辉钼矿工艺矿物学讲解.pdf

1、工艺矿物学研究 3.1 原矿化学分析 矿石的 X 荧光光谱半定量分析和多元素化学成分分析结果分别列于表 3-1、3-2，钼的化学物相分析结果见表 3-3。表 3-1 矿石的 X 荧光光谱半定量分析结果（）元 素 含 量 元 素 含 量 元 素 含 量 元 素 含 量 SiO2 74.43 Al2O3 10.94 Fe2O3 1.59 MgO 0.62 K2O 5.79 Ca 1.08 Na2O 2.6 Ti 0.1048 Co 0.0008 Ni 0.0004 Cu 0.0018 Zn 0.0060 Ga 0.0019 As 0.0004 Br 0.0001 Rb 0.0497 Y 0.0011 Sr 0.0131 Zr 0.0184 Sc 0.0004 V 0.0019 Nb 0.0104 Mo 0.2787 Mn 0.0242 Sn 0.0010 Ba 0.0566 La 0.0019 Hf 0.0006 Cr 0.0014 Ce 0.0069 W 0.0037 Bi 0.0003 Th 0.0044 P 0.0388 U 0.0013 Tl 0.0002 表 3-2 矿石的主要化学成分（）组 分 含量 组 分 含量 组 分 含 量 Mo 0.34 Cu 0.002 Fe 1.22 SiO2 69.99 Al2O3 9.52 CaO 1.04 MgO 0.43 K2O 4.72 S 0.78 Au(g/t)0.196 Ag(g/t)1.0 表 3-3 矿石中钼的化学物相分析结果（）钼 相 含 量 分布率 存在的矿物 硫化钼 0.34 97.84 辉钼矿 氧化钼 0.0075 2.16 钼华、铁钼华、泡铋矿等 总 钼 0.3475 100.00 由表 3-13-3 可以看出：（1）矿石中可供选矿回收的主要元素是 Mo，其品位为 0.34%，铅、锌、铜等其他有价金属均因含量太低综合利用的价值不大。（2）为达到富集钼矿物的目的，需要选矿排除或降低的脉石组分主要是 SiO2和 Al2O3，次为 K2O 和 CaO，四者合计含量为 85.27%。（3）矿石中钼主要以硫化钼的形式存在，其分布率为 97.84%；氧化钼占 2.16%，在浮选过程中相对难以回收。综合化学成分特点，可以认为试验矿石属原生硫化钼矿石，预计通过选矿可获得钼精矿产品。3.2 矿物组成及含量 矿石在肉眼下显灰白肉红色，可见条带状构造，经偏光显微镜下鉴定、X 射线衍射分析和扫描电镜分析等综合研究，查明矿石中金属矿物较常见的是辉钼矿，黄铁矿，以及少量的磁铁矿，微量钛铁矿等；脉石主要为石英和钾长石，少量的斜长石、钠长石、角闪石、绢云母、白云母、绿泥石、角闪石，微量方解石、黑云母、锆石、磷灰石等。表 3-4 原矿主要矿物组成及其相对含量（）矿 物 含 量 矿 物 含 量 辉钼矿 0.6 斜长石、钠长石 5.5 黄铁矿 1.1 角闪石、绿泥石 3.5 磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿 0.8 绢云母、白云母、黑云母 4.0 石英、玉髓 57.2 方解石 0.3 钾长石 25.5 角闪石 1.0 其他 0.5 合计 100.00 3.3 原矿 X 衍射及主要矿物的化学成分 原矿 X 衍射图见下图 3-1。图3-1 原矿 X 衍射图 根据图 3-1，整理出原矿中主要矿物的化学分子式，如下表 3-5.表 3-5 X 射线衍射物相分析表 矿物物相名称 矿物化学式 石英 SiO2 钠长石 Na(AlSi3O8)白云母(K0.82Na0.18)(Fe0.03Al1.97)(AlSi3)O10(OH)2 氢氧化铁、氧化铁 FeO(OH)角闪石 Mg2SiO4 正长石 K(AlSi3)O8 由表 3-5 可以看出，矿石中的化学成分较为简单，主要有石英、钠长石、正长石（钾长石的一种）及白云母、氧化铁、角闪石石等组成。