氣態(tài)氮在外蒙古銅鉬選廠的應(yīng)用

1、氣態(tài)氮在額爾登內(nèi)特選礦廠銅-鉬礦石浮選過程中的應(yīng)用前景!甘巴特爾等摘要本文介紹了分選銅-鉬精礦的幾種最新方法。比較詳細地分析了降低分選回路中抑制劑用量的幾種可能途徑。著重探討了在浮選過程中應(yīng)用氣態(tài)氮的可能性。關(guān)鍵詞銅-鉬分離氣態(tài)氮應(yīng)用前景1斑巖型銅-鉬礦石浮選混合精礦分離的現(xiàn)代方法在20世紀60年代,從斑巖型銅-鉬礦石中副產(chǎn)回收的鉬,約占北美和南美地區(qū)鉬金屬總產(chǎn)量的30%,而目前這個數(shù)字已提高到75%。如今,當?shù)V石中的鉬品位達到0.01%以上時,世界上大多數(shù)選礦廠都要生產(chǎn)鉬精礦。而在烏茲別克斯坦的阿爾瑪累克銅選礦廠中,從鉬品位僅為0.004%的礦石中也生產(chǎn)出鉬精礦。由于世界銅市場目前的行市不太

2、有利,所以很多選礦企業(yè)現(xiàn)在只限于生產(chǎn)銅精礦。下面簡要介紹各個時期用于分離銅-鉬混合精礦的幾種主要方法。最初階段,從銅-鉬精礦中回收鉬最廣泛使用的方法就是熱處理法,特別是采用蒸汽加熱全部的礦漿,有時還往礦漿中充入空氣以創(chuàng)造氧化氣氛。在使用黃藥類捕收劑時,這一加熱過程的目的就在于破壞在銅、鐵等硫化礦物表面上的捕收劑,并且已被證明是非常有效的。在額爾登內(nèi)特采選公司的選礦廠中,已研制出一種采用這一方法的浮選工藝。選擇這一工藝是基于在蒙古人民共和國有著大量的煙煤和石灰?guī)r儲量。在額爾登內(nèi)特采選公司的這一工程項目中,包括了一個每小時大約生產(chǎn)400t蒸汽的供熱中心,以及在胡圖爾(X y T y鎮(zhèn)附近(距離額爾

3、登內(nèi)特市約170k m建一座石灰?guī)r-水泥廠。盡管在處理最初礦物成分的一些礦石時,這種方法的工藝效果是很好的,但費用卻特別高,采選公司每年在這道工序上就要耗費300多萬美元。此外,隨著以原生礦物形式存在的銅比例高于35%時,在采用黃藥進行浮選的工藝條件下,這些費用還會大大提高。目前在世界上任何一家選礦廠中,都不再采取對混合精礦進行加熱處理。在上一世紀的6070年代,基于利用很強的化學(xué)氧化劑(例如過氧化氫或次氯酸鈉,以分解呈氧化吸附在銅和鐵的硫化礦物表面上的捕收劑?，F(xiàn)在,對于在采礦工業(yè)部門使用高毒性含氰化合物的要求已更加嚴格了。目前最廣泛使用的方法就是用硫氫根離子(H S-產(chǎn)生的抑制作用。下面簡要

4、介紹在生產(chǎn)實踐中已得到應(yīng)用的幾種化合物。1.1硫化銨(N H42S在實施對使用氰化物加以限制以后,這種硫化銨試劑在過去10年間已成為美國眾多選礦廠中的一種主要藥劑。有些專家甚至認為它是一種最有效的抑制劑。在與硫化鈉(或硫氫化鈉配合使用時,能使抑制劑的用量降低75%,并使粗精礦中的鉬品位提高33.3%,鉬的作業(yè)回收率提高15%35%。但由于這種藥劑的價格很高,運輸問題也比較麻煩,并且還會釋放出討厭的氣味,所以這種試劑已停止使用了。1.2磷諾克斯試劑含磷的諾克斯試劑是一種五硫化二磷與氫氧化鈉的混合物,而砷諾克斯試劑(A n a m o lD,A s m o l M o l y l則是20%A s2

