1 』Ⅱ_ 生一旦兰◆ E p 卜1 _ L T L 1 _ l T L 广_ J _ T J _ 一 V SA g ／A g C l 一6 0 0 5 0 04 0 03 0 02 0 0 1 0 001 。苏删卜_ L L 』_ _ L J 上一。。 一4 0 03 0 02 0 0 一1 0 001 0 02 0 03 0 j 生生一生坐◆ E P 值蔓J O m V 与银／氯化银’ 图l矿浆电位与氧化性、还原性的关系 F i g ．1R e l a t i o n s h i pb e t w e e nP u l pP o t e n t i a l sa n do x i d a b i l i t y ，r e d u c t i b i l i t y 万方数据 2 0 1 7 年第3 期王越等电位控制法在国内铜钼分离工艺中的应用探索 1 3 2 ．3 铜钼分离中N a r i S 的作用机理 铜钼分离中N a r i S 的作用机理主要有以下三点 1 强还原体系中c u ’捕收剂络合物不稳定 断 键 ，捕收剂从表面脱附，而体系还是保持还原状 态‘3 I 。C u X 2 s H S 一 O H 一 C u S s 2 X ‘ H 2 0 2 硫氢化钠高用量，特殊吸附性，使大量的H S 一和 S 2 。占据表面，使有捕收剂的矿物表面仍然保持亲水。 3 M o S 不受H S 一影响仍然疏水，H S 一可以从 M o S 表面除掉氧化部分H s 叫3 | 。 2 ．4 不同的铜矿物回收率与电位的关系 通过国外参考资料显示[ 4 - 8 ] ，辉铜矿、斑铜矿、黄 铜矿分别在一6 7 0 、一3 6 0 、一2 3 0m V 的电位下，受到 的抑制比较强，说明次生铜较难抑制。不同的铜矿 物电位与回收率的关系如图2 所示。只要控制电 位，特别是将粗选电位控制在一定范围，可实现对铜 矿物最大程度的抑制，给精选段提供有利条件。 图2 不同的铜矿物电位与回收率的关系 F i g ．2R e l a t i o n s h i pb e t w e e np o t e n t i a l sa n d r e c o v e r yo fd i f f e r e n tc o p p e rm i n e r a l s 3工业试验 在工业试验过程中，关键是将矿浆电位控制在 一定范围内。单独使用N a H S 时，矿浆电位一般在 一6 0 0m V 左右。如果极端过量，电位可达一7 0 0 m V ，如同N a H S 溶液。而新型铜抑制剂8 3 7 1 一种 聚丙烯酰胺的改性物质，属于有机铜抑制剂，具有用 量小、抑制效果好、安全环保 要求铜钼分离粗选作 业调整矿浆电位至一5 1 0 ～一5 3 0m V ，以求8 3 7 1 的 最佳药效。试验过程中，摸索各作业合适的矿浆电 位，以提高N a r i S 和8 3 7 1 药剂综合作用效果，稳定钼 精矿的品位和钼中含铜的波动，钼的回收率有大幅 提升。 3 ．1 矿浆电位控制原则 由于现场的波动和复杂的返回流程，需要随时观 察和调整矿浆电位。因此，采取的原则试验方法是 1 减少原有的N a H S 用量，直至电位上升到上 述区间。各个浮选槽N a r i S 用量减少的幅度和频率 主要取决于电位变化反映的敏感度和重现度。由于 各个浮选槽都不同，因此电位和N a H S 的对应关系 通过反复经验积累确立。 2 减少N a H S 的同时添加8 3 7 1 ，以辅助N a r i S 抑制铜上浮。 3 通过随时的泡沫分析，逐步调整N a r i S 和 8 3 7 1 的用量。 4 以上的调整几乎在各个试验浮选槽内同时 进行。 3 ．2 工业试验条件 铜钼分离入料浓度4 0 ％一4 2 ％，流量4 0 ～4 5 m 3 ／h ，经过长期的摸索试验，确定铜钼分离粗选矿浆 电位在一5 1 0 ～一5 3 0m V ，铜钼分离作业的工业试验 条件见表4 。 3 ．3 工业试验指标 2 0 1 4 年1 1 月1 1 日开始进行了为期3 0 天的工 业试验，经过流程调试生产正常，工业试验期间指标 与试验前对比数据见表5 。 表4铜钼分离作业试验条件表 T a b l e4 I n d u s t r yt e s tc o n d i t i o n so fC u M os e p a r a t i o nc i r c u i t ，。。。．．．．．。～ N a r i S 用量／8 3 7 1 用量／ 品位控制区间／％ 分离各作业电位／m V - k g ．t 混合精矿一1 - k g ．t 混合精矿一1 1 _ 2 u 竺 百i 一 L ’‘混合精矿 ‘JL 。‘混合精矿 ， 一 一 竺 分离粗选 一5 1 0 ～一5 3 07 ．9 50 ．3 81 1 ．2 ～1 59 一1 2 分离精选1 4 3 0 ～一4 6 02 ．