钼矿石中脉石矿物的抑制与抑制剂-碳质脉石与其脱除
来源：网络 作者：网络转载 2019-10-14 阅读：1090
碳质脉石是钼选矿中又一种难脱除的脉石矿物。 自然界的碳质矿物可分作无机碳（晶质石墨、非晶质石墨等）与有机碳（煤、沥青等）两大类。 石墨有着典型的层状结构。在层内，碳原子间以共价键连系；层间，碳原子间以分子键连系，见图1。 石墨象辉钼矿，也有着轮廓分明的〔001〕解理面，该解理面也属范德华氏力连系的分子键断裂面，是疏水的，具良好天然可浮性。石墨的ξ-电位与pH关系曲线与辉钼矿的很相似，见图2。 煤是一种复杂的有机沉积矿物，随有机物成份不同而异。无烟煤ξ-电位与pH关系见图3。烟煤及矸石与之相近（图就不再标出）。它们都有着明显的零电点。 煤也具良好的天然可浮性。F.艾卜兰（Aplan）测定匹兹堡煤的可浮性见图4。 
图1 石墨的晶体结构 图2 石墨与辉钼矿ξ-电位系对照图 图3 无烟煤ξ-电位与PH关系[依坎贝尔）（Campbell、孙布洋斯（Bliss））] 图4 区兹堡煤可浮性（依富尔斯汀瑙）[next] 沥青是石油自然挥发后的残留物，有很强疏水性，为良好的天然可浮性矿物。 铜-钼矿石中，有时会含有由这些碳质矿物与硅酸盐组合成的含碳泥化页岩、含碳石英岩，含碳硅质角岩等。辉钼矿与大多数碳质矿物都有着强疏水面，良好天然可浮性。在钼选矿中，辉钼矿的捕收剂——烃油，也能有效地使碳质矿物被捕收而上浮；而辉钼矿的抑制剂（糊精、淀粉、木质素磺酸盐、苯胺黑、丹宁酸、阴离子聚合物等）也能使碳质矿物抑制（依据艾兰铜-钼矿研究，木质素磺酸盐对辉钼矿与硬沥青抑制对比见图5。 图5 抑制剂对钼碳分离的影响 碳质矿物密度小、硬度低、易泥化。微粒状碳质矿物易吸附在其它矿物表面。鉴于以上诸原因，铜-钼矿山钼选矿作业中，欲有效分离钼碳，获取高质量钼精矿变得异常困难。 美国艾兰铜矿含有碳质脉石的矿带占矿石总量的1/4。经红外光谱鉴定，该碳质矿物为沥青。我国铜-钼矿山中，也常见含碳质矿物的脉石，比较多见的为石墨，也有煤。宣化铜-钼矿所含碳质矿物经红外光谱鉴定为阳泉煤（见图6），也有油页岩。江苏句容的铜山铜-钼矿、安徽铜陵金口岭铜-钼矿、内蒙古白乃庙铜-钼矿，其含碳量见表1。 图6 某有机炭的红外光谱图 表1 几个矿山钼矿石含碳量统计（%） | 矿山种类 | 金口岭 | 铜山 | 白乃庙 |
| C总C石墨 | 2.941.97 | 1.16 | 0.005 |
[next] 碳质矿物对钼选矿的影响：（1）碳质矿物本身上浮，使钼精矿含碳量猛增；（2）碳质矿物极细，极易吸附在其它脉石矿物表面，使之被污染而上浮。若仅只碳质矿物进入钼精矿，在氧化焙烧生产钼焙砂时，碳质矿物燃烧会生成CO2而脱除，对钼焙砂质量不具太大危害。而碳质矿物污染了硅酸盐和杂质硫化矿物使之上浮，危害就大得多了（见表2）。 表2 钼矿石中碾对精矿质量（%）影响 | 精矿成分 | 原矿无碳 | 原矿石C（石墨）0.4~0.5% |
| 辉钼矿碳质矿物其它杂质 | 90~9505~10 | 25~3525~3530~50 |
选矿实践中，这两种影响兼而有之，使钼的精选、生产合格钼精矿变得相当困难。艾兰铜矿发现，钼粗精矿中，碳钼比对钼精矿的品位和回收率影响很大。含碳越高（碳钼比越大）钼精矿品位和回收率越低见图7。 图7 艾兰铜矿碳对钼浮选的影响 由于碳质脉石的干扰，钼精选变得相当困难。金口岭产出的合格或不合格钼精矿，其主成份对照见表3。 表3 金口岭钼精矿多元素分析（%） | 元素物料 | Mo | Ca | C石墨 | Cu | Fe | Zn | S | SiO2 | CaO | MgO |
| 合格钼精矿不合格钼精矿 | 49.1724.29 | 2.454.59 | 1.303.20 | 0.192.47 | 3.665.13 | 0.0190.133 | 32.5019.50 | 2.4219.14 | 1.085.08 | 0.5631.37 |