5、O3與N a2S的混合物。但出于生態(tài)方面考慮,這些化合物在20世紀70年代初就不再使用了。用于分離銅-鉬精礦的那些非傳統(tǒng)的新型抑制劑中,應(yīng)該提到的有以下幾種。1.3三硫代碳酸鈉這是一種在20世紀80年代中期研制和開發(fā)的抑制劑。它的作用機理是在硫化礦物表面生成類似于黃原酸鹽的絡(luò)合物。在p H6.5并有硫酸鋅存在的情況下,用硫酸處理混合精礦,隨后在加入抑制劑以前再使礦漿中和到p H7.8時,這種試劑在其用量大約僅為N a H S用量的20%的條件下,就能達到有效地進行操作。但尚未見到關(guān)于這種藥劑在工業(yè)生產(chǎn)中使用效果的報道。1.4有機抑制劑這類試劑乃是硫代氨基甲酸的衍生物,特別是O-乙基-N(P-磺

6、苯基氨基甲酸酯。已經(jīng)知道,在實驗室條件下用于處理很多礦床礦石(包括額爾登內(nèi)特礦床的浮選混合精礦樣品時,以及在哈薩克斯坦共和國的巴爾哈什選礦廠中對這類藥劑進行工業(yè)試驗時,都獲得了良好的結(jié)果。但這類藥劑沒能在工業(yè)生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。目前,分離銅-鉬精礦常用的一種主要方法,就是利用硫氫化鈉和硫化鈉。在這種情況下,起決定性的因素與其說是從經(jīng)濟方面,還不如說是出于工藝方面的考慮。20世紀70年代中期,美國立法不準將石油凈化處理過程中產(chǎn)出的含硫化物的產(chǎn)品直接排放到大氣中。這樣一來,很多使用氫氧化鈉的石油加工廠開始大量生產(chǎn)硫氫化鈉(N a H S,并能以很低的價格供應(yīng)給選礦廠,甚至還能以水溶液形式(避免了必

7、須先進行制備這道工序,直接提供給選礦廠。由于地理位置的原因,額爾登內(nèi)特采選公司實際上可通過很多途徑從中國市場上,以很低的價格獲得硫化鈉產(chǎn)品。自企業(yè)建成投產(chǎn)20年來,隨著采礦場(底部不斷探深,在額爾登埃因-奧沃礦床銅礦物的成分已發(fā)生變化。例如,礦床中以原生礦物(主要是黃銅礦C u F e S2形式存在的銅比例,已從20世紀80年代的11%15%提高到現(xiàn)在的35%40%,這就決定了將會繼續(xù)提高氧化蒸吹工序的費用。目前在世界的生產(chǎn)實踐中,已不再使用斑巖型銅礦石的浮選工藝,以獲取銅品位很低的銅-鉬-黃鐵礦精礦。只有蒙古的額爾登內(nèi)特采選公司和烏茲別克斯坦的阿爾瑪累克礦冶公司的選礦廠是例外。所有其他的生產(chǎn)

8、企業(yè),在混合浮選回路中都是使用對黃鐵礦有選擇性的捕收劑、浮選柱浮選、以及粗精礦和中礦的再磨-再浮選的擴展工藝流程,這樣就能確保在混合精礦中達到合格(27%32%的銅品位。在20002001年,額爾登內(nèi)特選礦廠實現(xiàn)了向著所謂的無蒸煮的混合-優(yōu)先浮選工藝的轉(zhuǎn)變過程。用美國生產(chǎn)的S-730G替代丁基黃藥,這乃是一種乙基辛基硫化物、乙二醇丙烯酯和烷基二硫代磷酸鹽的混合物。后來又換成一種類似的由俄羅斯生產(chǎn)的,被稱之為“e p a&(3206”的捕收劑。取消了混合精礦的氧化蒸煮工序,并通過用硫化鈉處理經(jīng)濃縮后的銅-鉬精礦,實現(xiàn)了在鉬浮選以前的抑制銅礦物。但這時藥劑的用量卻從1999年的0.296k g/t