6 50 ．0 21 0 ～1 31 0 ．5 ～1 4 ．5 分离精选2 4 2 0 ～一4 5 02 ．1 20 ．0 1 39 ．8 1 2 ．4 1 6 ．7 ～2 0 ．3 分离精选3 4 2 0 ～一4 5 01 ．5 9 7 ．3 一1 0 ．42 0 ．1 2 6 分离精选4 3 8 0 ～一4 1 0 1 ．0 6 5 ．3 ～7 ．6 ，2 4 ．7 ～3 2 分离精选5 4 0 0 ～一4 2 01 ．0 60 ．0 0 83 ．2 5 ．4 3 1 ．8 ～3 6 ．6 分离精选6 4 2 0 ～一4 5 01 ．0 6 1 ．8 3 ～3 ．3 3 5 ．4 ～4 0 ．4 分离精选7 4 6 0 ～一4 8 01 ．3 2 0．881．93 8 ．3 ～4 2 ．6 分离精选8 5 0 0 ～一5 1 01 ．3 2 1 ．0 ～1 ．5 4 0 ．1 ～4 4 ．7 分离精选9 5 3 0 一一5 4 00 ．5 3 一 ．1 3 0 ．塑箜 二 万方数据 从表5 可知，在入选钼品位由1 ．8 9 ％降低到 1 ．6 5 ％的不利条件下，钼精矿的钼品位较试验前 4 7 ．5 2 ％提高到4 8 ．6 7 ％；钼精矿中含铜由试验前的 1 ．4 6 ％降低到1 ．0 9 ％；钼的回收率由试验前的 8 3 ．7 7 ％提高到8 7 ．3 5 ％，试验取得了圆满成功。 冰 g 量 梁 奄 蜒 g 3 ．4 工业试验前和试验期间钼精矿质量波动对比 由于试验数据较多，不二一列举，工业试验前后 钼精矿品位波动和钼精矿中含铜对比见图3 编号 3 0 以后为试验阶段 。 图3工业试验前后钼精矿品位波动趋势图 F i g ．3 F l u c t u a t i o nd i a g r a mo fM oc o n c e n t r a t eg r a d e 图3 表明，通过控制各选区电位来稳定相应作 业的泡沫品位，不仅可以节省大量N a r i S 用量，而且 钼精矿矿中钼品位和钼精矿中含铜波动较试验前 小，电位控制试验后提高了钼精矿中钼品位，同时有 效降低铜钼精矿中的互含；并实现在产品指标合格 且稳定的条件下达到提高钼回收率。 4结论 乌山矿在铜钼分离中采用电位控制法，用N a r i S 调节氧化还原电位，将粗选矿浆电位在一5 1 0 ～ 一5 3 0m V ，在人选钼品位由1 。8 9 ％降低到1 ．6 5 ％的 不利条件下，钼精矿的钼品位较试验前4 7 ．5 2 ％提高 到4 8 ．6 7 ％；钼精矿中含铜由试验前的1 ．4 6 ％降低 到1 ．0 9 ％；钼的回收率由试验前的8 3 ．7 7 ％提高到 8 7 ．3 5 ％，试验取得了圆满成功。 枣 龟 略 珏 b 蜒 晤 参考文献 [ 1 ] 王越，谷志君．内蒙古某大型斑岩铜钼矿混合浮选捕 收剂试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 0 5 3 7 4 0 ． [ 2 ] N A G A R A JDR ，B A S I L I OCI ，Y O O NRH ，e ta 1 ．T h e M e c h a n i s mo fs u l f i d e d e p r e s s i o n w i t hf u n c t i o n a l i z e d s y n t h e t i cp o l y m e r s [ J ] ．E l e c t r o c h e m i s t r yi nM i n e r a l a n d M e t a l sP r o c e s s i n g ，1 9 9 2 ，9 2 1 7 1 0 8 - 1 2 8 ． [ 3 ] N A G A R A JDR ，W A N GSS ，A V O T I N SPV ．S t r u c t u r e A c t i v i t yR e l a t i o n s h i p sf o rC o p p e rD e p r e s s a n t s [ J ] ．T r a n s ． I M M ，1 9 8 6 ，9 5 1 7 2 6 ． [ 4 ] N A G A R A JDR ．N e ws y n t h e t i cp o l y m e r i cd e p r e s s a n t sf o r s u l f i d ea n dn o n ．s u l f i d em i n e r a l s 『J ] ． C h a p t e r i n D e v e l o p m e n t si nM i n e r a lP r o c e s s i n g ，2 0 0 0 ，1 3 C 8 b l - 8 [ 5 ] C H A N D E RS ．