超声波对浮选柱选钼过程中细粒尾矿再选的试验研究.pdf

2 0 1 1 年第4 期有色金属 选矿部分 5 l 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 1 ．0 4 ．0 1 3 超声波对浮选柱选钼过程中细粒尾矿再选的试验研究 杨丽君，梁殿印，韩登峰，沈政昌 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 摘要较多研究结果表明超声波对硫化矿物的选别影响显著，文中选择河南某辉钼矿作为试验对象，将原工艺流 程中精扫选I 的尾矿作为试验给矿进行超声处理，同时检验超声波的去泥效果。采用正交试验方法研究超声波各因素对 选矿效率的影响及各因素问影响的显著性，并通过单因素方差分析评价了超声波有无对钼选矿效率的影响显著性。研究 还表明超声波去泥效果显著，精矿中 3 8 m 矿物的含量比无超声时增加了2 0 ．2 2 ％。 关键词超声波；浮选；硫化矿；尾矿；选矿效率；品位；去泥 中图分类号T D 9 5 4文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 1 0 4 0 0 5 1 一0 5 E 仃e c t so fI J l t r 嬲o I l i cT r e a t m e n to nC o l 咖F l o t a t i o no fF i n eM o l y b d e n 岫T a m n g s 影u V GL 驰n ，L 硝ⅣG _ D 玩删{ n ，扫阴ⅣD e 嘲居叼，S ⅢW 历e 叼曲n n g ∞e 咖w ＆船m ZR e S e n r c hI h s 蹴u 钯D 厂施，l t 叼n n dM e ￡口Z Z u r j 时，B e 彬叼j D D D 7 D ，C 胁n 口 A b s t r a c t I t i sf o u n dt h a tt l l ee f k c t so fu l t m s o u n do ns u l f i d em i n e r a l sa 能n o t a b l e ．I nt h i sp a p e r ，t } l e M o l v b d e n i t ei nH e n a n ，w h i c hi st em e t a J l i cs u m d eo r e ， h a v ec h o s e na st h et e s to b i e c t ．A tt h es a m et i m e ， i no r d e rt o t e s tt h ep e r | b 瑚a n c eo fr e m o v i n g s l u d g e ， t h e t a i l i n g s o fc o n c e n 谢i o ns c a v e n g i n gIi nt h e p r e v i o u sp r o c e s s a r et r e a t d eb yu l t r a s o u n da st h ep r i m a r yo r e ． A no n h o g o n a le x p e r i m e n ti sc 删d eo u tt o i n v e s t i g a t et h ei m p a c t0 fv a r i o u sf a c t o r so fu l t m s o u n do nm i n e m lp r o c e s s i n ge m c i e n c ya n dt h es 培n i f i c a n c eo f t h e s ei m p a c t s ．S i n g l e f a c t o ra n a l y s i so fv a r i a n c ei sc o n d u c t e dt oe v a l u a t ew h e t h e ru l t r a s o u n dh a ss i 霉皿i 6 c a n t i m p a c t so nt h ee f b c i e n c vo fm o l y b d e n u mb e n e f i c i a t i o n ．A d d i t i o n a U v ， t h eI e s e a I ℃hi n d i c a t e st h es l u d g ec o u l d b er e m o v e dr e m a r k a b l ed u r i n gp r o c e s so fm o l y b d e n u mc o n c e n t f a t eb yu l t r a s o u n d ， t h em a s so f 3 8 斗m p a n i c l e so fc o n c e n t r a t er a i s eu pb y2 0 ．