0255075SQR(Counts)102030405060708085-0794 Quartz-SiO276-1819 Albite low-Na(AlSi3O8)80-0742 Muscovite 2M1-(K0.82Na0.18)(Fe0.03Al1.97)(AlSi3)O10(OH)270-0714 Iron Hydroxide Oxide-FeOOH74-1684 Mg2SiO4-Magnesium silicate-model III75-1190 Orthoclase-K(AlSi3)O8Two-Theta(deg)SM-07.raw,SCAN:5.0/80.0/0.02/.15(sec),Cu(40kV,250mA),I(max)=6097,08-08-13 15:04 3.4 矿石的结构构造 矿石结构构造不仅可以反映矿石形成变化过程中的地质条件和物理化学环境，而且其中有用矿物的形态、粒度和相互之间的嵌布关系也直接决定着选矿的难易程度。3.4.1 矿石的构造 矿石构造系指矿石中矿物集合体的形状、大小及其在空间上的相互关系，即矿物集合体的形态。矿石中主要有团块状块状构造、星散浸染状构造和细脉浸染状构造。（1）团块状构造 偶见黄铁矿呈相对聚集的团块状，与石英钾长石等脉石组成致密的团块状。（2）星散浸染状构造 黄铁矿、磁铁矿、辉钼矿等金属矿物呈星散状、细粒状、斑点状浸染分布于石英、钾长石等组成的矿石基底中。（3）细脉浸染状构造 黄铁矿、辉钼矿呈细脉状分布，嵌于矿石微裂隙中，一般脉宽在2mm 以下，多在 1mm 左右，断断续续，不连贯者多见，少见连贯的细脉。3.4.2 矿石的结构 矿石结构主要为他形晶粒状结构、鳞片状结构、自形半自形粒状结构、交代结构、两晶结构等。他形晶粒状结构 黄铁矿、磁铁矿等主要呈它形晶粒状结构，不具完好晶形；部分辉钼矿也呈他形晶粒状结构。鳞片状结构、叶片状结构 辉钼矿主要呈鳞片状、叶片状形态，偶见聚集呈放射状、菊花状形态。自形半自形粒状结构 部分黄铁矿呈自形半自形粒状结构，具部分完好晶面。交代结构 局部见磁铁矿交代黄铁矿的现象。双晶结构 辉钼矿多见聚片双晶。3.5 主要矿物的嵌布特征 3.5.1 辉钼矿 辉钼矿是选矿回收的主要金属矿物，在矿石中的量相对较少。主要呈鳞片状、叶片状，也有板状、条状以及菊花状的集合体产出。主要呈星点状、微脉状零散分布在矿石中，其次呈细脉状产出，沿矿石微裂隙分布。辉钼矿与石英、钾长石关系密切，与黄铁矿的关系次之。相对于脉石矿物，辉钼矿与其他硫化物的嵌生接触关系要弱很多，少见辉钼矿与黄铁矿、磁铁矿接触嵌生。浸染状分布的辉钼矿尤其如此，细脉 状分布的辉钼矿则相对（浸染状）多见与黄铁矿接触嵌生。且在部分大颗粒辉钼矿颗粒内部可见包裹有细小颗粒的脉石矿物，部分辉钼矿中包裹黄铁矿。据粗略统计，与黄铁矿接触的辉钼矿和与脉石接触的辉钼矿的比例大致为 10:90。且综合观察原矿光片与精矿产品，可以大致看出，与黄铁矿连生的辉钼矿粒径在 3050m 之间的约占连生体的 70%左右，剩余的 30%左右为 20m 左右的辉钼矿与黄铁矿连生。另外，辉钼矿的片径的较容易夹有粒径细小的脉石矿物，如下图所示。也就是说，在磨矿过程中，需要重点考虑的是辉钼矿与脉石的解离。呈片状、板状的辉钼矿，其短轴（片径）0.001-0.02mm 不等，0.002-0.010mm 者居多；其长轴 0.01-0.10mm 不等。对辉钼矿进行扫描电镜微区衍射，结果整理如下表 3-6。表 3-6 辉钼矿的能谱微区成分分析结果（%）序 号 Mo S 合计 1-1 66.01 33.99 100.00 1-2 64.87 35.13 100.00 1-3 64.83 35.17 100.00 II-1 65.36 34.64 100.00 II-2 65.32 34.68 100.00 II-3 65.20 34.80 100.00 平 均 65.26 34.73 100.00 由表 3-6 可知，辉钼矿的化学成分比较稳定，但平均值与理论值有所出入（理论值含 Mo 59.94%，S 40.06%），这跟 X 衍射中 Mo 和S 的峰值重叠有关，两个峰值处于仪器所能分辨的临界值，所以对数 据有一定的影响。