复合烃油对不同粒级辉钼矿的浮选强化机理及应用_刘润清.pdf

第33卷第3期Volume 33 Number 32023 年 3 月March 2023中国有色金属学报The Chinese Journal of Nonferrous Metals复合烃油对不同粒级辉钼矿的浮选强化机理及应用刘润清，李杰，宋鑫，王长涛，陈臣，张庆鹏，孙伟(中南大学 资源加工与生物工程学院，长沙 410083)摘 要：本文通过单矿物浮选试验、实际矿浮选试验、接触角测试、红外光谱分析、扫描电镜能谱分析等，系统研究了复合烃油对不同粒级辉钼矿浮选行为的影响及作用机理。结果表明：复合烃油对辉钼矿的浮选效果优于煤油和中性油，煤油与中性油的质量比为1 1时，实际矿浮选可获得钼精矿品位为45.20%，回收率为83.04%的指标，比煤油作为捕收剂时的回收率提高4.30%。机理研究表明，复合烃油可以同时吸附在辉钼矿的非极性“面”和极性“棱”上，既保证了粗粒辉钼矿的表面疏水性，又提高了细粒辉钼矿的表面疏水性，强化了辉钼矿的浮选效果。复合烃油能提高辉钼矿的整体浮选回收率，对钼资源的高效回收具有十分重要的意义。关键词：煤油；复合烃油；辉钼矿；强化浮选文章编号：1004-0609(2023)-03-0912-10 中图分类号：TD952 文献标志码：A引文格式：刘润清,李杰,宋鑫,等.复合烃油对不同粒级辉钼矿的浮选强化机理及应用J.中国有色金属学报,2023,33(3):912921.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-42814LIU Run-qing,LI Jie,SONG Xin,et al.Flotation enhancing mechanism and application of compound hydrocarbon oil on molybdenites with different particle sizesJ.The Chinese Journal of Nonferrous Metals,2023,33(3):912921.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-42814 钼作为一种稀有金属，具有膨胀系数小、导电率大、导热性能好等优良性质，已经广泛应用于冶金、电气、化工、航空航天等行业1。随着我国对钼资源需求的不断增加，开采规模的逐渐加大，钼资源逐渐出现贫、细、杂的趋势，因此，高效合理地回收钼资源显得尤为重要2。自然界的钼主要以辉钼矿的形式存在，一般采用浮选进行回收3，但不同粒级辉钼矿的可浮性具有较大差异。辉钼矿晶体受外力影响时，会发生层间解离和层内解离，层间解离形成的“面”为非极性，具有疏水性；而层内解离形成的“棱”为极性，具有亲水性，“面”与“棱”的面积比为“面棱比”47。辉钼矿的粒级越小，其“面棱比”越小，对应的可浮性就越低810。非极性烃油是辉钼矿的传统捕收剂，易吸附在非极性的“面”上，但难以在极性的“棱”上产生有效吸附11，因此，细粒辉钼矿更亲水，更难回收。细粒辉钼矿的强化回收大多采用非极性烃油和极性捕收剂复配、油团聚浮选、选择性絮凝等方式1214。吕建业等15研究了非极性烃油和极性捕收剂复配强化捕收辉钼矿的机理，结果表明非极性烃油和黄药可以产生较强的协同作用，中性油膜可在“面”与“棱”上扩展，增强辉钼矿的可浮性；王晖等16采用变压器油对辉钼矿进行油团聚浮选，在DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-42814基金项目：国家重点研发计划资助项目(2020YFC1908802，2020YFC1908804，2022YFC2904501)收稿日期：2021-12-21；修订日期：2022-01-19通信作者：刘润清，教授，博士；电话：13875851194；E-mail：合适的浮选条件下，钼尾矿中的细粒辉钼矿得到了有效回收；李树磊17利用计算化学等手段，研究了聚氧化乙烯选择性絮凝、回收微细粒辉钼矿的机理，研究表明聚氧化乙烯可以选择性絮凝辉钼矿，使辉钼矿与气泡碰撞和黏附的概率大大增加，增强了微细粒辉钼矿的回收。