利用气溶胶浮选技术提高某铜钼矿混合浮选钼回收率

D0L:10.13374.issn1001-053x.2012.09.003 第34卷第9期 北京科技大学学报 Vol.34 No.9 2012年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2012 利用气溶胶浮选技术提高某铜钼矿混合浮选钼回收率 徐涛 孙春宝网 米丽平阎志强罗盛康 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:suncb(@usth.cd.cm 摘要以煤油作为辉钼矿的主要捕收剂，以气溶胶形式进行加药，进行了煤油用量实验、浮选时间实验H值和磨矿细度影 响实验，研究采用气溶胶浮选技术提高某铜钼矿钼回收率。气溶胶浮选技术可使铜钼混合浮选阶段钼回收率提高3%，且浮 选时间缩短20%左右：在相同的回收率下，气溶胶浮选法使用的煤油用量可节省40%：气溶胶浮选的最佳磨矿细度为0.074 mm占65%，浮选矿浆最佳pH值为9.与传统浮选工艺相比，气溶胶浮选技术具有浮选效率高、药剂用量少等特点，在低品位 难选矿石浮选方面具有一定优势. 关键词铜钼矿石处理：气溶胶：浮选：回收率 分类号TD952 Improving molybdenum recovery in copper-molybdenum roughing by aerosol flotation technology XU Tao,SUN Chun-bao,MI Li-ping,YAN Zhi-qiang,LUO Sheng-kang School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:suncb@ustb.edu.cn ABSTRACT Aerosol flotation technology was used to improve the molybdenum recovery of some copper-molybdenum ores.In the flo- tation process,kerosene,a primary collector for molybdenum,was added into the pulp in an aerosol form.Kerosene dosage test,flota- tion speed test,and the influence tests of pH values and grinding fineness on the aerosol flotation process were carried out.It is found that the molybdenum recovery of copper-molybdenum bulk flotation phase increases by 3%and the flotation time shortens by 20%.At the same molybdenum recovery the dosage of kerosene decreases by 40%.The best grinding fineness for aerosol flotation is that parti- cles of 0.074 mm in size account for 65%,and the optimum pH value of the pulp is 9.Compared with traditional flotation,aerosol flotation technology can decrease the dosage of reagents and accelerate the flotation speed,showing more advantages for low-grade refractory ores. KEY WORDS copper molybdenum ore treatment:aerosols:flotation;recovery 某铜钼选矿厂在原矿磨矿细度-200目(0.074 造，钼的技术指标仍不理想，说明通过常规的浮选工 mm)占65%条件下，采用“一粗、三扫、三精”的铜钼 艺来提高钼的回收率存在很大的困难，必须对常规 混合浮选流程，获取铜钼混合精矿，然后采用抑铜浮 的浮选工艺进行改进，从浮选的最初端，即混合粗选 钼的分离方法，分别获得铜、钼精矿.目前，选厂铜 阶段，对钼进行强化浮选，以提高钼的回收率. 精矿生产指标较好，但钼精矿回收率很低：经流程考 气溶胶是指固体微粒或（和）液体微粒悬浮于 察，发现在铜钼混合浮选阶段，钼的回收率较低，使 气体介质中所形成的多相分散体系·).这个分散 得该厂不得不暂时放弃钼精矿生产，而以生产含钼 体系必须由两部分组成：一是被悬浮的微粒物，即分 量较高的铜精矿为主，这大大降低了选厂的经济效 散相：二是承载微粒物的气体，即分散介质.所以， 益.因此，如何提高钼的回收率，是企业亟需解决的 气溶胶是包含分散相（微粒物）和分散介质（气体） 难题. 二者在内的统一的整体)。气溶胶浮选-@可简 选厂自投产运行以来，虽经多次调试和技术改 单理解为：将浮选所需的药剂（如起泡剂、捕收剂或 收稿日期：201108-26

