镍钼矿尾矿表面改性-浮选研究.pdf
第3 4 卷第l 期 2 0 1 4 年0 2 月 矿冶 工 程 n N 矾GA N DM 匣T A L L U R G I C A LE N G 眦E R Ⅱ呵G V 0 1 .3 4 №l F 曲m a w2 0 1 4 镍钼矿尾矿表面改性.浮选研究① 王振1 ,孙伟2 ,徐龙华1 ,刘若华2 1 .西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室,四川绵阳6 2 1 0 1 0 ;2 .中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙4 1 0 0 8 3 摘要针对某镍钼矿尾矿,通过表面改性条件试验、改性尾矿的开、闭路浮选试验探索,设计出合理的加工流程。在磨矿粒度 一0 .0 7 4m m 粒级占9 0 %,改性剂石灰用量为25 0 0g /t ,改性作用时间为4 5m i n ,改性浓度6 0 %,搅拌速度7 0 0r /m i n 的条件下,获得了 可选性最好的改性尾矿。在闭路浮选流程下,可以获得M o 品位为3 .8 2 %,回收率4 1 .2 6 %的精矿,同时精矿含有8 .5 6 %的N i 。 关键词镍钼矿;尾矿;表面改性;浮选;分子动力学模拟 中图分类号T D 9 1 3文献标识码Ad o i 1 0 .3 9 6 9 /i .i s s n .0 2 5 3 6 0 9 9 .2 0 1 4 .0 1 .0 1 0 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 1 0 0 3 7 一0 4 S u r f a c eM o d i n c a t i O na n dF l o t a t i o no fT a i l i n g sf r o mN i .M oS e p a r a t i o n W A N GZ h e n l ,S U NW e i 2 ,X UL o n g .h u a l ,U UR u o - h u a 2 1 .研如6 0 m £D 砂矿舶嬲贶毗m Ⅱ概mo 以胍o M 础尺e 叩如,胧n 曲竹矿尉w 口砌n ,s o u 打削∞t 踟溉乃蚵矿 沈聊 口以‰ 加嘶,膨a 凡妒增6 2 l O l 0 ,S 恐.I l 抛n ,劬i m ;2 .&胁D Z 旷埘聊m fP r o 伽s i n g 口蒯B 幻e 昭i 聊e 增,c e n t r 0 Z | s o M 琥 ‰眈峦毋,蕊口,舻施4 1 0 0 8 3 ,日“M n ,饥i 凇 A b s t H 吣t B a s e do nt h es t u d i e so ns u d .a c em o d i f i c a t i o nm e a s u r e sf o rN i - M on o t a t i o nt a i l i n g s ,o p e na n dc l o s e d - c i r c u i t n o t a t i o nt e s t so fm o d i f i e d t a i l i n g sw e r ec 枷e do u t , a n dar a t i o n a lp m c e s s i n gn o w s h e e tw a sa c c o r d i n g l yp r o p o s e d . M o d i f i e dt a i l i n g sw i t ht h eb e s ts e p 眦b i l i t yc a nb ep r e p a r e dw i t ha 酊n d i n gf i n e n e s so f9 0 %一0 .0 7 4m m ,l i m ed o s a g eo f 25 0 0 ∥t ,r e a c t i o nt i m eo f4 5m i n ,c o n c e n t r a t i o no f6 0 %a n da g i t a t i o ns p e e do f7 0 0r /m i n .F o rt h ec l o s e d c i r c u i tt e s t , ac o n c e