陜西某低品位鉬礦石微波預(yù)處理研究

1、陜西某低品位鉗礦石微波預(yù)處理研究焦鑫，戈保梁，崔徳平，聶琪(昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，云南昆明650093)摘要：原礦品位越來(lái)越低導(dǎo)致選廠效益日漸低下，是當(dāng)今選礦企業(yè)而臨的形勢(shì)之-，從而人們不得不考慮 降低成本來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益。在選礦廠屮最值得研究的就是在擁礦階段節(jié)能降耗，綠色生產(chǎn)。微波助殊是現(xiàn) 階段廣受選礦工作者青睞的技術(shù)。木文針對(duì)陜西某低品位笛礦石的工藝特征，采用微波預(yù)處理，探討了該 礦石微波處理前后礦石的各種變化及采用微波助磨的可能性。研究表明，微波的處理能使礦石的礦物間產(chǎn) 生裂紋、強(qiáng)度降低，使得礦物更易磨碎，且不影響礦石的可浮性。關(guān)鍵詞：低品位鉗礦；微波預(yù)處理；磨礦；浮選中圖分類號(hào):

2、td952study on micro wave pre-treatment of a shanxi low giade molybdenum orejiao xin, ge bao-liang, zhai de-ping , nie qi(faculty of land and resource engineering , kunming university of science andtechnology ,yunnan ,kunming 650093 )abstract: it's a current situation mineral processing enterpris

3、es have to face that its profit is getting lower and lower owing to the decreasing grade of the raw ore. so, people have to consider improving economic benefit by reducing its cost. energy saving and green production in grinding stage is a part that deserves to be studied in a mineral processing pla

4、nt. microwave-assisted grinding is a technology that wins good graces of mineral processing research workers at present. according to the process mineralogy characteristic of a low-grade molybdenum ore in shanxi, this paper investigates on the various changes of the orc after microwave pre-treatment

5、 and show the possibility of microwave-assisted grinding treatment. the results show that microwave treatment can generate cracks among minerals to decrease the mineral strength, thus making the minerals easier to grind without changing its floatabilitykey words: lowgadc molybdenum ore; microwave pr

6、e-treatment; grinding; flotation作為不可或缺的資源之一，鉗在人類社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中占有重要地位。然而，隨著鉗礦 的開(kāi)發(fā)與利用，新礦勘探難度加人，鉗礦床貧、細(xì)、雜化加劇，鉗資源緊缺問(wèn)題日趨嚴(yán)重巴 低品位鉗礦的開(kāi)發(fā)利用也日趨緊迫。但是，利用低品位礦石所面臨的問(wèn)題是成本高效益低。 因此，人們首要考慮降低成本以提高經(jīng)濟(jì)效益。在選礦廠屮，磨礦的成本占選廠成本的一半 以上，故而降低磨礦成本是捉高選廠效益的關(guān)鍵。降低磨礦能耗的方法很多，比如添加助磨 劑，進(jìn)行合理裝球和配球等。微波助磨技術(shù)是一項(xiàng)新的技術(shù)，目前研究的不多。本實(shí)驗(yàn)采用微波技術(shù)，在礦石預(yù)處理階段對(duì)礦石進(jìn)行輻射處理，探討

7、微波預(yù)處理后礦石 的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)的變化及對(duì)該礦石采用助磨的可能性。由于微波加熱的特點(diǎn)以及各礦石的 介電常數(shù)不同，導(dǎo)致對(duì)于微波吸收能力不同，同時(shí)微波加熱的密閉、高效快速，使得輝鋁礦 新生表面氧化程度相對(duì)較低，提高礦物的可浮性，并在降低了碎磨的成本同時(shí)，提高了鈕精 礦品位和回收率。1礦石工藝礦物學(xué)研究1.1礦石性質(zhì)作者簡(jiǎn)介：焦鑫（1993-）,男，漢族，江兩省南昌市進(jìn)賢縣人，碩士研究生，主要從事礦物加工工程浮選 理論與工藝研究；通訊聯(lián)系人：戈保梁，e-mail: gebaoliangl26126com礦樣采白陜西東部某地，能代表礦區(qū)礦石的基本性質(zhì)。礦石多元素分析及輝鉗礦嵌布粒 度見(jiàn)表1、表2。從