第 34 卷 第 9 期 2012 年 9 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 9 Sep． 2012 利用气溶胶浮选技术提高某铜钼矿混合浮选钼回收率 徐 涛 孙春宝 米丽平 阎志强 罗盛康 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: suncb@ ustb． edu． cn 摘 要 以煤油作为辉钼矿的主要捕收剂，以气溶胶形式进行加药，进行了煤油用量实验、浮选时间实验、pH 值和磨矿细度影 响实验，研究采用气溶胶浮选技术提高某铜钼矿钼回收率． 气溶胶浮选技术可使铜钼混合浮选阶段钼回收率提高 3% ，且浮 选时间缩短 20% 左右; 在相同的回收率下，气溶胶浮选法使用的煤油用量可节省 40% ; 气溶胶浮选的最佳磨矿细度为 0. 074 mm 占 65% ，浮选矿浆最佳 pH 值为 9． 与传统浮选工艺相比，气溶胶浮选技术具有浮选效率高、药剂用量少等特点，在低品位 难选矿石浮选方面具有一定优势． 关键词 铜钼矿石处理; 气溶胶; 浮选; 回收率 分类号 TD952 Improving molybdenum recovery in copper-molybdenum roughing by aerosol flotation technology XU Tao，SUN Chun-bao ，MI Li-ping，YAN Zhi-qiang，LUO Sheng-kang School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: suncb@ ustb． edu． cn ABSTRACT Aerosol flotation technology was used to improve the molybdenum recovery of some copper-molybdenum ores． In the flo￾tation process，kerosene，a primary collector for molybdenum，was added into the pulp in an aerosol form． Kerosene dosage test，flota￾tion speed test，and the influence tests of pH values and grinding fineness on the aerosol flotation process were carried out． It is found that the molybdenum recovery of copper-molybdenum bulk flotation phase increases by 3% and the flotation time shortens by 20% ． At the same molybdenum recovery the dosage of kerosene decreases by 40% ． The best grinding fineness for aerosol flotation is that parti￾cles of 0. 074 mm in size account for 65%，and the optimum pH value of the pulp is 9． Compared with traditional flotation，aerosol flotation technology can decrease the dosage of reagents and accelerate the flotation speed，showing more advantages for low-grade refractory ores． KEY WORDS copper molybdenum ore treatment; aerosols; flotation; recovery 收稿日期: 2011--08--26 某铜钼选矿厂在原矿磨矿细度 － 200 目( 0. 074 mm) 占 65% 条件下，采用“一粗、三扫、三精”的铜钼 混合浮选流程，获取铜钼混合精矿，然后采用抑铜浮 钼的分离方法，分别获得铜、钼精矿． 目前，选厂铜 精矿生产指标较好，但钼精矿回收率很低; 经流程考 察，发现在铜钼混合浮选阶段，钼的回收率较低，使 得该厂不得不暂时放弃钼精矿生产，而以生产含钼 量较高的铜精矿为主，这大大降低了选厂的经济效 益． 因此，如何提高钼的回收率，是企业亟需解决的 难题． 选厂自投产运行以来，虽经多次调试和技术改 造，钼的技术指标仍不理想，说明通过常规的浮选工 艺来提高钼的回收率存在很大的困难，必须对常规 的浮选工艺进行改进，从浮选的最初端，即混合粗选 阶段，对钼进行强化浮选，以提高钼的回收率． 气溶胶是指固体微粒或( 和) 液体微粒悬浮于 气体介质中所形成的多相分散体系［1--3］． 这个分散 体系必须由两部分组成: 一是被悬浮的微粒物，即分 散相; 二是承载微粒物的气体，即分散介质． 所以， 气溶胶是包含分散相( 微粒物) 和分散介质( 气体) 二者在内的统一的整体［4--8］． 气溶胶浮选［9--10］可简 单理解为: 将浮选所需的药剂( 如起泡剂、捕收剂或 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.09.003

第9期 徐涛等：利用气溶胶浮选技术提高某铜钼矿混合浮选钼回收率 ·983· 其他药剂)与空气或其他气体，呈气溶胶状态注人 总体来讲，对于钼元素的回收，该铜钼矿石属于 浮选过程中.其中，气相介质一般为空气。实际上， 低品位、氧化率较高的难选矿石. 气溶胶浮选应用的是气溶胶加药技术.这种加药方 式可使浮选药剂充分分散，具有提高药剂作用效果、 2实验装置与方法 加快浮选速度、减少药剂消耗量以及提高浮选指标 2.1实验装置 等优点.据有关资料1-介绍，应用本法可改善硫 本实验采用的气溶胶浮选试验系统如图1所 化矿石、氧化矿石及难选复杂矿石的浮选效果，并可 示.气溶胶发生装置是由超声波加湿器（型号：YC- 扩大选矿的应用范围. E310B)改装而成的，以适合小型实验使用.