显然，钼精矿中，随C含量的上升，由SiO2、CaO、MgO等组成的脉石矿物含量也大增，Cu、Fe、Zn等组成的硫化杂质含量也大增，使产品钼含量难于提高。金口岭选厂1973年投产初期，钼精矿含钼35%，钼回收率53％。尔后，随矿石中含碳量的上升，1974年产银精矿含钼降至20％，钼回收率波动在46%~63％之间。内蒙白乃庙矿石含石墨仅0.005%，在含钼44%的钼精矿中，含碳高达4.48%，富集率896倍。德兴钼精选前，物料含碳仅0.27%，精选后，钼精矿中碳高达11.88%。艾兰铜矿处理含硬沥青的矿石时也难选出含钼40%的钼精矿。 为消除碳质脉石对钼精矿质量的干扰，往往要增加钼碳分离的工艺。钼碳分离可夹在钼选别工艺中，以产出低碳的合格钼精矿；亦可放在钼精选后，对含碳的不合格钼精矿脱碳，产出合格的深度加工产品。[next] 钼精矿脱碳是在含碳的不合格钼精矿分解过程里，利用钼、碳物相转换中的差异进行分离的工艺。随钼精矿分解方法不同，又可分作氧化焙烧与浸出两种： 钼精矿在氧化焙烧时，碳质经氧化、燃烧转化成CO2气体进入废气逸出： 辉钼矿则经氧化生成MoO2： normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>MoS6 | normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>+ | normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>2 | normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>O2 | normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>→ | normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>MoO3 | normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>+ | normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>2SO2 |
normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>7 |
留在钼焙砂中，达到钼、碳分离。只要钼精矿中的杂质主要为碳质，即使含量再高，一经氧化焙烧都可脱除，并不影响钼焙砂的质量。 钼精矿浸出工艺繁多（见钼酸铵湿法生产工艺）但道理都一样。在浸出过程，辉钼矿转化为可溶钼酸盐进入液相；碳与脉石不起变化残留在固相，随滤渣废弃。浸出法还能在溶液经（NH4）2S净化过程脱除Cu、Pb、Fe等金属离子，获纯度很高的化工产品。所以，浸出法尤其适用于其它除碳工艺无法脱除的碳（及其它杂质）的脱除。 钼精矿分解的产品已不再属矿产品，加工已属钼精矿深度加工的应用领域，不属本章研究范畴。对钼精矿的氧化焙烧和浸出详细工艺介绍，可参见第四章有关章节。 选钼过程中的脱碳工艺主要有三种：重选脱碳-浮选；浮选：焙烧-浮选。 重选脱碳是依据碳质矿物密度小，与钼矿物密度差大而进行，见表4。 表4 各种碳质脉石的密度 | 物料 | 辉钼矿 | 石墨 | 艾兰（硬沥青） | 铜山（石墨） | 金口岭（石墨为主） | 德兴 |
| 密度（g/cm3） | 4.7 | 2.21~2.26 | 1.3 | 2.8 | 2.73 | 1.5~1.7 |
艾兰采用有机重液分析，快速有效地获得钼回收率、脱碳率均大于90％的好结果。重选脱碳的给料可以是钼精选的中间产物，也可以是原矿石。 金口岭对20~0mm的粉矿块，采用跳汰机重选脱除其中碳质围岩，而后再浮选辉钼矿，获得含钼44.8%，钼回收率80.3%的钼精矿。 重选法大多用于钼选矿中间产品的脱碳，此时，物料粒度往往很小，只能用摇床或旋流器等设备来选别。 艾兰铜矿使用摇床进行钼碳分离时发现，给料含钼高于30％、含碳10%~25％时，经摇床选别，可获含钼大于40％，钼回收率60%~90%的钼精矿。