煤油和黄药等极性捕收剂复配使用，虽然可以提高粗粒辉钼矿和细粒辉钼矿的回收率，但是在处理伴生多金属钼矿时，会造成其他非目的硫化矿上浮，使钼精矿品位降低；油团聚浮选和选择性絮凝工艺研究较少，在钼矿浮选的工业化应用中还有待更进一步的研究。本文用煤油和一种新型中性油捕收剂复配出一种复合烃油，以增强对各个粒级辉钼矿的浮选回收效果。通过单矿物浮选试验、实际矿浮选试验、接触角测试、红外光谱分析、扫描电镜能谱分析等方法，研究了单一捕收剂(煤油)和复配捕收剂(复合烃油)对不同粒级辉钼矿浮选行为的影响及作用机理，以及复合烃油在实际矿浮选中的应用效果。1实验1.1材料与试剂辉钼矿来自江西某矿山，化学分析结果表明该辉钼矿的纯度为95%，达到了单矿物的试验要求。原矿经破碎、手选、磨矿、筛分后，得到180+74 m、74+38 m和38 m三种不同粒级的产品，并在真空中保存。试验所用煤油、中性油、2#油等药剂均为工业级，pH调整剂为氢氧化钠和盐酸，试验用水为去离子水。1.2浮选试验单矿物浮选在XFG挂槽浮选机上进行，浮选槽容量为40 mL，转速为1650 r/min。每次试验称取2.0 g辉钼矿，先用超声波清洗矿物表面，然后用去离子水冲洗干净，再移至浮选槽中，并加水至40 mL；矿浆搅拌均匀后，调节pH值，加入捕收剂搅拌3 min，再加入起泡剂搅拌2 min，接着充气30 s，最后刮泡3 min。浮选结束后，将泡沫产品和槽内产品分别过滤、烘干、称取质量，计算回收率。每个试验条件重复三次，取平均值。实际矿浮选在XFD单槽浮选机上进行，转速为1650 r/min，磨矿细度试验的浮选槽容量为8 L，开路试验的浮选槽容量为8、1.5、1和0.5 L。每次试验称取1 kg矿样至球磨机，然后再加入500 mL选矿回水，再用2 mm的筛子对矿浆进行筛分，最后取三次磨好的矿浆倒入浮选机中进行浮选作业。浮选结束后，将所得产品分别过滤、烘干、称取质量、制样和化验，计算浮选指标。1.3接触角测试本次试验用JY-82C型量角仪测量辉钼矿表面的接触角，称取2.0 g不同粒级的辉钼矿，先用超声波清洗矿物表面，再用去离子水冲洗干净，然后将矿样与40 mL去离子水加入浮选槽中搅拌均匀，在自然pH值(78)下，加入捕收剂搅拌20 min，再将得到的样品过滤，真空干燥24 h，接着取干燥后的样品进行压片，压片压力为 50 MPa，保压时间为 5 min，最后进行接触角测量，每个试验条件测量三次，取平均值。1.4红外光谱(FTIR)测试本 次 试 验 用 Nicolet iS50(Thermo Fisher Scientific)进行FTIR光谱测量，称取2.0 g不同粒级的辉钼矿，先用超声波清洗矿物表面，再用去离子水冲洗三次，然后将矿样与40 mL去离子水加入浮选槽中搅拌均匀，在自然pH值(78)时，加入捕收剂搅拌20 min，再将得到的样品过滤，真空干燥24 h，然后将样品研磨至2 m以下，最后在20 下进行测量，漫反射扫描次数为30次，测量分辨率为2 cm1。1.5扫描电镜能谱(SEM-EDS)测试本次试验用的扫描电镜能谱仪为日本Jeol公司生产的JSM5600LV型，主要用于样品微区形貌、成分和结构分析18，且能谱仪能利用不同元素激发的特征X射线能量的不同，对元素进行定性和定量分析19，可研究药剂作用后不同粒级辉钼矿表面Mo、S、O、C的相对含量。称取2.0 g不同粒级的辉钼矿，先用超声波清洗矿物表面，再用去离子水冲洗三次，然后将矿样与40 mL去离子水加入浮选槽中搅拌均匀，在自然pH值(78)时，加入捕收剂搅拌20 min，再将得到的样品过滤，真空干燥24 h，最后将干燥后的样品均匀地撒在样品台的导电胶带上进行测试。