9、礦石提高到0.565k g/t礦石。雖然改用新工藝后,在2001年由于減少了輔助材料、電和熱能的費用而節(jié)省了大約180萬美元,并就這一點來說新工藝基本上還算是經(jīng)濟有效的,但2001年支付的硫化鈉費用卻占了全廠總支出的3.5%,或者說當年支付了超過250萬美元的硫化鈉費用。2在分離銅-鉬礦物時減少硫化鈉耗量的方法如上所述,基于用硫化物-硫氰化物離子從銅礦物和黃鐵礦表面上除去捕收劑的分離工藝,其優(yōu)點是有可能獲得很高的工藝指標,但必須使它們在礦漿中保持一定的濃度。同時,硫化物離子還會被空氣中的氧氣迅速地氧化,導(dǎo)致藥劑的非生產(chǎn)性消耗。下面介紹幾種能降低礦漿中所需硫化物離子濃度的方法。2.1礦漿預(yù)熱提高

10、礦漿溫度時就能大大降低氧在水中的溶解度。在很多生產(chǎn)企業(yè)中(例如在烏茲別克斯坦的納杰日金冶煉廠,都采用了所謂的“蒸汽”浮選工藝,就是往所有使用的浮選槽中通入蒸汽。在額爾登內(nèi)特選礦廠中,則是在鉬粗選以前一次性地在攪拌槽中使礦漿預(yù)熱到60。這一方法的特點是生產(chǎn)費用和基本建設(shè)費用都很高,并且還會惡化操作人員的勞動條件。實際上,在世界的生產(chǎn)實踐中已不再使用這一方法。2001年投產(chǎn)的年處理1000萬t礦石的額爾登內(nèi)特選礦廠的第一個雙排系列2.2改進鉬浮選回路的工藝制度在處理能力為3萬t/d的美國雙峰選礦廠中,主要處理的是含有0.7%C u和0.024%M o的黃銅礦礦石,每天產(chǎn)出1050t含有27%C u

11、和0.6%M o 的混合精礦。由于采取以下一些工藝措施,已使抑制劑(N a H S與N H42S的混合物的耗量降到8.4 k g/t; 1浮選給礦濃度從52%提高到62%;2分步地加入抑制劑:將它分別加入到給料中、加在粗選過程的中期和加到每臺精選槽中;3在粗選和精選作業(yè)中實施控制礦漿的氧化-還原電位。4將一段精選的尾礦給入銅精礦中。在加拿大直布羅陀礦業(yè)公司的選礦廠中,采取對混合精礦進行長時間(6h的攪拌,隨后再用硫酸(3k g/t處理礦漿使p H達到8,以消除過度的起泡作用和提高泡沫產(chǎn)品的品位。2.3使用阻氧化劑不久前,俄羅斯的米哈諾布爾選礦設(shè)計研究院研究過使用某些化學(xué)物質(zhì)氧吸收劑,特別是那些

12、與血紅素的成分相似的物質(zhì)作為浮選劑。在35的溫度和0.7M P a的壓力下,加熱到95時將它加入進去,C ab k O MH就能吸收氧(達到占總量的41%。與此同時,還探索過一些在礦漿中對氧化過程能起催化作用的化學(xué)性質(zhì)。在實驗室條件下試驗研究過50多種作為金屬防腐劑使用的阻氧化劑、血液和其他生物組織的保藏劑。在蒸餾水中并進行充氣的條件下,在銅-鉬礦石礦漿中研究了各種化合物對硫化物離子氧化動力學(xué)的影響,并在對礦漿預(yù)熱后進行了浮選試驗。試驗過芳香胺和脂肪胺、酚類、氨基苯酚、氨基碳酸、醇類、含硫有機化合物等化學(xué)物質(zhì)。使用上述化合物進行的浮選試驗表明,在硫化鈉用量減少三分之一的條件下,銅-鉬精礦的分選