含钼27.1％、含碳18.3％的矿样，经摇床厂十二次试验的平均结果，钼精矿含钼34.9％、含碳3.2%、钼回收率75.4％，脱碳率90.9％。含钼28.1％、含碳20.7％的矿样，经加拿大湖田（Laka field）研究所34次试验的平均结果，钼精矿含钼38％、钼回收率90%~92％、脱碳率60 %~80％。 德兴铜矿对含钼32％~37％、含碳20％~22％的物料，经摇床脱碳试验，钼精矿含钼提高到45％，脱碳率达82％以上。金口岭对不合格钼精矿经重选脱碳试验，获含钼48.44％、钼回收率46.3％的合格钼精矿。浮-重-浮的选钼工艺经金口岭生产试验，钼精矿含钼45％、钼回收率40％。 艾兰铜矿生产中采用了￠25.4mm、大锥角（60℃）旋流器组进行脱碳，获得良好生产指标，在C：Mo＞2时获得了合格钼精矿。他们采用两段旋流器工作，若第二段作精选用，钼回收率为78%~80%，脱碳率为90 % ~93%；若第二段作扫选，钼回收率为87 %~90％，脱碳率78%~80％。艾兰工业生产中，自1976年采用旋流器脱碳连续至今。金口岭还试验了螺旋选矿机脱碳，取得钼回收率75％的好指标。 重选法脱碳时，其它金属矿物，尤其铜、铁的硫化矿物也因密度大而进入钼精矿中。所以，在重选脱碳与浮选辉钼矿结合时，重选宜在钼精选前，通常形成浮-重-浮的选钼除杂工艺。 浮选法脱碳在铜-钼浮选厂简单易行，但分离效果不是都理想。钼精矿品位或回收率难于同时提高。[next] 金口岭试验中，对选别含碳铜钼矿用优先浮钼，代替铜-钼混合浮选。在钼精选中，用硫酸铝、与水玻璃合用抑制碳质脉石，获得较好脱碳效果。所用工艺见图8，所获指标见表5的“4”。 图8 金口岭浮选脱碳工艺图 表5 金口岭脱碳工艺对比 | 流程编号 | 钼精矿（%） | 铜精矿（%） | 备 注 |
| 品位 | 回收率 | 品位 | 回收率 |
| 1234 | 45.744.848.4455.4 | 48.580.346.366.1 | 10.0111.691018.9 | 77.36717180.5 | 浮选法原矿块跳汰脱碳-浮浮-重-浮浮选脱炭 |
矿冶总院对宣化含碳铜钼矿研究中，各种抑制剂效果见图9。当精选作业添加六偏磷酸钠和少量纤维素抑制有机碳（与阳泉煤相似），可从含钼0.089%、碳0.96%（钼碳比为1：10.79）的矿石中，经浮选获含钼45.22%、有机碳4.66%、钼回收率85.12%，产出基本达到钼碳分离的钼精矿、名容铜山铜钼矿采用分段开路浮选流程和酸性介质处理钼精矿获得较好钼碳分离效果。 图9 不同抑制剂抑制浮钼精选结果 焙烧-浮选脱碳是通过焙烧，改变辉钼矿和碳质脉石表面特性，脱除表面药剂而达分离的工艺。 与氧化焙烧不同，焙烧浮选应尽量避免辉钼矿的氧化。通常在较低温度（250℃或350℃）焙烧，或缺氧下在450~650℃焙烧。国外，艾兰既研究了250℃焙烧，也研究了沸腾炉内缺氧气氛中在450~650℃焙烧。 回转窑焙烧-浮选工艺见图10，试验结果见表6。 图10 艾兰回转窑焙烧工艺示意图 表6 焙烧-浮选结果 | 产品 | 品位（%） | 钼回收率（%） |
| Mo | C |
| 含碳粗精矿焙砂钼精矿 | 34.137.951.5 | 27.615~17 | 10098~10095.5 |
注：焙烧温度：250℃，焙烧时间：150min。[next] 流态化炉焙烧-浮选，焙烧温度对产品钼品位影响见图11。对含钼35％、含碳22％、含铜1％的矿样，经450^~650℃缺氧焙烧，焙砂加烃油和起泡剂选钼，浮选精矿再经磁选脱铜、铁后，最终钼精矿含钼45%~53％、钼回收率80%~95％、含铜0.2％~0.6％。 图11 流态化焙烧温度与产品钼品位 C. M.布伦和G. R.培特门对各种脱碳工艺研究结果，将脱碳率与钼回收率作比较，见图12。但生产中选择何种工艺，还须经试验及经济分析来决定。 图12 各种工艺脱碳率与钼回收率比较 不论是易浮脉石、泥化脉石或碳质脉石。它们的出现都给钼选矿带来麻烦，应予慎重对待。
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