超声波 本文从浮选的基本原理入手，通过改进传统加 雾化原理为：利用电子高频震荡，通过雾化片的高频 药方式，尝试采用气溶胶浮选技术来强化铜钼混合 谐振，使液体表面隆起，在隆起的液面周围发生空化 粗选过程 作用，使液体粉碎成微粒，再用动力风源将其吹出便 形成气溶胶 1 原矿分析 1.1矿石的矿物组成情况 对现场采取的有代表性矿样，经显微镜下矿物 超声波 鉴定和X射线衍射分析，发现矿石中的矿物组成较 雾化器 为复杂，其中铜、钼和硫等元素主要以独立矿物存 在.铜的独立矿物较多，有黄铜矿、斑铜矿、蓝辉铜 矿、铜蓝和砷黝铜矿；钼的独立矿物主要为辉钼矿； 硫的独立矿物为黄铁矿.脉石矿物主要为石英、白 图1气溶胶浮选系统 云母、长石、伊利石和高岭石等，石英是含量最高的 Fig.1 Aerosol flotation device 脉石矿物. 1.2矿石的化学多元素分析 实验过程中使用了煤油超声波被雾化微粒发生 矿石的化学多元素分析结果见表1.化验结果 器、pH计、LAP-321型气溶胶粒径谱仪、电子分析 表明：矿石中铜品位相对较高，为0.38%；钼的品位 天平以及实验室型浮选机等 较低，为0.01%；矿石中除铜、钼和硫等有价元素 2.2实验流程、药剂制度 外，其他可以综合利用的元素含量都很低：矿石中还 实验采用的浮选流程和药剂制度如图2所示 含有少量有害元素砷. 原矿 表1矿石的主要化学成分（质量分数） 石灰：1500g Table 1 Main chemical composition of the ore % -200目占65% 磨矿 Mo Cu S Fe Pb Zn As C 煤汕（气溶胶形式加入） 0.010.382.062.380.0130.0170.0170.088 2 min Pi-053:10g SiO2 Al2O3 Cao Mgo K2O Na2O Au Ag' 钥友：5g 2号油：20g1 71.3513.350.160.310.87 0.310.0352.90 2 min 混合粗选 注：Au、Ag含量单位为gtl 5 min 1.3矿石中钼的物相分析 钼的物相分析结果见表2.分析结果表明，钼大部 混合精 尾矿 分赋存在硫化钼中，钼的氧化率较高，为10.00%. 图2浮选流程 表2钼的物相分析结果 Fig.2 Flotation flowchart Table 2 Results of molybdenum phase analysis % 在浮选流程中，煤油为钼的主要捕收剂，煤油 相别 质量分数 占有率 以气溶胶的形式加入到矿浆中，其他药剂以常规 疏化钼 0.009 90.00 方法添加.为了与传统浮选加药方式进行对比，气 氧化钼 0.001 10.00 溶胶药剂加药时间为2min.实验前，对超声波雾 总钼 0.01 100.00 化器的各功率档位下，2min时间产生的煤油雾化

第 9 期 徐 涛等: 利用气溶胶浮选技术提高某铜钼矿混合浮选钼回收率 其他药剂) 与空气或其他气体，呈气溶胶状态注人 浮选过程中． 其中，气相介质一般为空气． 实际上， 气溶胶浮选应用的是气溶胶加药技术． 这种加药方 式可使浮选药剂充分分散，具有提高药剂作用效果、 加快浮选速度、减少药剂消耗量以及提高浮选指标 等优点． 据有关资料［11--15］介绍，应用本法可改善硫 化矿石、氧化矿石及难选复杂矿石的浮选效果，并可 扩大选矿的应用范围． 本文从浮选的基本原理入手，通过改进传统加 药方式，尝试采用气溶胶浮选技术来强化铜钼混合 粗选过程． 1 原矿分析 1. 1 矿石的矿物组成情况 对现场采取的有代表性矿样，经显微镜下矿物 鉴定和 X 射线衍射分析，发现矿石中的矿物组成较 为复杂，其中铜、钼和硫等元素主要以独立矿物存 在． 铜的独立矿物较多，有黄铜矿、斑铜矿、蓝辉铜 矿、铜蓝和砷黝铜矿; 钼的独立矿物主要为辉钼矿; 硫的独立矿物为黄铁矿． 脉石矿物主要为石英、白 云母、长石、伊利石和高岭石等，石英是含量最高的 脉石矿物． 1. 2 矿石的化学多元素分析 矿石的化学多元素分析结果见表 1． 化验结果 表明: 矿石中铜品位相对较高，为 0. 38% ; 钼的品位 较低，为 0. 01% ; 矿石中除铜、钼和硫等有价元素 外，其他可以综合利用的元素含量都很低; 矿石中还 含有少量有害元素砷． 表 1 矿石的主要化学成分( 质量分数) Table 1 Main chemical composition of the ore % Mo Cu S Fe Pb Zn As C 0. 01 0. 38 2. 06 2. 38 0. 013 0. 017 0. 017 0. 088 SiO2 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O Au* Ag* 71. 35 13. 35 0. 16 0. 31 0. 87 0. 31 0. 035 2. 90 注: * Au、Ag 含量单位为 g·t － 1 ． 1. 3 矿石中钼的物相分析 钼的物相分析结果见表2． 分析结果表明，钼大部 分赋存在硫化钼中，钼的氧化率较高，为10. 00%． 表 2 钼的物相分析结果 Table 2 Results of molybdenum phase analysis % 相别 质量分数 占有率 硫化钼 0. 009 90. 00 氧化钼 0. 001 10. 00 总钼 0. 01 100. 00 总体来讲，对于钼元素的回收，该铜钼矿石属于 低品位、氧化率较高的难选矿石． 2 实验装置与方法 2. 1 实验装置 本实验采用的气溶胶浮选试验系统如图 1 所 示． 气溶胶发生装置是由超声波加湿器( 型号: YC-- E310B) 改装而成的，以适合小型实验使用． 超声波 雾化原理为: 利用电子高频震荡，通过雾化片的高频 谐振，使液体表面隆起，在隆起的液面周围发生空化 作用，使液体粉碎成微粒，再用动力风源将其吹出便 形成气溶胶． 图 1 气溶胶浮选系统 Fig． 1 Aerosol flotation device 实验过程中使用了煤油超声波雾化微粒发生 器、pH 计、LAP--321 型气溶胶粒径谱仪、电子分析 天平以及实验室型浮选机等． 2. 2 实验流程、药剂制度 实验采用的浮选流程和药剂制度如图 2 所示． 图 2 浮选流程 Fig． 2 Flotation flowchart 在浮选流程中，煤油为钼的主要捕收剂，煤油 以气溶胶的形式加入到矿浆中，其他药剂以常规 方法添加． 为了与传统浮选加药方式进行对比，气 溶胶药剂加药时间为 2 min． 实验前，对超声波雾 化器的各功率档位下，2 min 时间产生的煤油雾化 ·983·

