電選預處理銅鉬混合精礦及其對浮選的影響

張 萍 吳維明 邵延海

(昆明理工大學 國土資源工程學院，昆明 650093)

銅、鉬常伴生于斑巖型銅鉬礦床中，目前主要通過混合浮選再分離工藝進行銅精礦、鉬精礦的富集，其中主要難點在于銅鉬分離階段，經混合浮選后的預處理工藝很難完全去除黃銅礦表面殘存的浮選藥劑，從而導致銅鉬分離階段的黃銅礦與輝鉬礦可浮性差異進一步縮小，造成藥劑用量大或難抑制等問題[1，2]。目前銅鉬分離研究著重于新型高效抑制劑的研發以及預處理工藝優化上。

銅鉬混合浮選后，常用預處理方法主要分為物理和化學方法。物理方法主要通過對混合精礦進行脫水后重新調漿、加熱、過濾后低溫焙燒、活性炭吸附或再磨等傳統物理手段進行脫藥[3-8]；化學方法則通過加入各種氧化劑如氯氣、過氧化氫及硫化鈉等，將銅鉬混合精礦表面藥劑氧化分解掉[9，10]。以上預處理，主要冀望通過物理或化學手段去除礦物表面混合階段殘存藥劑，并未對混合階段礦物采用分離等手段。

陳祿政教授團隊[11-13]另辟蹊徑利用黃銅礦和輝鉬礦磁性差異，對混合浮選后銅鉬混合精礦進行磁選，獲得銅精礦的同時提高鉬浮選品位，規避混合浮選階段藥劑難以去除問題，實現一舉多得。受此啟發，雖然黃銅礦和輝鉬礦電導率及介電常數在數量級上相近，黃銅礦電導率為(10-2～103)Ω-1·cm-1，輝鉬礦電導率為(10-5～10)Ω-1·cm-1，兩者介電常數均大于81，電選分離難度大[14，15]，但混合精礦中存在可浮性好但不導電的脈石礦物，因此利用電選對銅鉬混合精礦進行除雜是科學合理的。同時，電選要求礦物干燥，因此需要對混合浮選后的粗精礦進行干燥處理，這涉及到物理方法預處理?；谝陨蟽牲c，電選必然影響后續浮選。因此，本研究主要對銅鉬混合粗精礦進行電選除雜，并對后續浮選影響進行研究。

1 材料與方法

1.1 材料

銅鉬混合精礦取自云南某礦廠，精礦經自然晾干后研磨縮分取樣后，進行化學多元素分析和X射線衍射分析(XRD)?；瘜W多元素分析結果見表1，由表1可以看出該混合粗精礦銅品位高、鉬品位低的同時含有脈石礦物存在。XRD測試結果見圖1，由圖1可知脈石礦物主要有黃銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦、石英、鈉長石、鉀長石、蛭石，從而具備電選條件。

圖1 銅鉬混合精礦XRD

表1 銅鉬混合精礦化學多元素分析

為了進一步確定電選入料(銅鉬混合精礦研磨后)的粒度，采用激光粒度儀(BT-9300S型激光粒度分布儀，中國)進行粒度分析，結果見圖2。由圖2可知，銅鉬混合精礦經研磨后，中粒徑為24.90 μm，D1為0.332 μm，D6為3.125 μm，D10為4.703 μm，D16為7.111 μm，D25為10.82 μm，D75為50.59 μm，D84為67.12 μm，D90為84.01 μm，體積平均粒徑36.07 μm。

圖2 銅鉬混合精礦研磨后的粒度分析

1.2 方法

電選采用武漢探礦機械廠XDF-Φ250×200高壓電選機，該電選機主要有給料倉、電選倉、控制面板等構成。因電選入料為同一批研磨礦樣，從而不考慮礦物粒度等礦物自身因素，僅考慮電選設備差異。主要涉及電壓強度、滾筒轉速、精礦隔板角度(與滾筒相切時為0°，設定偏向中礦為正方向)、中礦隔板角度、電場發生端距離滾筒距離等，因電場發生端距離滾筒較近時會產生電火花，從而電選僅考慮電壓(A)、轉鼓轉速(B)、精礦隔板角度(C)三因素，并通過Design-Expert 軟件進行試驗方案設計。

浮選采用武漢洛克粉磨設備制造有限公司的RK/FGC掛槽浮選機進行微浮選。稱取混合精礦3 g，加入40 mL去離子水，調漿2 min，加入抑制劑硫化鈉(羅恩試劑)，作用5 min后，再加入捕收劑煤油40 mg/L，作用3 min后，加入起泡劑MIBC 20 mg/L，作用30 s后，打開充氣開關，充氣量0.05 m3/h。充氣30 s后刮泡，收集精礦和尾礦。過濾、干燥、稱重。每組試驗重復2次，將精礦和尾礦分別混合后，化驗分析，計算回收率。