辉钼矿的 X 衍射图见下图 3-2。图 3-2 辉钼矿的 X 衍射图 3.5.2 黄铁矿 矿石中主要的硫化铁矿物，也是最主要的硫化物。黄铁矿主要呈星散浸染状、斑点状分布于脉石各处，也呈细脉集合体分布。一般呈他形晶粒状结构，偶见部分呈自形半自形粒状，嵌布粒度一般0.01-0.20mm。部分黄铁矿与辉钼矿连生。3.5.3 磁铁矿 磁铁矿嵌布粒度不均匀，呈 0.002-0.20mm 的连续不等粒分散于矿石中，他形晶粒状结构。磁铁矿与辉钼矿共生的情况较少见。部分粗粒磁铁矿与黄铁矿共生，二者呈紧密接触嵌生。细粒磁铁矿中估计有一部分为矿石中绿泥石化蚀变过程中析出而来，形态极不规则（不规则他形晶粒状结构）。3.5.4 脉石矿物 脉石主要为石英和钾长石，少量的斜长石、角闪石、云母和方解石。石英主要为不规则粒状，粒径一般在 0.010.40mm 之间，多数与钾长石一起构成矿石基底；钾长石，肉红、浅红色，多呈板状、柱状，粒径一般在 0.020.50mm 之间；多与石英一起构成矿石基底；斜长石在矿石中少见，主要为板状、柱状，粒径约为 0.020.40mm 之间；云母主要为白云母，片状，无色，短轴片径一般在 0.0020.20mm 之间，少部分蚀变为高岭石。方解石通常为晶形态通常较好的粒状，部分为针状，常呈不规则团块状、细脉状交代其他矿物，粒径一般在0.020.50mm 之间。3.6 主要矿物的嵌布粒度 矿石中主要矿物的粒度组成及其分布特点对确定磨矿细度和制定合理的选矿工艺流程有着直接的影响。为此，在镜下对矿石中的辉钼矿和黄铁矿的嵌布粒度进行了统计，结果列于表 3-7。表 3-7 主要金属硫化物的嵌布粒度（%）粒 级(mm)辉钼矿 黄铁矿 分布率 累计分布率 分布率 累计分布率 1.17 1.1 1.1 1.2 1.5-1.17+0.83 2.5 3.6 2.9 4.1-0.83+0.59 3.2 6.8 3.4 7.5-0.59+0.42 4.3 11.1 4.1 11.6-0.42+0.30 6.4 17.5 5.7 17.3-0.30+0.21 9.2 26.7 7.6 24.9+0.21+0.15 12.6 39.3 13.7 38.6 0.150.105 15.6 54.9 14.7 53.5 0.1050.074 12.3 67.2 16.5 69.8 0.0740.052 11.5 78.7 13.4 83.2 0.0520.037 8.3 87.0 8.5 91.7 0.0370.026 6.5 93.5 4.3 96.0 0.0260.019 4.5 98.0 2.6 98.6 0.0190.010 1.5 99.5 1.0 99.6 0.010 0.5 100.0 0.4 100.0 由表 3-7 可以看出，在+0.037mm 级别时，辉钼矿和黄铁矿的累计分布率分别为 87.0%，91.7%，两者均属于中细粒嵌布分布。欲使矿石中的注：统计辉钼矿的粒度时，若辉钼矿的片径中夹有少量脉石（脉石的含量少于整个颗粒的 1/4），测量过程中则也定为一个辉钼矿。辉钼矿充分解离，应选择磨至 0.026mm 为宜。注：统计辉钼矿的粒度时，若辉钼矿的片径中夹有少量脉石（脉石的含量少于整个颗粒的 1/4），测量过程中则也定为一个辉钼矿。3.7 原矿筛析试验和解离度测定 为了考查入选矿石中辉钼矿各个粒级中分布情况及解离度情况，对磨矿细度-0.074mm 占 65%的磨矿产品进行筛析试验和解离度测定，结果列于表 3-8。