·984· 北京科技大学学报 第34卷 量进行了标定，最终通过控制雾化器功率来控制 从图3中分析可知，经超声波雾化得到的煤油 气溶胶药剂加入量.气溶胶药剂是通过浮选机的 颗粒粒径范围为0.3~20um,其中直径在1.8和 充气管道，利用叶轮旋转产生的自吸力进入矿浆 5um附近的粒子分布最多，另有很少部分颗粒粒径 中的. 达到20m以上.气溶胶颗粒粒径范围为10-3~ 2.3煤油雾化颗粒粒径分析 102μm,煤油超声波雾化微粒在该范围内，因此煤油 在洁净间，使用LAP一321型气溶胶粒径谱仪对 超声波雾化微粒应具备气溶胶微粒的沉降、扩散和 超声波雾化煤油颗粒粒径进行测量，煤油颗粒的粒 热运动以及荷电等普遍特性.这些特性的存在对于 径分布如图3所示. 煤油与矿物表面作用是有利的. 50000 2x10 1×105 5x10 2x10 40000 3618 20000 30000 20000 1) .521 0.2 0.5 5 10 20 颗粒粒径um 图3煤油颗粒粒径分布 Fig.3 Distribution of kerosene partical size 3实验结果及分析 0.45 本实验是在原浮选流程及药剂制度的基础上， 0.40 将煤油以气溶胶的形式进行加药，通过控制煤油加 45 药量及浮选时间，以浮选指标为判定依据，来考察气 ·品位（气溶胶） 日同收率（气溶胶〉 溶胶浮选技术对于铜钼混合粗选过程影响情况，并 0.25 ·一品位（普通） 。回收率（普通） 研究了矿浆pH值及磨矿细度对气溶胶浮选过程的 0.20 影响情况. 0 30 5060 70 煤汕用量gt) 3.1煤油用量 图4煤油用量实验结果 改变煤油用量为20、36、45、60和80gt-1,进行 Fig.4 Results of kerosene dosage test 气溶胶浮选实验研究，并与传统加药方式对比，考察 气溶胶浮选下煤油用量情况和对粗精矿中钼指标的 用量仅为36gt时得到的钼回收率(50.35%)己 影响情况，所得结果如图4所示 与普通浮选法最佳煤油用量60g·t·时得到的钼回 由图4分析可知：在整个实验中，气溶胶浮选得 收率相当，可推算在相同的回收率下，煤油用量可节 到的粗精矿钼品位均略低于普通浮选法；而钼回收 省40%左右.实验结果表明，气溶胶加药方式使煤 率方面，随着煤油用量的增加，两种方法得到的钼回 油捕收性能得到了强化. 收率均呈上升趋势，气溶胶浮选法对应的钼回收率 3.2浮选速度 均高于普通浮选法，即在煤油用量相同的条件下，气 在煤油用量为60gt1条件下，研究气溶胶加药 溶胶浮选法得到的回收率比普通浮选法高3%~ 方式对浮选速度的影响情况，并与传统加药方式进 6%.两种方法对应的煤油最佳用量均为60g·t, 行对比.实验采用分批刮泡的方法，考察不同浮选 此时气溶胶浮选得到的钼回收率为52.47%，传统 时间得到的粗精矿中钼品位和回收率情况，所得结 浮选方法得到的钼回收率为49.35%，气溶胶浮选 果如图5所示 法钼回收率增加约3%.另外，气溶胶浮选法中煤油 由图5分析可知，随着浮选时间的增加，气溶胶

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 量进行了标定，最终通过控制雾化器功率来控制 气溶胶药剂加入量． 气溶胶药剂是通过浮选机的 充气管道，利用叶轮旋转产生的自吸力进入矿浆 中的． 2. 3 煤油雾化颗粒粒径分析 在洁净间，使用 LAP--321 型气溶胶粒径谱仪对 超声波雾化煤油颗粒粒径进行测量，煤油颗粒的粒 径分布如图 3 所示． 从图 3 中分析可知，经超声波雾化得到的煤油 颗粒粒径范围为 0. 3 ～ 20 μm，其中直径在 1. 8 和 5 μm 附近的粒子分布最多，另有很少部分颗粒粒径 达到 20 μm 以上． 气溶胶颗粒粒径范围为 10 － 3 ～ 102 μm，煤油超声波雾化微粒在该范围内，因此煤油 超声波雾化微粒应具备气溶胶微粒的沉降、扩散和 热运动以及荷电等普遍特性． 这些特性的存在对于 煤油与矿物表面作用是有利的． 图 3 煤油颗粒粒径分布 Fig． 3 Distribution of kerosene partical size 3 实验结果及分析 本实验是在原浮选流程及药剂制度的基础上， 将煤油以气溶胶的形式进行加药，通过控制煤油加 药量及浮选时间，以浮选指标为判定依据，来考察气 溶胶浮选技术对于铜钼混合粗选过程影响情况，并 研究了矿浆 pH 值及磨矿细度对气溶胶浮选过程的 影响情况． 3. 1 煤油用量 改变煤油用量为 20、36、45、60 和 80 g·t － 1 ，进行 气溶胶浮选实验研究，并与传统加药方式对比，考察 气溶胶浮选下煤油用量情况和对粗精矿中钼指标的 影响情况，所得结果如图 4 所示． 由图 4 分析可知: 在整个实验中，气溶胶浮选得 到的粗精矿钼品位均略低于普通浮选法; 而钼回收 率方面，随着煤油用量的增加，两种方法得到的钼回 收率均呈上升趋势，气溶胶浮选法对应的钼回收率 均高于普通浮选法，即在煤油用量相同的条件下，气 溶胶浮选法得到的回收率比普通浮选法高 3% ～ 6% ． 两种方法对应的煤油最佳用量均为 60 g·t － 1 ， 此时气溶胶浮选得到的钼回收率为 52. 47% ，传统 浮选方法得到的钼回收率为 49. 35% ，气溶胶浮选 法钼回收率增加约 3% ． 另外，气溶胶浮选法中煤油 图 4 煤油用量实验结果 Fig． 4 Results of kerosene dosage test 用量仅为 36 g·t － 1 时得到的钼回收率( 50. 35% ) 已 与普通浮选法最佳煤油用量 60 g·t － 1 时得到的钼回 收率相当，可推算在相同的回收率下，煤油用量可节 省 40% 左右． 实验结果表明，气溶胶加药方式使煤 油捕收性能得到了强化． 3. 2 浮选速度 在煤油用量为60 g·t － 1 条件下，研究气溶胶加药 方式对浮选速度的影响情况，并与传统加药方式进 行对比． 实验采用分批刮泡的方法，考察不同浮选 时间得到的粗精矿中钼品位和回收率情况，所得结 果如图 5 所示． 由图 5 分析可知，随着浮选时间的增加，气溶胶 ·984·