n t r a t ew i t hM og r a d ea n dr e c o V e r yo f3 .8 2 %a n d4 1 .2 6 %,r e s p e c t i V e l y ,c a nb eo b t a i n e d ,w h i l et h eN ic o n t e n t t h e r e i ni s8 .5 6 %. K e yw O r d s N i - M oo r e ;t a i l i n g s ;s u r f a c em o d i f i c a t i o n ;n o t a t i o n ;m o l e c u l a rd y n a m i c ss i m u l a t i o n 表面改性是指在保持材料或制品原性能的前提 下,赋予其表面新的性能,如亲水性、生物相容性、抗静 电性能、染色性能等。常用的改性工艺方法有喷涂包 覆改性、机械化学改性、表面化学改性等。2J 。表面改 性浮选技术在矿物加工中已有一定的应用旧‘4 J ,对于 难处理的金属非金属尾矿,可以通过表面改性技术改 变其中不同矿物的表面润湿性差异,从而为浮选创造 有利条件‘5 1 。 黑色页岩镍钼矿主要分布成为一条长达l6 0 0k m 的镍钼矿带,跨越湘、渝、川、陕、黔等省。初步探明贮 量达9 3 7 万吨MJ 。近年来,随着对镍钼矿浮选工艺研 究的深入,镍钼矿的浮选技术取得了很大的进展。目 前对镍钼矿的研究比较深入的单位有中南大学和湖南 有色金属研究院。但是由于镍钼矿中的钼元素有相当 一部分分布在难选的钼的氧化矿之中,当镍钼矿浮选 尾矿中的钼品位下降到0 .8 %一1 % 原矿钼品位3 %一 4 % ,利用以往的工艺流程和药剂制度就难以进一步 回收尾矿中的钼元素。通过x R D 、扫描电镜等矿物学 研究手段对浮选镍钼矿尾矿研究发现,主要是由于现 有的浮选药剂制度无法将镍钼矿中的钼的氧化物 M o O ,浮选出来。镍钼矿中的钼元素在M o O ,中的分布 率有时甚至可以达到4 5 %以上【7 j ,它的上浮与否直接 影响钼元素的回收率。 针对上述问题,本文运用表面化学反应改性技术, 改变难选氧化钼矿物的表面成分,使其由难选的钼华 转化为易选的钼酸钙矿物,从而达到从尾矿中进一步 回收钼矿物的目的。 1 矿样性质 试验用矿样为张家界某高钼镍矿的浮选尾矿,其 化学多元素分析结果见表1 。从表中可以看出,该尾 矿中含有0 .8 5 %的M o 和2 .3 2 %的N i ,仍然远高于钼 ①收稿日期2 0 1 3 0 9 2 6 基金项目国家高技术研究发展计划 “8 6 3 ”计划 项目 2 0 0 7 A A 0 6 2 1 2 9 作者简介王振 1 9 8 5 一 ,男,安徽宿州人,助教,硕士,主要研究方向为金属矿及尾矿加工。 通讯作者孙伟 1 9 7 3 一 ,男,河北邯郸人,教授,博士,博士研究生导师,研究方向为浮选药剂、浮选理论及浮选工艺。 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 的工业品位,可以进一步利用。 表l 镍钼尾矿主要化学元素分析结果 对该镍钼矿浮选尾矿进行X 射线衍射分析可知, 该镍钼矿主要脉石矿物成分为石英、黄铁矿、磷灰石等。 通过化学方法对该镍钼尾矿进行了钼的物相分 析,结果见表2 。由表2 可见,钼在钼华中的占有率为 9 4 .6 0 %,可见该尾矿中的钼确为难选钼华。 表2 矿石中钼的化学物相分析结果 2 表面化学改性条件试验 表面改性是通过物理、化学的方法,在不改变原料 性能的条件下,选择性改变其表面性质的技术。因此 磨矿要在改性进行之前进行,否则磨矿会破坏改性表 面、暴露新鲜表面而使改性失效。9 J 。 表面化学改性条件主要采用表面化学反应改 性浮选法来确定,改性条件试验流程如图l 所示。 每次称取矿样3 0 0g ,先用量筒量1 5 0m L 水 实验室自 来水 加入①2 4 0 9 0 球磨机中,磨矿浓度为6 6 .7 %。 磨矿后的矿浆经浓度调节后倒入10 0 0m L 烧杯中,加 入一定量的改性剂石灰并用实验室电炉加热至沸腾, 同时用磁力搅拌器以一定速度搅拌。反应一定时间 后,将矿浆冷却至常温,而后在1L 浮选槽中进行浮选 试验,药剂条件如图1 所示。通过浮选效果确定改性 的最佳条件。 