2 2 ‘殇c o m p a r e dw i t ht h o s ew i t h o u tu l t r a s o u n d ． K e yw o r d _ s u l t m s o u n d ；n o t a t i o n ； s u Ⅱi d eo r e ； L a i l i n g ；e m c i e n c yo fb e n e f i c i a t i o n ；铲a d e ；r e m o v i n g s l u d g e 辉钼矿 M o s 2 是自然界中已知的3 0 余种含 钼矿物中分布最广并具有现实工业价值的钼矿物， 主要呈板状、片状、细鳞片状等嵌布于脉石矿物颗 粒间、裂隙或包裹于其中产出，辉钼矿与黄铁矿、 黄铜矿等硫化矿物共生关系较为密切，有时可见辉 钼矿与黄铁矿、黄铜矿呈较为复杂的共生关系产 出。大部分辉钼矿嵌布粒度以中、细粒为主，一部 分辉钼矿呈细鳞片状、细针状包裹于石英等硬度较 大的脉石矿物中，磨矿时不易单体解离，容易以贫 连生体形式损失于尾矿中，这也是钼的主要损失状 态。实践中，为了得到较高品位的钼精矿往往需要 经过一段或两段再磨【l 】。在钼浮选中，由于精选 尾矿中矿物粒级较小，含泥量大，有用矿物选别效 果差，尾矿返回常常会影响到原流程，因此常直接 抛弃处理。 近年来超声波技术得到了广泛应用，并大量用 于选矿试验中。液体中当超声强度超过液体的空化 阈值时，液体中会产生大量气泡。小气泡将随超声 振动而逐渐生长和涨大，然后突然崩溃和分裂。小 气泡迅速崩溃时在气泡内产生高温高压，并且由于 气泡周围的液体高速冲人气泡而在气泡附近的液体 中产生强烈的局部激波，也形成了局部高温高压， 从而产生了一系列的作用，如超声清洗、乳化、分 散、破碎和促进化学反应等[ 2 ] 。人们通过试验研 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 重大项目 2 0 0 7 A A 0 6 2 1 2 7 收稿日期2 0 1 l 0 4 1 l 作者简介杨丽君 1 9 8 l 一 ，女，江西武宁人，工程师，主要从事浮选设备研究。 万方数据 5 2 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年第4 期 究发现超声波不仅能改变矿物表面的电位、对某些 矿物颗粒有细碎作用，还能改变矿浆的p H 值和矿 浆的温度[ 引。经超声波清洗后的黄铁矿表面，铁 和硫均发生了较大的化学位移，而且金属阳离子对 阴离子的相对密度也发生了变化，超声波的作用增 加了金属硫化物的疏水性及硅酸盐的亲水性，硫化 矿物的可浮性显著提高⋯] 。同时通过超声破碎作 业处理去除矿物表面的氢氧化物，能够加速其浮选 速率及增强药剂吸附能力[ 7 】。 1 试验原料、仪器与方法 1 ．1 试验原料 试验选用河南某钼矿浮选车间精扫选I 的尾矿 小尾矿 作为超声浮选柱试验的矿样，通过同一 柱子有无超声来探寻超声波对细粒尾矿再选的影 响。原矿中除了含有有用矿物辉钼矿外，还含有黄 铁矿、黄铜矿等多种硫化矿物。 表1矿样分析结果 7 r a b l el A n a l y s i sr e s u l t so ft h et a i l i n go fc l e a n e r s c a y e n g e rI ／％ 对试验矿样进行分析得知，一2 5 斗m 以下粒级 含量最多，高达7 4 ．3 7 ％，由此推断尾矿有较严重 的泥化，钼的平均品位在0 ．2 l ％左右，但由于其难 选性而只能抛弃。同时对原矿中的硫元素进行了分 析，以便后续结果的分析对比。 1 ．2 试验仪器设备 本次试验使用的浮选柱为北京矿冶研究总院设 计生产的C F z l 型浮选柱，浮选柱直径2 5 0m m ， 有效高度30 0 0m m ，处理能力2 ．7 5 1 1 ‰i n 。浮 选柱分三段加载超声波，每段可安装8 个超声波振 子，振子呈螺旋式均匀分布在柱体四周。超声波发 生器为A S r l l 9 0 2 8 型和A S ，1 1 9 0 一4 0 型两种不同频率 的超声波发生器，超声浮选段最大使用功率为4 8 0w 。 充气器使用北京矿冶研究总院设计生产的B 型直接 充气式气泡发生器。 1 ．3 试验方法 试验将排弃的精扫选I 的尾矿引出一支作为本 次试验的原矿进行超声浮选测试。为了考察超声波 图lC F z 一1 型超声波浮选柱 F i g ． 