表 3-8 原矿辉钼矿解离度测定结果（%）粒 级（mm）分布率 单 体 连 生 体 3/4 3/41/2 1/21/4 1/4+0.15 7.72 70.1 12.5 9.4 5.2 2.8-0.15+0.074 24.08 83.4 8.4 4.9 2.6 0.7-0.074+0.039 18.84 88.9 6.1 2.6 1.5 0.9-0.039+0.025 0.49 90.5 4.8 2.4 1.5 0.8-0.025 48.88 92.3 4.0 2.1 1.0 0.6 合 计 100.00 87.8 6.11 3.43 1.81 0.85 3.7 其他相关参数测定 3.7.1 原矿物理参数 矿藏石粒度为-3mm，矿样的堆比重为：1.714g/cm3，真比重为：2.54 g/cm3，堆积角：33.4。3.7.2 Bond 功指数的测定 3.7.2.1 功指数测定原理 标准 Bond 试验，功指数(Wib)是使用球磨机进行干式闭路磨矿，磨矿到循环负荷达到 250%时获得的。其计算公式如下：)11(906.4808082.023.01FPGPWbpib (3.1)式中：Wib球磨机功指数（kWh/t）；P1 试验筛孔尺寸（m）；Gbp 球磨机每一转新生成的试验筛孔以下粒级物料的重量（g）；P80 产品中 80%物料通过的粒度尺寸（m）；F80 给矿中 80%物料通过的粒度尺寸（m）；由标准 Bond 实验计算公式可以通过一系列的磨矿试验和粒度筛析计算出待测矿石的功指数，但是试验工作量比较大。另一种简单的功指数计算方法是根据磨矿功耗与功指数的关系，磨机的功耗 W：)1010(8080FPWWib (3.2)如果相同的功指数球磨机，转动相同的转数，消耗的能量相同，即)1010()1010(2,802,8021,801,801FPWFPWWibib (3.3)这种功指数的计算方法是以标准矿石为基础，通过待测矿石的一次磨矿试验，即可方便地计算出待测矿石的功指数 Wib2。3.7.2.2 Bond 球磨功指数与其他物理参数的关系（1）Bond 球磨功指数与 Hardgrove 可磨度指数的关系 F.C.Bond 提出，在一定 Hardgrove 可磨度 H 下，相当的 Bond 球磨功指数 Wib(kWh/t)为：91.0/480 HWib（2）Bond 球磨功指数与超声浸蚀速率常数的关系 印度的K.L.Narayana等人于1975年提出了Bond球磨功指数Wib与超声浸蚀速率常数 E 之间的关系：xibEKW/式中 K-常数（mg/min）；X-常数；当 E0.77 时，K=13.5，X=1.96。（3）Bond 球磨功指数与 7 种力学性质的关系 Yashima 等人通过对 30 种脆性物料的试验研究，于 1970 年提出了 Bond 球磨功指数 Wib（kWh/t）与密度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、脆性指数等 7 种力学性质的以下关系式：48.009.020.02115.035.015)1()(1056.1tcrtibRRBSYSW 式中 S抗拉强度（kg/cm2）；密度（kg/cm3）；Y1弹性模量（kg/cm2）；S原文未说明；Br脆性指数；1泊松比；Rc圆柱样品碎裂产品的比表面积率；Rt球形样品在低速压缩下碎裂产品的比表面积率。上式适用于莫氏硬度为 2.06.5 的脆性物料。虽然这一方法也可以用于推测 Bond 球磨功指数，但是这些力学性质的测定亦很繁琐。根据本关系的推断结果与实测值，7 种物料样品的相对误差为-3.76%14.89%，平均为 7.27%。3.7.2.3 矿石的功指数测定 1、实验准备 由于原矿已破碎至粒度为-3.36mm，混合均匀后缩分取 2kg 样品，首先用 1mm 的筛子对上述粒度-3.36mm 的 2kg 样品筛分，+1mm 样品用 1.7mm 的筛子进行筛分，-1mm 样品先用孔径 0.074mm 的筛子进行湿式筛分，+0.074mm 部分烘干，用套筛进行振动干式筛分，筛分时间为 10 分钟。得到功指数测定的给矿粒度分布，结果列于表 3-9和图 3-3。