图1 镍钼尾矿改性条件试验流程 2 .1 磨矿粒度试验 磨矿可以使目的矿物充分暴露出来,从而使改性 剂与矿物表面充分作用0 f 。控制改性剂石灰用量为 20 0 0g /t ,搅拌煮沸作用时间为4 0m i n ,改性时矿浆浓 度为6 6 .7 %,搅拌速度为5 0 0r /I I l i n ,考察不同磨矿粒 度条件下,镍钼矿尾矿的改性效果,结果如图2 所示。 由图2 可以看出,磨矿粒度对改性效果的影响很大,尾 矿越细其钼回收率越高。当尾矿的粒度为一7 4 斗m 粒 级占9 0 %左右时,浮选粗精矿钼品位及回收率都较 好。所以确定磨矿粒度为一7 4 扯I m 粒级占9 0 %。 - 7 4 肛m 粒级含量/% 图2 磨矿粒度对改性效果的影响 2 .2 改性剂石灰用量试验 改性剂石灰的用量影响着后续浮选矿浆的p H 值 和泡沫粘度,另一方面石灰的使用可以抑制脉石矿物 中的硫化矿,起到提升精矿钼品位的作用卜”J 。控制 磨矿粒度为一7 4 岬粒级占9 0 %,搅拌煮沸作用时间 为4 0l I l i n ,改性时矿浆浓度为6 6 .7 %,搅拌速度为5 0 0 r /l l l i n ,考察不同改性剂石灰用量条件下,镍钼矿尾矿 的改性效果,结果如图3 所示。由图3 可以看出,改性 效果随石灰用量变化很大,石灰用量增加,磨矿暴露出 来的氧化钼表面的改性趋于完全4 | ,所以浮选效果持 续变好;但当石灰用量超过25 0 0g /t 时,其抑制作用 及泡沫发粘的副作用体现出来。综合考虑确定改性剂 石灰用量为25 0 0g /t 。 改性剂用量/ g f ‘ 图3 石灰用量对改性效果的影响 摹\瓣娶叵器奄蜚翼 拍N趋加培M他m 8 6 4 万方数据 第1 期王振等镍钼矿尾矿表面改性- 浮选研究 2 .3 改性作用时间试验 作用时间对反应过程进行程度有决定性影响【15 l 。 控制磨矿粒度为一7 4 斗m 粒级占9 0 %,改性剂石灰用 量为25 0 0g /t ,改性时矿浆浓度为6 6 .7 %,搅拌速度为 5 0 0r /m i n ,考察不同改性作用时间条件下,镍钼矿尾 矿的改性效果,结果如图4 所示。由图4 可以看出,在 改性作用开始的4 5m i n 以内,改性效果随改性时间的 增加迅速变好,当作用时间为4 5m i n 时,品位和回收 率分别达到2 .2 3 %和2 4 .8 8 %;而后继续增加作用时 间,效果不明显。即改性时间4 5l I l i n 时,暴露的氧化 钼表面改性反应已经趋于完全。 改性作用时间/m i “ 图4 改性作用时间对改性效果的影响 2 .4 改性浓度试验 控制磨矿粒度为一7 4 仙m 粒级占9 0 %,改性剂石 灰用量为25 0 0g /t ,改性作用时间为4 5m i n ,搅拌速度 为5 0 0r /m i n ,考察不同改性矿浆浓度条件下,镍钼矿 尾矿的改性效果,结果如图5 所示。由图5 可以看出, 改性效果与改性浓度的关系呈抛物线形式,即在较低 或较高浓度下改性效果均不理想,而当改性浓度为 6 0 %时其品位和回收率分别可达到2 .3 3 %和2 5 .4 2 %。 所以改性浓度确定为6 0 %。 改性浓度/% 图5改性浓度对改性效果的影响 2 。5 改性搅拌速度试验 化学反应改性时,改性剂石灰与钼的氧化物钼华 发生反应,使难选的氧化物表面生成性质类似白钨矿 的钼酸钙,从而用捕收剂油酸钠捕收之。过弱的搅拌 速度,不利于改性剂与矿物的充分混合;而过强的搅拌 速度则会使新生成的表面被破坏,所以要寻求一个合 适的搅拌速度来达到最好的改性效果p 1 8J 。控制磨 矿粒度为一7 4 岬粒级占9 0 %,改性剂石灰用量为 25 0 0g /t ,改性作用时间为4 5l I l i n ,改性浓度为6 0 %, 考察不同搅拌速度条件下,镍钼矿尾矿的改性效果,结 果如图6 所示。由图6 可以看出,在低搅拌速度下,搅 拌速度增加能改善改性效果,而当搅拌速度超过7 0 0 r /I I l i n 改性效果反而变差,这可能是由于叶轮的高速 运转破坏了新形成的疏水改性表面。所以改性搅拌速 度确定为7 0 0r /r n i n 。 搅拌速度/ r m .m ‘1 图6 搅拌速度对改性效果的影响 2 。6 改性尾矿中钼的化学物相分析 改性尾矿中钼的化学物相分析结果见表3 。