1C F Z 一1u l t r a s o n i cn o t a t i o nc o l u 砌 各个因素对选矿效果的影响，同时为了减少试验工 作量并保证试验的可靠性，建立了一个四因素三水 平的正交试验表，共需9 组试验，见表2 。 表2正交试验表 T h b l e2 O r t h o g o n a lt e s t 9 组试验每组试验运行一天，每隔3h 取一次 样 包括原矿、精矿和尾矿 ，每次试验最后再取一 次无超声加载隋况下的矿样进行对比。 对每次取样的钼品位进行正交分析，得出超声 波最佳影响序列，检验超声波各因素显著性。然后 进行有无超声条件下的单因素方差分析，检验其影 响显著性。 对所取样品进行合样，粒度分析，化验其中钼 和硫的品位。检验超声波对矿物浮选粒度的影响， 以及超声波对硫化物可浮性的影响。 2 试验结果与分析 2 ．1 正交试验结果分析 由于在相同选矿条件下，精矿品位与回收率作 万方数据 2 0 1 1 年第4 期杨丽君等超声波对浮选柱选钼过程中细粒尾矿再选的试验研究 5 3 为一对矛盾体相互制约，不能单从精矿品位或回收 率评价选矿效果的好坏。鉴于此，本次试验以两者 的综合因素选矿效率来对整个的选矿效果进行 评价。 表3钼选矿效率直观分析表 T a b l e3 A n a l y s i so fp r o c e s s i n ge 侬c i e n c yo fM o 注 ；指各因素同一水平的平均值，扛l ，2 ，3 。 通过表3 内的极差值发现，浮选段对钼的选矿 效率影响最大，频率影响最小，超声作用对钼浮选 选矿效率影响显著性排序为浮选段 强度 时间 频率。 根据图2 分析各个超声因素下不同水平对精矿 中钼选矿效率的影响，得出最优影响因素水平浮 选段为中段，频率为4 0k H z ，强度为1 ．4A ，时间 为1 0m i n 。 表4正交试验结果的方差分析 T a b l e4 A n a l y s i s0 fv a 血n c e0 fo n h 0 9 0 n a lt e s tr e s u l t s 表4 为正交试验结果的方差分析，通过方差分 析可以看出，在超声作用条件下，四个因素对钼浮 选选矿效率的影响都不具有显著性，只能说明超声 作用浮选段与强度因素的影响略强于时间和频率。 2 ．2 超声波有无对浮选精矿钼选矿效率的影响 为了检验超声波加载与否是否会影响到精矿中 钼的选矿效率，在正交测试的同时也进行了无超声 条件取样。为了使检验结果明显，根据前面分析得 堡 褂 餐 奄 镧 堡 瓣 较 b 蝈 堡 褂 辏 舔 蝈 堡 褂 较 奄 斓 浮选段 频率，l 【H z 强度，A 时间／I n i I I 图2 正交试验结果效应曲线图 F i g ．2E 归f e c t 伊a p ho fr e s u l to fo n h o g o n a lt e s t 出的结果选取至少包括了两个最有影响力水平 中 段，1 ．4A ，1 0I I l i n ，4 0k H z 的试验组，即试验 2 、5 、6 、8 共1 1 组数据与未加超声的6 组数据进 行分析对比。数据见表5 。 对表5 中的数据进行单因素方差分析，检验超 声的有无是否对精矿中钼的选矿效率的影响具有显 著性。 如”勰“；乌篮M∞砣殂加∞碍 ∞凹勰”拍巧M∞瑟甜加侉他 如凹勰卯；号笛M∞丝扒∞挎拇 ∞凹勰“拍笛拼为瑟甜加D掩 万方数据 5 4 -有色金属 选矿部分2 0 1 1 年第4 期 表5有无超声钼的选矿效率 T a b l e5 E f f i c i e n c y o f m o l y b d e n u m o r e d r e s s i n g w i t h ／衍t h o u tu l t r a s o u n d 表6方差分析表 T a b l e6T h ed a t ao fv a r i a n c ea n a l y s i s 从平均值来看，有超声时选矿效率比无超声时 约提高了4 ．4 0 ％，且通过方差比较发现有超声时的 方差是无超声时的一半，即有超声时的波动较小， 选矿效率稳定。但就单因素的方差分析可以看出 F - 1 ．3 2 7 2 6 3 小于临界值民t _ 4 ．5 4 3 0 7 7 ，即本次试验 所选超声参数对钼浮选的显著性较小。 3 ．3 超声波对矿物中钼、硫品位的影响 本次试验的矿种为辉钼矿，原矿中同时还含有 黄铁矿、黄铜矿等多种硫化物，因此分别对超声作 用前后的钼、硫元素进行了总样分析。 原矿精矿尾矿 口有超声圜无超声 图3 钼品位总样分析 F i g ．3A n a l y s i so fM og r a d eo fg r o s ss a m p l e 由图3 可以看出，有无超声作用前的原矿中钼 的品位差为o ．1 3 ％，即进行超声作用的原矿钼品位高 出无超声作用的原矿0 ．