2 結果與討論

2.1 電選

表2為響應曲面采用Box-Behnken法設計試驗的因素和水平。表3為Box-Behnken試驗設計及結果，考慮下一步浮選，結果采用精礦產率表示。由于電選機給料倉中加熱棒的干擾，導致每組試驗礦在給料倉有少許殘留以及分選倉中礦物吸附在倉壁造成損失，從而精礦產率根據實際回收精、中、尾礦總和計算。

表2 Box-Behnken試驗設計的因素和水平

表3 Box-Behnken試驗設計及結果

采用Design-Expert軟件模型擬合及方差分析，以精礦產率(Y)為響應值，進行多元線性回歸和二項式擬合，得到回歸方程Y=84.84-31.22×A+11.62×B+15.58×C+3.20×AB+13.21×AC-12.20×BC-11.72×A2-8.66×B2-8.39×C2(R2=0.977 9)。

表4為精礦產率(Y)回歸模型的方差分析。由表4可知，實驗模型有很高的顯著性(P值小于0.001)，方程與實驗情況較貼合。影響電選預處理顯著性排列為電壓>精礦擋板角度>滾筒轉速。模型的相關系數R2=0.977 9，因此，可以用此模型方程對精礦產率進行合理分析。采用響應面對其優化和預測，應用Design-Expert軟件，繪制三維響應面，結果見圖3。

圖3 各因素相關關系及精礦產率的三維響應面和等高線圖

表4 精礦產率(Y)回歸模型的方差分析

經軟件分析，得到精礦產率最優電選機參數為電壓23.12 kV、電選機滾筒轉速117.75 r/min、電選機精礦擋板角度4.18°。然后在最佳條件下電選，以獲得電選精礦進行粒度、XRD等相關檢測。

2.2 電選前后粒度分析

由圖4的質量分數曲線對稱軸可以大致看出電選后精礦、中礦以及尾礦的中粒徑均小于電選前原礦粒徑。其中電選精礦中粒徑為18.50 μm，D90為58.87 μm，體積平均徑25.68 μm。其中電選中礦中粒徑為23.98 μm，D90為75.87 μm，體積平均徑33.17 μm。其中電選尾礦中粒徑為18.78 μm，D90為57.58 μm，體積平均徑25.52 μm。已有研究表明輝鉬礦最佳浮選粒度為20 μm，過磨到6.8 μm時浮選效果最差[16]。由此可知，電選的精礦在理論上更有利于混合精礦再分選階段輝鉬礦的浮選。

圖4 電選前后粒度分析

2.3 電選前后元素分析和XRD

表5是電選入選原料和最佳分選條件下精礦的多元素分析?？梢钥闯鯟u、Mo含量上升，由此可知黃銅礦和輝鉬礦在混合精礦中占比上升，推測主要是不導電脈石礦物的去除造成的。通過圖5電選前后XRD，可以看出電選后黃銅礦衍射峰增長顯著。由此證明，電選的確起到了除雜作用。

圖5 銅鉬混合精礦電選前后XRD

表5 電選前后化學多元素分析

2.4 浮選

圖6是有無電選預處理后浮選精礦中Mo的回收率和品位。銅鉬混合精礦經電選預處理后再浮選，隨著硫化鈉用量的增加，獲得的精礦中鉬品位與未電選處理變化不大，但鉬的回收率提高了3～10個百分比。電選預處理后再浮選精礦中輝鉬礦回收率的提升，從側面證實了粒度分析試驗中，電選后浮選入選礦樣粒度變細，有利于輝鉬礦的浮選。從輝鉬礦回收率上升角度考慮，銅鉬混合精礦“電選預處理—浮選”利于黃銅礦與輝鉬礦的分離。

圖6 有無電選預處理輝鉬礦浮選品位和回收率

3 結論

在銅鉬混合精礦浮選過程中，用電選可以起到去除銅鉬混合精礦中不導電脈石礦物，其中電選設備對電選精礦產率的影響因素，顯著性排列為電壓>精礦擋板角度>滾筒轉速；電選處理后，電選精礦中輝鉬礦處于較佳的浮選粒度范圍，有利于后續的銅鉬浮選分離。

1)銅鉬混合精礦電選的響應曲面法分析表明，最優電選機參數為電壓23.12 kV、電選機滾筒轉速117.75 r/min、電選機精礦擋板角度4.18°。

2)電選精礦中粒徑由銅鉬混合精礦的24.90 μm減小至18.50 μm，更接近于輝鉬礦最佳浮選粒度范圍。同時，電選精礦中黃銅礦、輝鉬礦含量提升，不導電脈石礦物含量下降。

3)銅鉬混合精礦“電選預處理—浮選”有利于黃銅礦與輝鉬礦分離，主要表現在浮選精礦中輝鉬礦回收率提升。