由表 3 可以看出,改性尾矿中出现了新的含钼矿物钼酸钙, 说明在改性过程中,确实发生了反应 M 0 0 3 C a O _ C a M 0 0 4 由于化学反应首先在矿物表面发生,因此难选钼矿物 钼华的表面改性成为性质与白钨矿相似的较易选的 C a M o O d 。 表3 改性尾矿中钼的化学物相分析结果 3 改性尾矿浮选试验 3 .1 粗选条件试验 粗选条件试验按图7 流程进行,通过对分散剂、抑 制剂六偏磷酸钠,捕收剂油酸钠用量进行粗选单因素 试验,最终确定矿浆p H 值为1 0 左右,六偏磷酸钠用 万方数据 矿冶工程第3 4 卷 量为1 2 0g /t ,油酸钠用量为4 5 0g /t ,可以达到较好的 粗选试验指标,粗精矿钼品位可达2 .7 3 %,回收率达到 3 4 %左右。 改性后的镍铜矿尾矿 盐酸 j六倡磷酸钠 .油酸钠 浮选 图7 改性的镍钼尾矿粗选条件试验流程 3 .2 开路实验 在粗选条件试验的基础上进行了开路试验。开路 采用二粗二精一扫流程,精选添加磷灰石抑制剂酒石酸 7 0g /t ,油酸钠4 0g /t ,粗选二添加六偏磷酸钠5 0g /t 、 油酸钠1 2 0g /t ,扫选添加六偏磷酸钠2 5g /t 、油酸钠 6 0g /t ,浮选结果见表4 。 表4 开路浮选试验结果 3 .3 闭路试验 根据以上对改性尾矿进行的粗选和开路浮选条件 试验,设计出相对合理的处理该镍钼矿改性尾矿浮选闭 路流程,如图8 所示,浮选结果见表5 。闭路试验可以 得到M o 品位达3 .8 2 %、含N i8 .5 6 %的钼镍精矿,尾矿 中M o 品位可降到O .5 5 %左右。回收了其中4 1 .2 6 %的 钼元素,进一步利用了该尾矿。 图8 改性尾矿浮选闭路流程 表5 改性尾矿选闭路实验结果 4 结语 1 在磨矿粒度一7 4 岬粒级占9 0 %,改性剂石灰 用量为25 0 0g /t ,改性作用时间为4 5m i n ,改性浓度 6 0 %,搅拌速度7 0 0r /m i n 的改性条件下,通过对尾矿 中钼的氧化物进行表面改性,使其表面转化为常规浮 选药剂能够捕收的矿物,获得了可选性较好的改性 尾矿。 2 改性后的尾矿经二粗二精一扫闭路浮选试验, 可以获得M o 品位为3 .8 2 %、含镍8 .5 6 %的钼精矿,回 收率大于4 0 %,浮选尾矿中M o 品位降到O .6 %以下。 用改性浮选的方法处理该镍钼矿浮选尾矿,可提高镍 钼矿资源的利用效率。但尾矿中仍含有大量的钼镍资 源,有待进一步研究。 参考文献 [ 1 ]袁明亮,李俊,胡岳华.复杂铝土矿浮选尾矿机械力化学表面改 性研究[ J ] .矿产综合利用,2 0 0 5 ,2 2 3 ~7 . [ 2 ] H ux i x u e ,s h e nH 皿g ,c h e nY 趴,e ta 1 .0 n e - s l e pI T l o d i f i c 8 t i o no f n 柚。一h y d r ∞【y a p 砒i t ec o a t i n go nt i t a I l i u ms u r f h c eb yh y d r u 山e n n a lm e t h 一 0 d [ J ] .s u I f k e &c o a t i n g s7 r e c l I n o l o 盯,2 0 1 0 ,2 0 5 2 0 0 0 2 0 0 6 . [ 3 ]蔡春林,覃文庆,邱冠周,等.表面改性对J ,r .2 3 5 浮选铜钼矿的影 响[ J ] .湿法冶金,2 0 0 6 ,2 5 4 2 0 5 2 0 7 . [ 4 ]M a yF ,G o c kE ,V 0 9 tV ,e ta 1 .P l a s m m o d m c a t i o no f s I l l f i d e sf o r 叩t i m i z i n gf m t l l n o 枷仰p r o p e r t i 嘴[ J ] .M i n e r a l sE n 百n e e r i n g ,2 0 1 2 , 3 5 6 7 7 4 . [ 5 ] G o v e n d e rs ,S w 8 I tP .s u 血c t 柚tf 0 唧I l l a t i o n sf o rm I l l 【i f I m c t i o n