1 3 ％，而精矿中的钼品位几乎 一致，尾矿中钼的品位差则为0 ．0 4 ％，差距缩小。 由图4 则可以看出精矿中硫的品位在超声波作 用下明显高于无超声波作用条件，差值达8 ．5 1 ％， 2 5 ．0 0 2 0 ．0 0 堡1 5 m 趟 莲1 咖 5 ．0 0 0 ．0 0 原矿精矿尾矿 口有超声图无超声 图4 硫品位总样分析 F i g ．4A n a l y s i so fSg r a d eo fg r o s ss a m p l e 而尾矿中硫的品位由原来原矿高出2 ．3 2 ％变为降低 了o ．7 0 ％，可见超声作用提高了硫化物的浮选特性， 与前言中提到的超声波对硫化物的影响相一致。 2 ．4 超声波对选矿粒度的影响 为了探寻超声对不同粒级矿物的影响，对不同 矿种各时段取的试样进行了合样粒度分析。分三个 粒级，分另0 为 3 8 、一3 8 2 5 和一2 5 m 。 6 0 ．0 0 零 衄| 4 0 ． 】0 加 2 0 ．0 0 0 ． 0 1 7 ．9 01 8 ．7 7 黼。隅．鬻． j 83 8 2 52 5 粒级，u m 口有超声豳无超声 图5有无超声作用原矿粒度分析 F i g ． 5 G r a d i n ga n a l y s i so fo r ew i t l “i t h o u t u l t r a s o u n d 6 0 ．0 0 堡 咖{ 4 0 ．0 0 钿 2 0 ．0 0 2 0 ．0 81 8 ．1 5 溺。厂圈．麓． 8 3 8 2 52 5 粒级，u m 口有超声图无超声 图6 有无超声作用尾矿粒度分析 F i g ．6G m d i n ga n a l y s i so ft a i l i n gw i t h ／w i t h o u t u l t r a s o u n d 傩盥 5 一 _一营姗陪盛 ；一 _ 7 一 _8广●●●●●●L ∞∞∞∞∞∞柏加∞ 1 1 l 1 O 0 O 0 O 堡迥略器 万方数据 2 0 1 1 年第4 期杨丽君等超声波对浮选柱选钼过程中细粒尾矿再选的试验研究5 5 6 0 ．o o 堡 咖4 0 ．0 0 如 2 0 ．0 0 3 83 8 2 52 5 粒级，仙m 口有超声一无超声 图7 有无超声作用精矿粒度分析 F i g ．7G r a d i n ga n a l y s i so fc o n c e n t r a t ew i t h ，w i t h o u t u l t r a s o u n d 由图5 、图6 可以看出原矿与尾矿的各粒级粒 度变化微小，而图7 的精矿与其相比却有了明显改 变。有超声作用时精矿中 3 8 斗m 矿物要比原矿高 2 0 ．2 2 ％，而一2 5 仙m 则减少了1 9 ．2 9 ％。对于无超声 作用下也有这种趋势，但是变化幅度明显小于有超 声作用时。即无超声作用时精矿中 3 8 斗m 矿物比 原矿仅高了2 ．7 3 ％，一2 5 m 则只减少了6 ．8 7 ％。 一3 8 2 5 斗m 粒级矿物，超声波有无均影响不大。 据此可知超声波作用增强了大粒矿物的可浮性，具 有明显的去泥效果。 3 结论 由本研究可以得出以下结论 1 通过正交分析可以得出一组影响钼选矿效 率的超声波因素最佳序列浮选段 中段 、强度 1 ．4A 、时间 1 0m i n 、频率 4 0k H z ，同时 由各因素的方差分析可知这一序列对选矿效率的影 响并不十分显著。 2 超声波作用对精矿中钼的平均品位没有影 响，而精矿中硫的品位明显上升，说明超声波增强 了硫化物的可浮性。 3 超声波作用后的精矿 3 8 斗m 矿粒量明显增 加，同时一2 5 “m 矿粒量明显减少，且与无超声条 件对比效果显著，说明超声具有较好的去泥效果。 研究发现超声波对硫化矿石的影响显著，本次 试验所选的辉钼矿即属于硫化矿，然而由于矿石中 还含有黄铁矿、黄铜矿等其它硫化矿物，使得浮选 过程不仅辉钼矿得到了上浮，其它硫化矿物也随之 浮出，使得钼的品位并没有因超声波的加载而发生 明显变化。通过上述结论可知超声波技术可用于对 硫化物矿物浮选过程的进一步研究与开发。 参考文献 [ 1 ] 胡熙庚．有色金属硫化矿选矿[ M ] ．北京冶金工业出版 社．1 9 8 7 1 3 6 一1 4 1 ． [ 2 ] 冯若．超声手册[ M ] ．南京南京大学出版社，1 9 9 9 5 5 0 ． [ 3 ] 康文泽，胡军．物理调节法对矿物浮选的影响[ J ] ．洁 净煤技术，2 0 0 4 ，1 0 4 2 l 一2 3 ． [ 4 ] 陈经华，孙传尧．超声波清洗对方铅矿、闪锌矿和黄铁 矿可浮性的影响[ J ] ．矿冶，2 0 0 5 ，1 4 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