第 33 卷第 3 期刘润清，等：复合烃油对不同粒级辉钼矿的浮选强化机理及应用合适的浮选条件下，钼尾矿中的细粒辉钼矿得到了有效回收；李树磊17利用计算化学等手段，研究了聚氧化乙烯选择性絮凝、回收微细粒辉钼矿的机理，研究表明聚氧化乙烯可以选择性絮凝辉钼矿，使辉钼矿与气泡碰撞和黏附的概率大大增加，增强了微细粒辉钼矿的回收。煤油和黄药等极性捕收剂复配使用，虽然可以提高粗粒辉钼矿和细粒辉钼矿的回收率，但是在处理伴生多金属钼矿时，会造成其他非目的硫化矿上浮，使钼精矿品位降低；油团聚浮选和选择性絮凝工艺研究较少，在钼矿浮选的工业化应用中还有待更进一步的研究。本文用煤油和一种新型中性油捕收剂复配出一种复合烃油，以增强对各个粒级辉钼矿的浮选回收效果。通过单矿物浮选试验、实际矿浮选试验、接触角测试、红外光谱分析、扫描电镜能谱分析等方法，研究了单一捕收剂(煤油)和复配捕收剂(复合烃油)对不同粒级辉钼矿浮选行为的影响及作用机理，以及复合烃油在实际矿浮选中的应用效果。1实验1.1材料与试剂辉钼矿来自江西某矿山，化学分析结果表明该辉钼矿的纯度为95%，达到了单矿物的试验要求。原矿经破碎、手选、磨矿、筛分后，得到180+74 m、74+38 m和38 m三种不同粒级的产品，并在真空中保存。试验所用煤油、中性油、2#油等药剂均为工业级，pH调整剂为氢氧化钠和盐酸，试验用水为去离子水。1.2浮选试验单矿物浮选在XFG挂槽浮选机上进行，浮选槽容量为40 mL，转速为1650 r/min。每次试验称取2.0 g辉钼矿，先用超声波清洗矿物表面，然后用去离子水冲洗干净，再移至浮选槽中，并加水至40 mL；矿浆搅拌均匀后，调节pH值，加入捕收剂搅拌3 min，再加入起泡剂搅拌2 min，接着充气30 s，最后刮泡3 min。浮选结束后，将泡沫产品和槽内产品分别过滤、烘干、称取质量，计算回收率。每个试验条件重复三次，取平均值。实际矿浮选在XFD单槽浮选机上进行，转速为1650 r/min，磨矿细度试验的浮选槽容量为8 L，开路试验的浮选槽容量为8、1.5、1和0.5 L。每次试验称取1 kg矿样至球磨机，然后再加入500 mL选矿回水，再用2 mm的筛子对矿浆进行筛分，最后取三次磨好的矿浆倒入浮选机中进行浮选作业。浮选结束后，将所得产品分别过滤、烘干、称取质量、制样和化验，计算浮选指标。1.3接触角测试本次试验用JY-82C型量角仪测量辉钼矿表面的接触角，称取2.0 g不同粒级的辉钼矿，先用超声波清洗矿物表面，再用去离子水冲洗干净，然后将矿样与40 mL去离子水加入浮选槽中搅拌均匀，在自然pH值(78)下，加入捕收剂搅拌20 min，再将得到的样品过滤，真空干燥24 h，接着取干燥后的样品进行压片，压片压力为 50 MPa，保压时间为 5 min，最后进行接触角测量，每个试验条件测量三次，取平均值。1.4红外光谱(FTIR)测试本 次 试 验 用 Nicolet iS50(Thermo Fisher Scientific)进行FTIR光谱测量，称取2.0 g不同粒级的辉钼矿，先用超声波清洗矿物表面，再用去离子水冲洗三次，然后将矿样与40 mL去离子水加入浮选槽中搅拌均匀，在自然pH值(78)时，加入捕收剂搅拌20 min，再将得到的样品过滤，真空干燥24 h，然后将样品研磨至2 m以下，最后在20 下进行测量，漫反射扫描次数为30次，测量分辨率为2 cm1。1.5扫描电镜能谱(SEM-EDS)测试本次试验用的扫描电镜能谱仪为日本Jeol公司生产的JSM5600LV型，主要用于样品微区形貌、成分和结构分析18，且能谱仪能利用不同元素激发的特征X射线能量的不同，对元素进行定性和定量分析19，可研究药剂作用后不同粒级辉钼矿表面Mo、S、O、C的相对含量。称取2.0 g不同粒级的辉钼矿，先用超声波清洗矿物表面，再用去离子水冲洗三次，然后将矿样与40 mL去离子水加入浮选槽中搅拌均匀，在自然pH值(78)时，加入捕收剂搅拌20 min，再将得到的样品过滤，真空干燥24 h，最后将干燥后的样品均匀地撒在样品台的导电胶带上进行测试。913中国有色金属学报2023 年 3 月2结果与讨