R e a g e n t si nM i n e r a lT e c h n o l o g y [ M ] ．N e w Y o r k M a r c e lD e k k e rI n c ．，1 9 8 8 4 2 9 ． [ 6 ] L I NKFa n dB U R D I C KCL ．R e a g e n t si nM i n e r a lT e c h n o l o g y [ M ] ．N e wY o r k M a r c e lD e k k e rI n c ．，1 9 8 8 4 7 1 ． 万方数据 2 0 1 7 年第3 期王越等电位控制法在国内铜钼分离工艺中的应用探索 1 5 [ 7 ] DRN A G A R A J ，G O R K E NA ．P r o c e s s i n go fC o m p l e xO r e s [ M ] ．N e wY o r k P e r g a m o nP r e s s ，1 9 8 9 2 0 3 ． [ 8 ] B A S I H OCI ，Y O O NRH ．E l e c t r o c h e m i s t r yi nM i n e r a la n d M e t a lP r o c e s s i n gI I I [ M ] ．P e n n i n g t o n T h eE l e c t r o c h e m S o c ．，，1 9 9 2 N J ． 上接第6 页 且理论单体解离度均在6 5 ．0 ％以上，针对此种情况，这些单体能够提前回收，减轻细粒级物理分选的 可以考虑细磨前进一步加强磁选和浮选作业，使得压力。 表6尾矿中钛磁铁矿和钛铁矿的单体解离度的测定 T a b l e6D e t e r m i n a t i o no ft h em o n o m e rd i s s o c i a t i o nd e g r e eo ft i t a I l i u mm a g n e t i t ea n dt i t a n i u mi r o no r ei nt h et a i l i n g s ％ 3 无论是钛铁矿还是钛磁铁矿，与其共生和包 裹的其它矿物主要为脉石矿物，因此实现它们与脉 石矿物充分的解离是获得较高钛、铁精矿品位的先 决条件。 4结论 试样为低品位的钒钛磁铁矿尾矿，含铁 1 1 ．0 5 ％、含T i 0 2 5 ．4 5 ％，铁主要是以攀钛透辉石、角 闪石、钛铁矿和斜长石的形式存在，钛主要是以钛铁 矿、攀钛透辉石和角闪石的形式存在，而钛磁铁矿和 钛铁矿是回收的主要目的矿物。 钛磁铁矿和钛铁矿主要以它形晶产出，除部分 以单体解离态产出外，多呈形态各异的粒状沿脉石 的粒间、边缘、裂隙及孔洞填充而构成较为复杂的镶 嵌和包裹关系，或以浸染状分布在脉石矿物中，粒度 分布也不均匀。 铁在钛铁矿、攀钛透辉石、角闪石中的赋存比例 占7 8 ．8 5 ％，单体解离度为7 2 ．2 9 ％；T i 0 2 在钛铁矿、 攀钛透辉石和角闪石的赋存比例占9 0 ．9 4 ％，单体解 离度为7 1 ．4 3 ％；可以看出实现钛磁铁矿、钛磁铁矿 和攀钛透辉石、角闪石的有效分离是提高铁、钛回收 率的关键。 参考文献 [ 1 ] 刘长淼，吴东印，吕子虎，等．某钒钛磁铁矿尾矿中钛铁矿 的选矿研究[ J ] ．中国矿业，2 0 1 5 ，2 4 5 1 1 5 1 1 8 ． [ 2 ] 张建廷，陈碧．攀西钒钛磁铁矿主要元素赋存状态及 回收利用[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 0 8 5 3 8 - 4 2 ． [ 3 ] 刘明培．浅析攀枝花钒钛磁铁矿钒的分布规律[ J ] ．矿业 工程，2 0 0 9 ，7 5 9 ．1 2 ． [ 4 ] 朱俊士．钒钛磁铁矿选矿及综合利用[ J ] ．金属矿山， 2 0 0 0 1 1 - 5 ． [ 5 ] 李亮，杨成．攀枝花某地钒钛磁铁矿选矿基础试验 研究[ J ] ．钢铁钒钛，2 0 1 1 ，3 2 1 2 9 - 3 3 ． [ 6 ] 惠博，赵开乐，邓伟．川西南某铜多金属尾矿中镍的 赋存状态研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 6 1 1 - 4 ． [ 7 ] 杨洪英，李雪娇，佟琳琳，等．高铅铜阳极泥的工艺矿物学 [ J ] ．中国有色金属学报．2 0 1 4 ，2 4 1 2 6 9 - 2 7 5 ． [ 8 ] 罗立群，李金良，曹佳宏．哈密铜镍矿工艺矿物学特性与 影响选矿的因素[ J ] ．中国有色金属学报．2 0 1 4 ，2 4 7 】8 4 6 ．】8 4 9 ． 万方数据