由于它具有耐磨研、高熔点、高强度、耐腐蚀等优点,被广泛应用于工业生产。 本文先介绍钼的特点和在工业上的应用,再重点探讨钼矿选矿的工艺方法。 钼矿产量来源主要有原钼矿山的原生钼、铜矿的共生和副产钼以及从废弃的含钼催化剂等中回收的钼;其中类和第二类钼来源占绝大多数,而相对于原生钼来说,共生钼的生产成本较低。 1.钼矿的可浮性特征 钼矿物中,分布最广、有工业价值的是辉钼矿,目前世界上钼产量中99%是从辉钼矿中获得的。 辉钼矿为典型的六方晶系,钼的配位数为6,每个钼离子周围的六个硫离子排列在三角棱晶的顶点上,成三方柱排列,其结构呈六方层状或板状结构,层间为范德华力的S-MO-S结构,层间的结合力很弱。
在开采、破碎和磨矿时,沿S-MO-S层间破坏暴露出的晶面呈非极性、低能、不活泼、这种晶面称为“面”,具有极好的疏水性,因此,辉钼矿具有良好的天然可浮性。 针对这一特性,辉钼矿回收通常采用浮选作为主要的选矿方法。 2. 钼的工业应用 钼是发现得比较晚的一种金属元素,1792年才由瑞典化学家从辉钼矿中提炼出来。 由于金属钼具有高强度、高熔点、耐腐蚀、耐磨研等优点,因此在工业上得到了广泛的利用。
2.1在冶金工业中的应用 钼作为生产各种合金钢的添加剂,或与钨、镍、钴、锆、钛、钒、铼等组成高级合金,以提高其高温强度、耐磨性和抗腐性。 含钼合金钢用来制造运输装置、机车、工业机械以及各种仪器;某些含钼4%~5%的不锈钢用于生产精密化工仪表和在海水环境中使用的设备;含4%~9.5%的高速钢可制造高速切削工具。
钼和镍、铬的合金用于制造飞机的金属构件、机车和汽车上的耐蚀零件;钼和钨、铬、钒的合金用于制造军舰、坦克、枪炮、火箭、卫星的合金构件和零部件。
另外,金属钼大量用作高温电炉的发热材料和结构材料、真空管的大型电极和栅极、半导体及电光源材料。 因钼的热中子俘获截面小和具高持久强度,还可用作核反应堆的结构材料。 2.2在化学工业中的应用 钼主要用于润滑剂、催化剂和颜料。 二硫化钼由于其纹层状晶体结构及其表面化学性质,在高温高压下具良好的润滑性能,广泛用作油及油脂的添加剂。 钼是氢制法脱硫及其他石油精炼过程中的催化剂组分,用于制造乙醇、甲醛及油基化学品的氧化还原反应中。 钼的化学制品被广泛地用于染料、墨水、彩色沉淀染料、防腐底漆中。 同时,钼的化合物在农业肥料中也有广泛的用途。 3.钼矿选矿方法 3.1单一钼矿选矿方法 大多数单一钼矿而言,典型的选矿工艺是粗磨粗选-再磨再选,粗磨粗选的理论基础是辉钼矿天然可浮性较好,测试揭示1/16~1/24的辉钼矿连生体,在高馏程宽馏点烃油存在下,可良好地上浮。 辉钼矿虽然易浮,但钼矿石中钼含量很低,一般为0.01%~0.45,0.2%以上即为富矿。
而钼精矿质量要求又很高,要求含钼在45%~47%以上。 因此,浮选过程中辉钼矿的富集比很高,在400以上,这要求多次精选,一般为4~10次。
另外,辉钼矿天然可浮性好,即使粗达0.6mm的贫连生体,只要表面裸露有1%,也能顺利上浮。
因此,适宜采用粗磨-粗选的粗选段,对粗磨-粗选所产生的含有大量连生体的粗精矿进行再磨,使之充分解离,并进行多次精选,即采用多段再磨--多次精选。 3.2铜钼矿选矿方法 铜钼矿石是钼的主要来源之一,铜钼矿石中回收的钼量占世界钼总产量的48%。 以铜为主伴生有钼的铜钼矿床,常以斑岩铜矿型存在,因其储量大,是当前提取铜的重要资源,同时也是钼的重要来源。 由于此类矿床具有原矿品位低、嵌布粒度细的特点,并且辉钼矿具有层状结构,有良好的天然可浮性,常与黄铜矿、黄铁矿密切共生。 因此,从铜钼矿石中回收辉钼矿,比从以辉钼矿中为主的矿石中回收钼更难,流程更复杂,回收钼往往还要受到回收铜的制约。 3.2.1铜钼分离前的预处理 在铜钼矿石中进行铜钼分离,采用较多的是混合浮选,即先通过粗选得到铜钼粗精矿,然后从铜钼粗精矿中分离铜或钼。 由于硫化铜矿物和辉钼矿均易浮,且铜矿物与钼矿物的可浮性较近,获得铜钼精矿是容易实现的。 但在铜钼精矿中进行铜矿物与钼矿物的分离难度较大,通常要通过物理或物理化学方法进行铜钼分离前的预处理。
曾被研究或被工业采用的方法有: (1)浓缩脱药:通过铜钼混合浮选所得到的泡沫产品,其中含有大量的黄原酸类捕收剂,为了减少这些残余药剂对黄铜矿可浮性的影响,降低抑制剂用量,通常在铜钼分离前进行浓缩脱药。
(2)加热处理:在铜钼分离前,对铜钼混合精矿进行加热处理,其目的是使矿物表面吸附的捕收剂疏水膜分解、氧化或蒸发、并使非钼硫化矿物表面自身氧化,从而使其受到抑制。 实践证明,采用热水加温进行铜钼混合精矿浮选分离,钼精矿的质量和回收率都有明显提高,并大大降低了硫化钠的用量。 因此全世界约40%的主要铜--钼选厂,都采用不同方式的热处理工艺进行铜--钼分选。
(3)氧化:包括加入各种强氧化剂,如氯气、过氧化氢及臭氧,使硫化铜矿物表面的捕收剂氧化分解,或能使铜矿物在碱性矿浆中表面氧化形成亲水氧化物吸附层。
3.2.2铜钼的分离 铜钼精矿经过预处理之后,进入铜钼分离作业,常用的铜钼分离方法主要有以下几种: (1)常规浮选方法:一般采用抑铜浮钼的工艺,其关键是实现对铜矿物的抑制。 已有研究表明,对硫化铜矿具有抑制作用的药剂有几十种,但具有工业应用前景或已在工业上采用了的药剂不多,可分为无机物和有机物两类。 此外,为提高钼精矿品位,还需加入一些调整剂,如水玻璃、六偏磷酸钠等抑制脉石矿物、分散矿浆,经过多次精选,才能获得高质量的钼精矿。 (2)充氮浮选:大多数钼、铜选厂广泛应用氰化物、硫化物和诺克斯药剂抑铜浮钼,以实现铜铝分离。
目前,由于人们对环境保护越来越重视,具有剧毒的氰化物和诺克斯药剂已逐渐被淘汰。 因此,生产中一般都使用硫化钠或硫氢化钠等硫化物作铜矿物抑制剂。 但硫化钠本身具有强还原性,很容易被浮选矿浆中的溶解氧或其他氧化物质所氧化,因而药剂用量很大。