表 3-9 破碎产品粒度组成 粒级/mm 产率/%筛下累积/%-3.36+2.0 1.23 100.00-2.0+0.85 45.25 98.77 -0.85+0.425 1.77 53.53 -0.425+0.25 27.01 51.76 -0.25+0.18 3.35 24.75 -0.18+0.15 5.60 21.40 -0.15+0.074 5.90 15.80 -0.074+0.045 3.41 9.90 -0.045+0.037 1.06 6.49 -0.037 5.43 5.43 0.00.51.01.52.02.53.0020406080100筛下累积产率%粒径 图 3-3 破碎产品粒度分布 从表 3-9 用插值法可计算出功指数测定时给矿粒 F80=1.5207mm=1520.7m。2、实验设备（1）工作原理 与一般球磨机相同，将一定粒度和重量的物料放入球磨机内，球磨机内装入一定尺寸、一定数量和重量的钢球，在特定转数下进行干法磨矿，将产品筛分、称重，反复进行多次，在经计算得出磨矿功指数（kWh/t）。（2）主要技术参数 表 3-10 主要技术参数 序号 项 目 参 数 单位 备 注 1 筒体内径内长 305305 mm 2 筒体转数 700.5 r/min 3 电动机功率 0.75 kW 4 内装钢球重量 20.568 kg 5 内装钢球数量 直径 数量 个 钢球规格总数和总量不能变，各种钢球的个数可适当调整 38 25 个 32 39 个 25 60 个 22 68 个 19 93 个 6 给矿物料粒度 03.2 mm 7 一次加料体积 700 cm3 振实 8 重量 330 kg 9 外形尺寸（长宽高）15006301100 mm 3、矿石试验过程及功指数测定（1）首先称取 700cm3矿样得其重量为 1200g，由此可计算出矿样的堆比重为：1200/700=1.714g/cm3。测定期间功指数球磨机内必须保持 700cm3矿样。（2）计算预期产品量根据功指数概念，功指数是磨矿到循环负荷达到250%时获得的，得出预期产品量是 700cm3矿样质量的1/3.5。故本试验中预期产品量：1200/3.5=342.86 g 从表 3.1 可以求出给料中含有-74m 的产品量：12009.9%=118.8 g342.86g 由此可知被测矿样中达到产品粒度的物料含量小于预期产品量,可直接进行第一个循环的测定。4、测定步骤（1）该试验按照实际生产要求取试验筛孔：P1=74m，故 N1应设定为 200 转。（2）然后将钢球和 1200g 矿样加入 Bond 功指数球磨机内，进行第一个循环的测定，运转 200 转后磨机自动停止，将物料卸出，钢球仍送回球磨机内；用筛孔尺寸为 74m 的筛子筛出产品，计算每转新生成的产品量 Gbp(g/r)。转数给料中含有的产品量磨后总产品量 bpG (3.4)（3）为保持原始总负荷 700cm3不变，添加新物料到筛上产品中，用式(3.5)计算第二次磨矿所需转数，进行第二个循环的测定。bpG上一循环品量本循环给料中含有的产预期产品量转数 (3.5)（4）重复进行（3）的步骤，直到达到平衡为止,其测定流程见图 3.3。平衡标准根据最后三次循环中循环负荷和 Gbp值的允许误 差判断。循环负荷的允许误差为：循环负荷平均值为 250%5%；Gbp值的允许误差为：（最大值-最小值）/平均值3%。取最后三个循环的 Gbp值的平均值为 Gbp值。