13、指標還得到了提高。在實驗室試驗中已經(jīng)確定,應(yīng)用阻氧化劑就不需要再加熱礦漿。在亞美尼亞共和國的阿加拉克銅-鉬公司中,在1990年已進行過使用阻氧化劑的工業(yè)試驗。在硫化鈉用量降低一半和加入3g/t阻氧化劑的條件下,使分選指標得到了提高。雖然這種試劑已能投入使用,但由于一些客觀原因這項工作已被停頓了。然而,一些工藝設(shè)計人員認為,肯定可以尋找到幾種抑制劑,它們不僅能阻止藥劑的氧化,而且還能影響到各種浮選回路中礦物表面的狀態(tài)。這些抑制劑除了能減緩氧化作用以外,還能減緩其他的化學(xué)反應(yīng)過程。例如,能選擇性地減慢任何一種藥劑與其中的一種礦物的相互作用。但是,要查明這些可能性還需安排一些基礎(chǔ)性的研究工作,包括使

14、用一些現(xiàn)代化的方法與儀器。試驗研究抑制水中的和在界面上的化合物的氧化過程機理。3應(yīng)用氣態(tài)氮提高硫化礦石的浮選指標關(guān)于在浮選過程中應(yīng)用氣態(tài)氮的第一批試驗,早在戰(zhàn)爭年代就已開始。后來在俄羅斯的選礦設(shè)計研究院、有色金屬研究所、礦業(yè)研究所,都在繼續(xù)堅持這項研究。盡管已取得了很有成效的結(jié)果,但這些工藝仍然沒能超出實驗室試驗的范圍。同時,美國的DFD e l a n e e m于20世紀70年代初在美國和英國,都取得了應(yīng)用氣態(tài)氮浮選分離鉬與其他硫化礦物工藝的專利。在20世紀80年代發(fā)表了很多論文,介紹了國外一些大型選礦廠在氮氣介質(zhì)中進行浮選的結(jié)果,如在秘魯?shù)膸彀⒑赡?、加拿大的直布羅陀、智利的丘基卡馬塔、美

15、國的雙峰和奇諾等選礦廠。現(xiàn)在,發(fā)達國家的所有銅-鉬選礦廠都是使用氣態(tài)氮。在前蘇聯(lián),長期以來這一工藝在巴爾哈什銅業(yè)公司和諾里斯克礦冶公司都已得到工業(yè)應(yīng)用。有些選礦廠已在鉬分選車間建設(shè)了氮氣站,并將氮氣沿著管道直接泵送到浮選槽的空氣集氣管中。在很多情況下N a H S的耗量至少可降低70%。進一步的研究表明,在靠近選礦廠的地方產(chǎn)生氮氣,比起將它以液體形式輸送更為有利。作為一個實例,下面對美國肯尼柯特銅業(yè)公司選礦廠的生產(chǎn)情況作一比較詳細的介紹。該廠2001年的礦石處理能力為13.6萬t/d,礦石中含有0.5%C u和0.08%M o。混合精礦在兩臺直徑為50 m的濃縮機中濃縮以后,進入3臺安裝著攪拌