8、表1的分析結(jié)果可見(jiàn)礦石中可供回收的主要有價(jià)元素是血、cu,英含量 分別為0.10 %、0. 02 %；需要選礦排除或降低的組分主要有sio?、a】2°3、ca0> fe、s 等。礦石中金屬礦物有搟鉗礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等，非金屈礦物 有石英、長(zhǎng)石、云母等。該礦為典型的低品位硫化銅鉗礦。表1礦石多元素分析table! multi-element analysis of the mineral元素mocusfctio2znpbmncaomgop含量(%)0()0.022.128.030.4300.0340.0600.18143.060.26元素sio2a12o

9、3cr2o3含量(%)35.55011.030.030從表2可以看出其嵌布粒度較細(xì)，粒度范圍在0 mm0. 592 mm之間，大于0. 074 mm 的較少，大多集中于0 mm0. 074 mm范圍內(nèi),其中0 mm0. 026 mm范圍內(nèi)分布最多,約占 50 %左右。而輝鉗礦細(xì)磨存在過(guò)磨現(xiàn)象，礦石易泥化，因此，碎磨使得輝鉗礦單體解離度較 高，且泥化較少，這是需要注意的問(wèn)題。表2輝釦礦嵌布粒度table2 dissemination size of molybdenite粒級(jí)含量()礦石類型粒度范圍伽)os(<«(>粒度類型角巖化0 0.41854.74933.26111.

10、990安山玲巖絹云母化()0.59247.75933.13119.110中細(xì)粒綠泥石化0 0.41854.11632.95812.926黑云母化0 0.29666.84226.4866.6721.2輝鉗礦氧化分析圖1為升溫速率為20 °c/min,輝釦礦加熱的熱重差熱分析圖。由圖可知，全程為三個(gè)階段，第一段為20-120 °c ,是物料干燥階段，水分揮發(fā)，并脫離體系，此階段吸收熱量。之后空氣中的氧向物料擴(kuò)散，物料吸附氧分子，擴(kuò)散和吸附速率均-與溫度有關(guān)。第三階段為450-600 °c ,氧氣與mos2發(fā)生反應(yīng)，生成三氧化鉗，這一階段放出大量的熱，并失mos2 +孑

11、 q = moo3 + 2sq t +995.1j二硫化鉗的相對(duì)分子質(zhì)量為'160,三氧化鉗的相對(duì)呑子質(zhì)量為144,該反應(yīng)為失重反應(yīng)。輝 鉗礦的氧化反應(yīng)在450 °c以上，因而木實(shí)驗(yàn)設(shè)定礦樣加熱預(yù)處理最高溫度控制在過(guò)450 °c 以內(nèi)。(6u13v10圖1升溫速率為20 °c/min下的差熱差重分析figure 1 differenticil thermal reanalysis under the heating rate of 20 °c per minute2實(shí)驗(yàn)2. 1實(shí)驗(yàn)方法礦石最大粒度為40 mm,在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)破碎后，得到了粒度小于2

12、mm的試樣300千克， 可以滿足實(shí)驗(yàn)室小型浮選試驗(yàn)的需要。用移錐法混勻后，用四分法縮分出化驗(yàn)樣、實(shí)驗(yàn)樣和 備樣。取實(shí)驗(yàn)樣，用馬弗爐對(duì)實(shí)驗(yàn)樣加熱，對(duì)多個(gè)溫度下預(yù)處理礦石進(jìn)行磨礦細(xì)度對(duì)比實(shí)驗(yàn), 產(chǎn)品進(jìn)行粒度分析。將經(jīng)過(guò)不同強(qiáng)度微波加熱預(yù)處理的實(shí)驗(yàn)樣，進(jìn)行磨礦細(xì)度對(duì)比試驗(yàn)，產(chǎn) 品進(jìn)行粒度分析。用掃描電鏡觀測(cè)，對(duì)比微波處理前后礦石同一區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)變化。將礦 石進(jìn)行微波預(yù)處理，通過(guò)點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)比礦石預(yù)處理前后的力學(xué)性質(zhì)。將粗磨原礦與 經(jīng)微波預(yù)處理的礦樣分別進(jìn)行輝鉗礦粗選浮選實(shí)驗(yàn)，將浮選產(chǎn)殆分別過(guò)濾，烘干，稱重，縮 分制樣后送檢。對(duì)比未進(jìn)行預(yù)處理的礦石浮選結(jié)果，并確定最優(yōu)礦物微波預(yù)處理加熱強(qiáng)度。2