第9期 徐涛等：利用气溶胶浮选技术提高某铜钼矿混合浮选钼回收率 ·985· 0.65 55 0.45 60 ·品位（气溶胶） 地50g 0.40 0.551 日回收率（气溶胶） 50 总 0.35 0.45 40量 30 ◆ 0.35 本品位 20 品位（普通） 一回收率 0.25 。-回收率（普通） 0.15 3 4 530 62 6466687072 74 0 浮选时间min -200日所占比例% 图5浮选速度实验结果 图7磨矿细度影响实验结果 Fig.5 Results of flotation speed test Fig.7 Results of grinding fineness influence test 浮选得到的粗精矿中钼品位逐渐降低，钼回收率逐 75% 渐上升，浮选4min后回收率基本不变，在整个浮选 由图7分析可知：随着矿浆颗粒粒度越来越细， 过程中气溶胶法得到的钼回收率均高于普通法.整 粗精矿中钼的品位平缓增加：钼回收率先小幅度增 体上来看，气溶胶法浮选4min得到的钼回收率为 加，磨矿细度增加到-200目占65%之后略有减少 52.35%,比传统浮选方法浮选5min得到的钼回收 趋势.-200目占75%时，钼粗精矿品位最高，为 率49.35%高3%，可以推算气溶胶浮选时间可缩短 0.42%,但回收率为50.94%，而-200目占65%时 20%左右.实验结果说明气溶胶浮选技术可加快浮 对应的回收率为52.47%.综合比较而言，最佳磨矿 选速度，提高浮选效率，节省浮选设备 细度为-200目占65%. 3.3pH值的影响 4 在煤油用量60gt-的条件下，通过改变石灰用 气溶胶浮选机理简析 量来调节矿浆pH值，考察不同pH值对气溶胶浮选 实验结果证明，气溶胶加药方式可强化浮选过 过程的影响情况，所得结果见图6.石灰用量分别为 程，改善浮选指标.注入气相中的浮选药剂随着气 500、1000、1500和2000gt1,对应的pH值分别为 相介质通过浮选机充气管道被叶轮破碎成微小气泡 7.5、8.5、9和11. 而均匀分散在矿浆中，气泡与矿物颗粒接触的同时 0.36 55 发生吸附传质.矿浆中气相与固相之间具有很大的 T50° 相界面，气相与固相相对运动碰撞，气相在固相表面 0.34 物理吸附极快，有利于传质速度的提高.携带气溶 胶药剂颗粒的气泡具有较大的表面活性，极大地提 0.32 本品位 高了气泡的矿化速度.根据气相吸附理论，从气相 一问收率 中加入的捕收剂能优先并且迅速地在气一固界面上 0.30 8.0 8.5 902510010580 吸附，在热力学的作用下，气泡与矿粒接触，从而使 pH值 浮选效果得到较大限度地改善. 图6pH值影响实验结果 超声波雾化后得到的气溶胶药剂微粒是带电 Fig.6 Results of pH value influence test 的，其带电机制为静电带电.煤油为非极性捕收剂， 由图6分析可知，随着pH值的增加，粗精矿中 主要通过物理吸附的方式吸附在气泡水化膜层上· 钼品位及钼回收率变化趋势相似，但pH值的变化 分子结构中的偶极矩是衡量分子极性大小的物理 没有引起粗精矿中钼品位的较大变化，却对钼回收 量，偶极矩越大，分子极性越强.可以认为矿浆中的 率影响较为显著，当pH值>9时，数值基本不再变 气泡水化膜层具有双电层结构，能够产生一定的电 化.因此，可以确定气溶胶浮选最佳pH值为9. 场，煤油分子在静电引力和范德华力的共同作用下， 3.4磨矿细度的影响 发生诱导偶极，即分子的偶极矩发生变化，产生了一 在煤油用量60gt-1,石灰用量1500g·t1(pH 定的极性.因此，煤油是在诱导力、色散力和静电引 9)的条件下，考察磨矿细度对气溶胶浮选过程的影 力综合作用下，吸附在气泡水化膜层上.气溶胶药 响情况，所得实验结果见图7.实验所用磨矿细度分 剂微粒在气泡水化膜层上的附着为气泡与矿物颗粒 别为-200目(0.074mm)占60%、65%、70%和 碰撞瞬间，煤油自气相向气固界面进行吸附传质提

第 9 期 徐 涛等: 利用气溶胶浮选技术提高某铜钼矿混合浮选钼回收率 图 5 浮选速度实验结果 Fig． 5 Results of flotation speed test 浮选得到的粗精矿中钼品位逐渐降低，钼回收率逐 渐上升，浮选 4 min 后回收率基本不变，在整个浮选 过程中气溶胶法得到的钼回收率均高于普通法． 整 体上来看，气溶胶法浮选 4 min 得到的钼回收率为 52. 35% ，比传统浮选方法浮选 5 min 得到的钼回收 率 49. 35% 高 3% ，可以推算气溶胶浮选时间可缩短 20% 左右． 实验结果说明气溶胶浮选技术可加快浮 选速度，提高浮选效率，节省浮选设备． 3. 3 pH 值的影响 在煤油用量60 g·t － 1 的条件下，通过改变石灰用 量来调节矿浆 pH 值，考察不同 pH 值对气溶胶浮选 过程的影响情况，所得结果见图 6． 石灰用量分别为 500、1 000、1 500 和 2 000 g·t － 1 ，对应的 pH 值分别为 7. 5、8. 5、9 和 11． 图 6 pH 值影响实验结果 Fig． 6 Results of pH value influence test 由图 6 分析可知，随着 pH 值的增加，粗精矿中 钼品位及钼回收率变化趋势相似，但 pH 值的变化 没有引起粗精矿中钼品位的较大变化，却对钼回收 率影响较为显著，当 pH 值 ＞ 9 时，数值基本不再变 化． 