a ls u r - 丘l c em o d 访c a t i o n [ J ] .c o u o i d s ∞d Ⅲ血c e sA P h y s i c o c h e I l l i c a l 粕d E n g i n e e r i n gA s p e c t s ,2 0 0 8 ,3 3 1 9 7 1 0 2 . [ 6 ]w A N GM i n g ”,w A N Gx u e - w e n ,u uw 如.1 i .An o v e lt e c h n o l o g y 0 fm o l y b d e n u me x t r a c t i o nf m m1 0 w 目刚eN i .M oo r e [ J ] .H y d m m e “. 1 u r g y ,2 0 0 9 ,9 7 1 2 6 一1 3 0 . [ 7 ] c H E NJ i a - w u ,G A 0c o n g - j i e ,z H A N GQ i - x i u .L e a c h i n go f n i c k e l 一 咖l y b d e n u mo r ei nm e I n b 啪eb i d o g i c a lr e a c t o r [ J ] .1 h n s a c t i o n0 f N o 血r r o u 8M e t a l sS 0 c i e t yo f C h i n a ,2 0 1 l ,2 l 1 3 9 5 一1 4 0 1 . [ 8 ]xY e ,sG r e d e I i ,ws k i n n e r ,e ta I .E v i d e n c ef o rs u r f 如ec l e 蛐i n go f s u l p h i d em i n e r a l 8b ya 嘣t i o n i n gi n 出r r e dm i u s [ J ] .M i n e r a l sE n 矛一 n e e r i n g ,2 0 1 0 ,2 3 1 1 1 3 9 3 7 9 “. [ 9 ] D I N GH ∞,L us h o u c i ,D uG ∞- 】【i 彻g .s u r 蟊l c el I 划击c a d o no f w 耐. 1 鹪t o n i t eb yt l I em e c h a n o a c t i v a t e dm e t h o d 锄d 池p r o p e r t i e s [ J ] .I n c e m a f i o n a lJ o u m a l 8o fM i n e r a l sM e t a l l u r g y 明dm a t e r i a l s ,2 0 1 1 ,1 8 1 8 3 . [ 1 0 ] 段希祥.碎矿与磨矿[ M ] .北京冶金工业出版社,2 0 0 6 . 下转第4 3 页 万方数据 第1 期 易运来等国外某复杂钛铁矿的选矿试验研究 4 3 表7 回收钛开路试验结果 2 .2 .2 选钛闭路试验在开路试验的基础上进行了 选钛闭路试验,试验流程见图3 ,结果见表8 。选铁尾 矿经一粗三精一扫闭路流程选别,可获得T i O 品位 4 5 .1 2 %、回收率4 5 .0 5 %的钛精矿。 图3回收钛闭路试验流程 表8 回收钛闭路试验结果 3 结语 1 对国外某复杂钛铁矿进行了工艺矿物学研究, 结果表明,该钛铁矿是一种较难选的钛铁矿石,矿石中 钛铁矿与磁铁矿嵌布粒度不均匀,磁铁矿粒度细,如要 磁铁矿单体解离,易造成钛铁矿泥化不易选别;钛铁矿 与磁铁矿关系密切,紧密共生。必须对其细磨并采用 阶段磨矿一阶段选别才能获得合格产品。一段磨矿粒 度为一0 .0 7 4m m 粒级占6 6 .7 6 %,二段磨矿粒度为 一0 .0 7 4m m 粒级占9 0 .3 9 %。 2 根据各矿物的物理性质,采用一次粗选、一次 精选的弱磁选铁工艺流程,最终获得了T F e 品位为 6 5 .1 2 %、回收率7 8 .6 0 %、产率6 2 .1 3 %的铁精矿;选铁 尾矿经过一粗三精一扫闭路流程选别后,可获得T i O 品位4 5 .1 2 %、回收率4 5 .0 3 %、产率1 9 .4 5 %的钛精矿。 参考文献 [ 1 ] 朱俊士.