13、. 2磨礦實(shí)驗(yàn)2.2.1馬弗爐加熱預(yù)處理后礦石的可磨性前蘇聯(lián)學(xué)者研究了預(yù)熱和冷卻的方法磨碎各種礦石的過(guò)程。熱處理結(jié)果使礦石沿顆粒 的解理面解離，繼之磨碎，效果很好，預(yù)加熱溫度為400800 °c。而由于mo精礦閃速焙 燒的溫度控制在650 °c左右。而輝鉗礦在有氧加熱條件下，加熱至450 °c左右時(shí)，會(huì)開(kāi) 始與氧氣反應(yīng)氧化物。因此，將未經(jīng)過(guò)馬弗爐加熱的原礦樣和分別用馬弗爐加熱到250 °c、 350 °c和450 °c的原礦樣進(jìn)行磨礦對(duì)比實(shí)驗(yàn)，時(shí)間分別為2 min、4 min、6 min、8 min和 10 mine實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。1

14、00 so()5050500 2 3 4二二6 8窘礦時(shí)間(min)圖2馬弗爐加熱預(yù)處理磨礦對(duì)比實(shí)驗(yàn)figure 2 contrast experiments of muffle preon grinding60 () ee§ ov12溫度單軸抗壓 強(qiáng)度(mpa)單軸抗拉 強(qiáng)度(mpa)含鉗250安山°c坊巖35062.49.3°c加熱 原始狀態(tài)(omin)由圖2可知，馬弗爐加熱后的磨礦效果雖然在整體上也隨著加熱時(shí)間的略有增加，但是增加 幅度不大，相對(duì)于耗能，馬弗爐加熱預(yù)處理效果并不是很好。可見(jiàn)，馬弗爐的加熱預(yù)處理對(duì) 于該礦樣并不適用。2. 2. 2微波加熱預(yù)處理

15、后礦石的可磨性利用微波技術(shù)并選擇合適的預(yù)處理工藝參數(shù)，能夠有效降低礦石的強(qiáng)度并改善礦物解離 的能力，對(duì)礦物破碎和磨細(xì)過(guò)程的節(jié)能降耗具有重要的指導(dǎo)意義3同樣，將未經(jīng)過(guò)微波加 熱的原礦樣和分別用工業(yè)微波爐加熱到250 °c、350 °c和450 °c的原礦樣進(jìn)行磨礦對(duì)比實(shí) 驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。與圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比，馬弗爐的加熱預(yù)處理效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及微波加熱預(yù)處理后的磨礦效 果。其原因在于微波加熱主要是通過(guò)微波在物料內(nèi)部的能量耗散來(lái)直接加熱物料，與馬弗爐 由表及里的熱傳導(dǎo)加熱方式不同，具有選擇性加熱、加熱速度快且熱損失小的特點(diǎn)。礦 石受到微波輻射時(shí)，脈石與有用礦物z間產(chǎn)生溫

16、度梯度，從而使得它們z間產(chǎn)生熱應(yīng)力而出 現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致礦石抗壓強(qiáng)度下降，在磨礦時(shí)更易磨碎。對(duì)于選廠而言，在不改變當(dāng)前碎磨工 藝及設(shè)備的條件下，采用經(jīng)過(guò)微波預(yù)處理后的礦石有著更好的磨礦效果。由圖3結(jié)果，并考 慮到選礦廠生產(chǎn)成本問(wèn)題以及在選廠生產(chǎn)過(guò)程中還要進(jìn)行粗精礦再磨的實(shí)際情況，本實(shí)驗(yàn)礦 樣確定磨礦時(shí)間為4 mine100圖3微波加熱預(yù)處理磨礦實(shí)驗(yàn)figure 3 grinding experiments by microwave preheating2.3礦樣預(yù)處理前后礦石力學(xué)性質(zhì)通過(guò)礦石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)，分析原礦樣以及經(jīng)過(guò)微波加熱預(yù)處理后的礦樣礦石強(qiáng)度變化 情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。表3微波加熱礦石

17、力學(xué)參數(shù)table3 mechanical parameters of the mineral by microwave heating 加熱時(shí)間lmin3min5min單軸抗壓?jiǎn)屋S抗拉單軸抗壓?jiǎn)屋S抗拉單軸抗壓軸抗拉強(qiáng)55.3& 449.87.546.86.652.47.74& i7.046.06.249. i7.045.96.544.36.0強(qiáng)度(mpa) 強(qiáng)度(mpa) 強(qiáng)度(mpa) 強(qiáng)度(mpa) 強(qiáng)度(mpa) 度(mpa)從表3可以看出，利用微波加熱后的礦石強(qiáng)度隨著溫度和加熱時(shí)間的增加而減弱，溫度 越高、加熱吋間越長(zhǎng)礦石的減翦程度越大。2. 4微波預(yù)處理前后礦石微觀