因此，可以确定气溶胶浮选最佳 pH 值为 9． 3. 4 磨矿细度的影响 在煤油用量 60 g·t － 1 ，石灰用量 1 500 g·t － 1 ( pH 9) 的条件下，考察磨矿细度对气溶胶浮选过程的影 响情况，所得实验结果见图 7． 实验所用磨矿细度分 别为 － 200 目 ( 0. 074 mm) 占 60% 、65% 、70% 和 图 7 磨矿细度影响实验结果 Fig． 7 Results of grinding fineness influence test 75% ． 由图 7 分析可知: 随着矿浆颗粒粒度越来越细， 粗精矿中钼的品位平缓增加; 钼回收率先小幅度增 加，磨矿细度增加到 － 200 目占 65% 之后略有减少 趋势． － 200 目占 75% 时，钼粗精矿品位最高，为 0. 42% ，但回收率为 50. 94% ，而 － 200 目占 65% 时 对应的回收率为 52. 47% ． 综合比较而言，最佳磨矿 细度为 － 200 目占 65% ． 4 气溶胶浮选机理简析 实验结果证明，气溶胶加药方式可强化浮选过 程，改善浮选指标． 注入气相中的浮选药剂随着气 相介质通过浮选机充气管道被叶轮破碎成微小气泡 而均匀分散在矿浆中，气泡与矿物颗粒接触的同时 发生吸附传质． 矿浆中气相与固相之间具有很大的 相界面，气相与固相相对运动碰撞，气相在固相表面 物理吸附极快，有利于传质速度的提高． 携带气溶 胶药剂颗粒的气泡具有较大的表面活性，极大地提 高了气泡的矿化速度． 根据气相吸附理论，从气相 中加入的捕收剂能优先并且迅速地在气--固界面上 吸附，在热力学的作用下，气泡与矿粒接触，从而使 浮选效果得到较大限度地改善． 超声波雾化后得到的气溶胶药剂微粒是带电 的，其带电机制为静电带电． 煤油为非极性捕收剂， 主要通过物理吸附的方式吸附在气泡水化膜层上． 分子结构中的偶极矩是衡量分子极性大小的物理 量，偶极矩越大，分子极性越强． 可以认为矿浆中的 气泡水化膜层具有双电层结构，能够产生一定的电 场，煤油分子在静电引力和范德华力的共同作用下， 发生诱导偶极，即分子的偶极矩发生变化，产生了一 定的极性． 因此，煤油是在诱导力、色散力和静电引 力综合作用下，吸附在气泡水化膜层上． 气溶胶药 剂微粒在气泡水化膜层上的附着为气泡与矿物颗粒 碰撞瞬间，煤油自气相向气固界面进行吸附传质提 ·985·

·986· 北京科技大学学报 第34卷 供了保证 术能够对浮选过程起到明显的强化作用，值得在低 实际上，浮选效果的好与坏，最终决定因素是接 品位难选矿石浮选中推广应用. 触角，这种加药方式有效地控制了接触角，提高矿物 颗粒的可浮性，促进了浮选的顺利进行.杨氏方程 参考文献 如下： [Hidy G M.Aerosols-Anlndustrial and Environmental Science.New 0g=01+01gC0s8. (1) York:Academic Press,1984 式中，σσ.和σ分别为固-气、固一液和液一气界 [2]Lu Z Y.An Aerosol Science.Beijing:Atomic Energy Press,2000 面的表面张力（或表面自由能），0为接触角. (卢正永.气溶胶科学引论.北京：原子能出版社，2000) 接触角的值取决于水对矿物以及空气对矿物的 B] Wang M X,Zhang R J.Frontier of atmospheric aerosols resear- 亲和力值，即σg口.差值大小.在范德华力和静电 ches.Clim Enriron Res,2001,6(1):119 (王明星，张仁健.大气气溶胶研究的前沿问题.气候与环境 引力共同作用下，气泡中的浮选药剂吸附在气泡的 研究，2001,6(1)：119) 水化膜层上，使得气泡具有较大的表面活性，这大大 4] Zhu E Y,Ma B.The present situation of aerosol research in Chi- 增加了气泡与矿物颗粒碰撞时的黏附几率.气泡与 na.Environ Sci Manage,2008,33(12):57 矿物颗粒碰撞瞬间，浮选药剂便通过水化膜层在气一 (朱恩云，马较.中国大气气溶胶研究现状.环境科学与管理， 2008,33(12):57) 固界面上进行吸附传质，降低了σ，并且捕收剂加 [5]Zhu Y,Zheng H Y,Gu X J,et al.Detection of atmospheric aero- 入到气相中，04变化较小，因此0一可差值减小，而 sols.Enriron Sci Technol,2005,28(Suppl 1):175 在一定条件下，σ.值与矿物表面性质无关，可以看 (朱元，郑海洋，顾学军，等。大气气溶胶的检测方法研究.环 成是恒定值，根据杨氏方程可知，日相应增大，气泡 境科学与技术，2005,28（增刊1）：175) 6 Dickhut R M,Cincinelli A,Cochran M,et al.Atmospheric con- 在固体表面展开程度提高，与矿物表面附着更加牢 centrations and air-water flux of organochlorine pesticides along the 固，矿物颗粒的可浮性得到加强，气泡的矿化效果 Westem Antarctic Peninsula.Entiron Sci Technol,2005,39(2): 良好 465 从固-气、气一液和固一液界面各自接触功变化 ] Villa S,Negrelli C.Maggi V,et al.Analysis of a fir core for as- 的角度考虑，下式成立： sessing POP seasonal accumulation on an Alpine glacier.Ecotori- col Environ Saf,2006,63(1):17 △W=△Wg-△W-△W (2) ⑧] Sun J.Retrieral of Aerosol Optical Depth by Hyper Spectral Remote 式中，△W、△W和△W.