表 3-11 -74m 磨矿试验数据 循环次数 磨机转数 Mf/g Mp/g Mo/g Gbp/(g/r)循环负荷%1 200 118.80 332.63 213.83 1.0692 260.76 2 289 32.93 353.07 320.14 1.1078 239.88 3 278 34.95 378.44 343.49 1.2356 217.09 4 247 37.46 337.88 300.42 1.2163 255.16 5 254 33.45 328.5 295.05 1.1616 265.30 6 267 32.52 343.41 310.89 1.1644 249.44 7 265 33.99 338.82 304.83 1.1503 254.17 8 268 33.54 346.5 312.96 1.1677 246.32 表中：Mf给矿中-74m 筛下物料重量（g）；Mp磨矿产品中-74m 筛下物料重量（g）；Mo磨矿净生成-74m 筛下物料重量（g）；Gbp每一转所生成-74m 筛下物料重量（g）；从表 3-11 中可以看出第 6、7、8 次循环负荷分别为 249.44%、254.17%、246.32%，循环负荷平均值为 249.98%，误差为 0.02%；Gbp分别为 1.1644、1.1503、1.1677。平均 Gbp=（1.1644+1.1503+1.1677）/3=1.1608。那么 Gbp 值的误差为：（最大值-最小值）/平均值=（1.1677-1.1503）/1.1608=0.01499=1.499%Gbp 值的允许误差 3%。（5）筛析平衡后的产品 将第 6、7、8 次-74m 筛下产品混合均匀，用四分法取样 100g进行筛析，结果列于表 3-12，粒度曲线见图 3-4。表 3-12-74m 平衡后产品筛析粒度组成 粒级/mm 产率/%筛下累积/%-0.074+0.045 41.07 100.00-0.045+0.037 17.54 58.93-0.037+0.025 0.77 41.39-0.025 40.62 40.62 0.020.030.040.050.060.070.08405060708090100BA B 图 3-4-74m 筛下产品粒度分布 从表 3-12 用插值法计算出磨矿产物的粒度 P80=59.71m。将 P1=74m、Gbp=1.1608g、P80=59.71m、F80=1520.7m 代入式(3.3)求出 Bond 球磨功指数 Wib)11(906.4808082.023.01FPGPWbpib =15.5466kWh/t 3.7.3 原矿的相对可磨度测定 3.8 影响选矿的矿物学因素（1）目的矿物辉钼矿的嵌布粒度较小。在磨矿过程中，要使辉钼矿充分解离，至少要将矿石磨到 0.026mm 粒级，有利因素是辉钼矿和磁铁矿、黄铁矿主要呈散粒状分布而甚少与其他金属矿物接触嵌生，有利于他们与其他硫化物之间的分离；（2）辉钼矿硬度甚低，且具挠性，但辉钼矿却主要与石英、钾长石等坚硬矿石紧密共生，由于辉钼矿于石英硬度差异甚大，磨矿过程中可能导致辉钼矿过磨。由于辉钼矿具挠性，部分解离后的辉钼矿仍粘附于石英颗粒表面。（3）辉钼矿总体上与石英、钾长石等脉石矿物接触嵌生，呈大颗粒产出时，片径中夹有极细粒脉石或包裹有黄铁矿，进入到钼精矿的硫化物主要是这类未与辉钼矿解离的石英、钾长石、黄铁矿，且主要是这个因素影响了获得高品位的钼精矿。照片 1 辉钼矿（Mot）呈稀疏浸染状分布在脉石（G）中，短轴粒径约在 0.01mm 左右 光片，反光 照片 2 辉钼矿（Mot）呈稀疏浸染状分布在脉石（G）中，短轴粒径约在 0.01mm 左右 光片，反光 照片 3 辉钼矿（Mot）呈板状分布在脉石（G）中，短轴粒径约在 0.00mm 左右 光片，反光 照片 4 辉钼矿（Mot）呈集合体形式分布在脉石（G）中 光片，反光 照片 5 辉钼矿（Mot）呈集合体形式分布在脉石（G）中，颗粒之间有细粒脉石（G）分布 光片，反光 照片 6 辉钼矿（Mot）与脉石（G）呈条脉状分布 光片，反光 照片 7 辉钼矿（MoT）片径中夹有少量脉石（G）光片，反光 照片 8 辉钼矿（MoT）与脉石（G）层间分布 光片，反光 照片 9 辉钼矿（Mot）与黄铁矿（Py）连生，呈浸染状产出于脉石（G）中 光片，反光 照片 10 磁铁矿（Mag）呈星点状产出与脉石（G）中 光片，反光