18、結(jié)構(gòu)變化利用sem （掃描電鏡）分析礦樣，分析樣品為原礦樣。如圖4,分別是同一區(qū)域內(nèi)，原 礦樣q）及經(jīng)過(guò)微波加熱處理到350 °c后水淬處理后的原礦樣（b）的sem分析結(jié)果?？?以看到，在脈石和有用礦物之間的晶粒邊界上產(chǎn)生了裂紋。經(jīng)微波輻射后不同組分間產(chǎn)生的 溫度梯度導(dǎo)致晶粒間產(chǎn)生熱應(yīng)力，隨著熱應(yīng)力的增大，晶粒間產(chǎn)生了微裂紋。在水淬處理后 使得這些裂紋難以復(fù)原，最終使得礦石更容易磨碎。(a)(b)圖4 sem分析微波處理前后的礦樣figure 4 sem analysis of the untreated/treated mineral sample2. 5浮選實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證微波預(yù)處理對(duì)

19、礦石的可浮性是否受到影響，現(xiàn)結(jié)合選礦廠現(xiàn)有的實(shí)際生產(chǎn)工藝,將未經(jīng)預(yù)處理的礦石及微波預(yù)處理后礦石分別進(jìn)行cu-mo混合浮選實(shí)驗(yàn)，考察粗精礦的浮選指標(biāo)。以粗選條件試驗(yàn)原則流程（見(jiàn)圖5）為基礎(chǔ)，在磨礦時(shí)間4min,捕收劑煤油用量200g/t,起泡劑2#油用量50g/t的藥劑條件下,對(duì)原礦樣和微波加熱預(yù)處理（250 °c、350 °c 和450 °c）后的礦樣分別進(jìn)行粗選°試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。原礦lkg憐礦濃度33.3%捕收劑攪拌2' 起泡劑攪拌工攪拌2粗精選1 30"尾礦中礦粗精礦圖5粗選原則流程figure 5 the flowchart of

20、 rough selection processing從圖6可知，經(jīng)過(guò)微波加熱預(yù)處理之后，粗精礦中的品位和回收率均比未經(jīng)過(guò)微波 處理的礦樣的選別指標(biāo)有所提高。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，礦石經(jīng)微波處理，溫度達(dá)到250 °c以 上后，產(chǎn)生的晶粒間裂隙，不僅提高了礦石的晶粒問(wèn)解離，使得礦物變得更易于磨細(xì)，而且, 其浮選指標(biāo)也隨之有所提高。綜合圖3微波預(yù)處理磨礦實(shí)驗(yàn)，以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一段粗磨細(xì)度為55 %的實(shí)際情況，考慮 當(dāng)微波溫度rfl 250 °c上升到450 °c時(shí)，粗選選別指標(biāo)先上升后下降的原因是由于礦石受到 微波輻射時(shí),脈石與有用礦物之間產(chǎn)生溫度梯度，從而使得它們之間產(chǎn)生熱應(yīng)

21、力而出現(xiàn)裂紋, 但是微波處理吋間過(guò)長(zhǎng)，內(nèi)部礦物之i'可溫度趨于相等，對(duì)礦石裂紋的進(jìn)一步生成是不利的， 而礦石內(nèi)部存在的少許低熔點(diǎn)相(如富a1相等)nj能會(huì)熔化，填充在的裂紋之間，使得裂 紋愈合，從而對(duì)磨選效果產(chǎn)生影響，導(dǎo)致浮選指標(biāo)有所下降。因此綜合考慮能耗及后續(xù)浮選 效果，微波預(yù)處理溫度設(shè)定為350 °c。圖6粗選實(shí)驗(yàn)結(jié)果figure 6 the results of roughing experiment3結(jié)論1微波預(yù)處理后，根據(jù)sem分析結(jié)果?？梢园l(fā)現(xiàn)，在脈石和有用礦物之間的晶粒邊界上 產(chǎn)生了裂紋，這些裂紋的產(chǎn)生使得礦石更容易磨碎。2. 通過(guò)微波預(yù)處理礦石實(shí)驗(yàn)，礦石強(qiáng)度隨著溫度和加熱時(shí)間的增加而減弱，溫度越高、 加熱時(shí)i'可越長(zhǎng)礦石的減弱程度越大。3. 礦石經(jīng)過(guò)微波預(yù)處理后，在相同的磨礦吋間內(nèi)，隨著微