分别为在标准状态下固一 Sensing and Its Enrironmental Impact [Dissertation].Shanghai: 气、气一液和固一液界面各自接触功的变化，△W表示 East China Normal University,2006 总功. (孙娟.气溶胶光学厚度的高光谱遥感反演及其环境效应[学 位论文].上海：华东师范大学，2006) 从式(2)中分析可知，要使△W尽可能大，需要 Liaoning Metallurgy Institute Aerosol Test Group.Aerosol flotation 尽可能增大△W,减小△W和△W·根据浮选过程 characteristics discussion.Nonferrous Met Extr Metall,1976(3):31 的要求，△W值越大越有利于气泡与矿粒的附着. (辽宁省治金研究所气溶胶试验小组.气溶胶浮选特性的探 基于这个原理，从气相中加入的捕收剂能优先并迅 讨.有色金属：治炼部分，1976(3)：31) 速地吸附在固-气界面上，从而使△W容易增大. [10]Xu T,Sun C B,Yan Z Q,et al.Aerosol flotation technology and its application status.China Min Mag,2011,20(8):75 5 结论 (徐涛，孙春宝，阁志强，等。气溶胶浮选技术及其应用现状 中国矿业，2011,20(8)：75) (1)与传统浮选工艺相比，气溶胶浮选技术可 [11]Foot D G,Mekay J D Jr,Huiatt J L.Column flotation of chro- 使铜钼混合浮选阶段钼的回收率提高3%，浮选时 mite and fluorite ores.Can Metall (1986,25(1):15 12] 间可缩短20%左右.在相同的回收率下，煤油用量 Dobby G S,Finch J A.Particle Collection in column:gas rate and bubble size effects.Can Met Quart,1986,25(1):9 可节省40%.气溶胶浮选的最佳磨矿细度为-200 [13]May K R.The collision nebulizer:description,performance and 目(0.074mm)占65%，浮选矿浆最佳pH值为9. application.Aerosol Sci,1973,4:235 (2)从气相中加入的捕收剂能优先并且迅速地 [14]Cebeci Y,Sonmez I.A study on the relationship between critical 在气一固界面上吸附，加快了气泡的矿化速度：该加 surface tension of wetting and oil agglomeration recovery of cal- 药方式可有效地控制接触角，增强矿物颗粒在气泡 cite.JColloid Interface Sci,004,273(1):300 [15]Ulusoy U,Hicylmaz C,Yekeler M.Role of shape properties of 上的附着强度，提高了矿物颗粒的可浮性 calcite and barite particles on apparent hydrophobicity.Chem (3)针对低品位难选矿石来说，气溶胶浮选技 Eng Process,2004,43(8):1047

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 供了保证． 实际上，浮选效果的好与坏，最终决定因素是接 触角，这种加药方式有效地控制了接触角，提高矿物 颗粒的可浮性，促进了浮选的顺利进行． 杨氏方程 如下: σsg = σsl + σlg cosθ． ( 1) 式中，σsg、σsl和 σlg分别为固--气、固--液和液--气界 面的表面张力( 或表面自由能) ，θ 为接触角． 接触角的值取决于水对矿物以及空气对矿物的 亲和力值，即 σsg--σsl差值大小． 在范德华力和静电 引力共同作用下，气泡中的浮选药剂吸附在气泡的 水化膜层上，使得气泡具有较大的表面活性，这大大 增加了气泡与矿物颗粒碰撞时的黏附几率． 气泡与 矿物颗粒碰撞瞬间，浮选药剂便通过水化膜层在气-- 固界面上进行吸附传质，降低了 σsg，并且捕收剂加 入到气相中，σsl变化较小，因此 σsg--σsl差值减小，而 在一定条件下，σlg值与矿物表面性质无关，可以看 成是恒定值，根据杨氏方程可知，θ 相应增大，气泡 在固体表面展开程度提高，与矿物表面附着更加牢 固，矿物颗粒的可浮性得到加强，气泡的矿化效果 良好． 从固--气、气--液和固--液界面各自接触功变化 的角度考虑，下式成立: ΔW = ΔWsg － ΔWlg － ΔWsl ． ( 2) 式中，ΔWsg、ΔWlg 和 ΔWsl 分别为在标准状态下固-- 气、气--液和固--液界面各自接触功的变化，ΔW 表示 总功． 从式( 2) 中分析可知，要使 ΔW 尽可能大，需要 尽可能增大 ΔWsg，减小 ΔWlg和 ΔWsl ． 根据浮选过程 的要求，ΔWsg值越大越有利于气泡与矿粒的附着． 基于这个原理，从气相中加入的捕收剂能优先并迅 速地吸附在固--气界面上，从而使 ΔWsg容易增大． 5 结论 ( 1) 与传统浮选工艺相比，气溶胶浮选技术可 使铜钼混合浮选阶段钼的回收率提高 3% ，浮选时 间可缩短 20% 左右． 在相同的回收率下，煤油用量 可节省 40% ． 