中国钒钛磁铁矿选矿[ M ] .北京冶金工业出版社,1 9 9 6 . [ 2 ] 刘振辉,张崇辉,h 显忠,等.新疆某选铁尾矿选钛试验研究[ J ] . 矿冶工程,2 0 1 2 4 3 7 4 0 . [ 3 ] 刘星,谢建国,黄光耀.阳离子捕收剂浮选钛铁矿试验研究[ J ] . 矿冶工程,2 0 1 3 5 7 9 8 1 . [ 4 ]田建利,肖国光,黄光耀,等.新型捕收剂的合成及其对攀西钛铁 矿的浮选性能[ J ] .矿冶工程,2 0 1 3 4 5 9 6 2 . 上接第4 0 页 [ 1 1 ] H u A N GH 彻g - j u n ,H uY u e _ h u a ,s u nw e j .A c t j v a 6 0 nn o t a t j 明卸d n l e c h a I I i s m0 fl i r 舱- d e p r e s s e dp 州t ew i t l I 剃i c 舵i d [ J ] .I n t e m a t i 伽_ a l J m a lo fM i n i n gS c i e n c e ∞dT e c h n o l o g y ,2 0 1 2 ,2 2 1 6 3 6 7 . [ 1 2 ] 胡为柏.浮选[ M ] .北京冶金工业出版社,1 9 8 9 . [ 1 3 ]J o I j 朋i aE ,B a r I 【h o r d a r i aHR ,T a y e b iK h m m I l i aM ,e ta 1 .E 妊&t 8o f a l u m i n ∞i l i c a t em i n e m l so n c o p p e 卜m o l y b d e n u m n 枷i o n f m m S a r c h e s h m e h 脚h y r yo r e 8 [ J ] .M i n e r a l sE n g i n e e I i n g ,2 0 1 1 ,2 4 8 7 5 4 7 5 9 . [ 1 4 ] s t e p h e nG 咖o .弧ec r i t i c a li m p o n 髓c e o ft l l e 萌n d i n ge n v i m n 眦n to n f i n ep a r t i c l er e c o v e r yi nn o t a t i o n [ J ] .M i n e m l sE n g i n e e r i n g ,2 0 0 9 ,2 2 4 3 8 6 3 9 4 . [ 】5 ] [ 1 6 ] [ 1 7 ] [ 1 8 ] D 明i e lT a ∞,Z h o ux i a o h u a ,D e n n j sK e n n e d y b ,e ta 1 .I m p r o y e d P h o s p h g 【en o t a d o nu s i n gc l a yB i n d e r [ J ] .S e p a r a t i o ns c i e n c e 粕d ‰h n o l o g y ,2 0 1 0 ,4 5 5 6 0 4 6 0 9 . M a r i n a l 【i 8 1KI ,K e l s a l lGH .r r I l e 蛐r f k ec h e m i c a lP m p e n i e s0 f ∞h e e I i t e C a W 0 4 Ⅱ.C o U e c t o ra d ∞r p t i o n 蚰dr e c o v 8 r yo ff i n e s c h e e l i I ep a I t i c l e sa tt l l ei s o - 0 c t a l l e /w a t e ri n t e I f 如e [ J ] .c o l l o i d s 趴d S u 如c e s ,1 9 8 7 ,2 6 2 4 3 2 5 5 . 杨晓峰,刘全军.云南某白钨矿的选矿试验研究[ J ] .有色金属 选矿部分 ,2 0 0 8 2 6 8 . 钟乐乐,龚文琪,李育彪,等.超声波强化酸浸高磷铁矿石除磷试 验研究[ J ] .武汉理工大学学报,2 0 1 2 ,3 4 3 1 0 7 一1 1 0 . 万方数据