16、器的接觸槽中(每臺容積為470m3。在其中的第二臺中加入4.50k g N a H S/t精礦。鉬粗選作業(yè)的裝料量約為180t/h,在粗選過程的始端加入90g/t柴油和M I B C。N a H S是根據(jù)礦漿流量計自動地按配加量給入的。以往在選礦廠中采取對混合精礦進行加熱處理。自1988年起,在鉬粗選的浮選槽的空氣集氣管中通入氣態(tài)氮,這樣就能使N a H S的消耗量減少一半。沒有使用任何預(yù)防措施和排氣裝置。在這段時間內(nèi)也沒發(fā)現(xiàn)一次與使用氮氣有關(guān)的重大事故。氣態(tài)氮的消耗量約為60m3/m i n。氮氣是由一套瑞士產(chǎn)的“A t l a cC o p c o”牌號的專用設(shè)備生產(chǎn)的。壓縮機房的占地面積

17、約為100m2。9000m3容積的備用氮氣貯藏庫(大約可供浮選車間操作8h安置在露天場地上。該廠有著一個特別擴展的鉬精礦精選流程,粗精礦與中礦在兩臺塔磨機中再磨、間斷地焙燒精礦以除去浮選藥劑、在酸性介質(zhì)中浮選分離脈石礦物、最終精礦在強磁場中磁選,或是用氰化鈉浸出殘留的銅。在浮選工序中使用了直徑從0.9到2.1m,高度從9到12m的浮選柱。在有些選礦廠中使用了特殊結(jié)構(gòu)的密閉的浮選機,上面有幾個小窗口(觀察孔供觀測浮選過程進展情況。發(fā)現(xiàn)了一個很有意義的情況:在粗選以前在N a H S的配加量減少的情況下,氣體的消耗量減少了一半。硫化物離子在礦漿中能與空氣中的氧結(jié)合。而在密閉以后就能防止空氣進入浮選

18、槽中。下表列舉了氣態(tài)氮在幾家選礦廠工業(yè)生產(chǎn)條件下的應(yīng)用實例。氣態(tài)氮在幾家選礦廠的實用實例選礦廠處理能力/萬td-1礦石品位/%C u M o充氮的浮選槽教目節(jié)省的抑制劑數(shù)量k gt-1托克凡帕拉(秘魯4.410.289臺;容積2.8m33埃爾、索爾達多(智利3.710.0311臺;容積1.7m33-4安地那(智利2.01.60.18臺;容積8.5m33.5在海拔4000m的秘魯托克凡帕拉選礦廠中,使用的是從外地運來的液氮。在維姆柯型機械浮選機采取密閉措施前的幾年,由于必須建設(shè)專用的氮氣站而沒能使用氣態(tài)氮。浮選時只能往槽子中加入少量的液氮。1989年,俄羅斯米哈諾布爾選礦設(shè)計研究院的礦山機械設(shè)計

19、所,建造了一臺以M e X a H O p-5型機械浮選機為基礎(chǔ)的,帶一個除氣器的密閉型浮選機。這臺浮選機已在亞美尼亞的卡扎蘭選礦廠的兩個銅-鉬分選系列的一個中成功地進行過試驗。在使用初期就使硫化鈉耗量降低30%,并證實了這臺樣機的基本結(jié)構(gòu)方案的正確性。在索爾斯克和日列肯鉬公司安裝20臺這種類型的浮選機以后,每年就能使這兩家公司硫化鈉用量減少3000t以上。但遺憾的是,當時的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)缺乏遠見,沒能采納俄羅斯選礦設(shè)計研究院的建議。必須指出,近年來有些企業(yè)更喜歡將氣態(tài)氮加入到壓氣式機械攪拌浮選機的空氣集氣管中。顯然,這是由于在密閉槽中操作時的運行費用,超過了為生產(chǎn)增加數(shù)量的氣體所需的費用。氣態(tài)氮的純度有著重要的意義。在低溫設(shè)備中獲得的氣體,含有99.5%99.99%氮。M A.P e ,e p H試驗過各種氣體的混合物,考查它們對N a H S耗量的影響情況。已經(jīng)查明,空氣的數(shù)量不應(yīng)超過2.53.5%。根據(jù)俄羅斯選礦設(shè)計研究院的