气溶胶浮选的最佳磨矿细度为 － 200 目( 0. 074 mm) 占 65% ，浮选矿浆最佳 pH 值为 9． ( 2) 从气相中加入的捕收剂能优先并且迅速地 在气--固界面上吸附，加快了气泡的矿化速度; 该加 药方式可有效地控制接触角，增强矿物颗粒在气泡 上的附着强度，提高了矿物颗粒的可浮性． ( 3) 针对低品位难选矿石来说，气溶胶浮选技 术能够对浮选过程起到明显的强化作用，值得在低 品位难选矿石浮选中推广应用． 参 考 文 献 ［1］ Hidy G M． Aerosols-Anlndustrial and Environmental Science． New York: Academic Press，1984 ［2］ Lu Z Y． An Aerosol Science． Beijing: Atomic Energy Press，2000 ( 卢正永． 气溶胶科学引论． 北京: 原子能出版社，2000) ［3］ Wang M X，Zhang R J． Frontier of atmospheric aerosols resear￾ches． Clim Environ Res，2001，6( 1) : 119 ( 王明星，张仁健． 大气气溶胶研究的前沿问题． 气候与环境 研究，2001，6( 1) : 119) ［4］ Zhu E Y，Ma B． The present situation of aerosol research in Chi￾na． Environ Sci Manage，2008，33( 12) : 57 ( 朱恩云，马駮． 中国大气气溶胶研究现状． 环境科学与管理， 2008，33( 12) : 57) ［5］ Zhu Y，Zheng H Y，Gu X J，et al． Detection of atmospheric aero￾sols． Environ Sci Technol，2005，28( Suppl 1) : 175 ( 朱元，郑海洋，顾学军，等． 大气气溶胶的检测方法研究． 环 境科学与技术，2005，28( 增刊 1) : 175) ［6］ Dickhut R M，Cincinelli A，Cochran M，et al． Atmospheric con￾centrations and air-water flux of organochlorine pesticides along the Western Antarctic Peninsula． Environ Sci Technol，2005，39( 2) : 465 ［7］ Villa S，Negrelli C，Maggi V，et al． Analysis of a firn core for as￾sessing POP seasonal accumulation on an Alpine glacier． Ecotoxi￾col Environ Saf，2006，63( 1) : 17 ［8］ Sun J． Retrieval of Aerosol Optical Depth by Hyper Spectral Remote Sensing and Its Environmental Impact ［Dissertation］． Shanghai: East China Normal University，2006 ( 孙娟． 气溶胶光学厚度的高光谱遥感反演及其环境效应［学 位论文］． 上海: 华东师范大学，2006) ［9］ Liaoning Metallurgy Institute Aerosol Test Group． Aerosol flotation characteristics discussion． Nonferrous Met Extr Metall，1976( 3) : 31 ( 辽宁省冶金研究所气溶胶试验小组． 气溶胶浮选特性的探 讨． 有色金属: 冶炼部分，1976( 3) : 31) ［10］ Xu T，Sun C B，Yan Z Q，et al． Aerosol flotation technology and its application status． China Min Mag，2011，20( 8) : 75 ( 徐涛，孙春宝，阎志强，等． 气溶胶浮选技术及其应用现状． 中国矿业，2011，20( 8) : 75) ［11］ Foot D G，Mckay J D Jr，Huiatt J L． Column flotation of chro￾mite and fluorite ores． Can Metall Q，1986，25( 1) : 15 ［12］ Dobby G S，Finch J A． Particle Collection in column: gas rate and bubble size effects． Can Met Quart，1986，25( 1) : 9 ［13］ May K R． The collision nebulizer: description，performance and application． Aerosol Sci，1973，4: 235 ［14］ Cebeci Y，Snmez I． A study on the relationship between critical surface tension of wetting and oil agglomeration recovery of cal￾cite． J Colloid Interface Sci，2004，273( 1) : 300 ［15］ Ulusoy U，Hiylmaz C，Yekeler M． Role of shape properties of calcite and barite particles on apparent hydrophobicity． Chem Eng Process，2004，43( 8) : 1047 ·986·