钼铁冶炼渣综合回收工艺优化研究

任 艳，韩 强，赵常泰，张 杰，张 卓

(金堆城钼业股份有限公司，陕西 渭南 714100)

随着生产力和加工技术的发展，钼的应用范围和消费量将会不断增强，一定程度上将加剧钼资源使用的紧张局面，因此，无论从保护钼资源方面看，还是从寻求廉价的钼资源以及环保等方面来说，从工业废料和低品位精矿中提取钼的研究，越来越引起人们的注意[1]。从工业废料中回收钼，生产成本低，工艺简单，提高了资源的利用率，既创造了经济效益，同时也对环境起到了保护作用[2]。

某钼业公司钼铁分厂现有200 00 t/a钼铁生产线，采用炉外法工艺进行冶炼，在钼铁冶炼过程中，炉内除了产出人们所希望的钼铁合金外，同时存在另一种不希望出现而又必然产生的产物——熔融炉渣[3]，这部分炉渣主要由底壳渣、边壳渣、渣盖渣、炉筒下富渣构成，统称为钼铁冶炼渣。该公司钼铁分厂年产约20 000 t钼铁冶炼渣，渣中含钼品位约为1.68%，钼铁冶炼渣经过“破碎—分级—磨矿—摇床重选”工艺综合回收钼和石英砂，回收的精矿进行钼铁冶炼回炉，由库存金属转化为可销售的钼铁产品，回收的石英砂代替部分冶炼型砂使用，实现废物利用。现有工艺回收的精矿品位低(品位在27.83%左右)，石英砂中磁性氧化铁含量高，而精矿品位低造成回炉使用消耗辅料量增大，石英砂中磁性氧化铁含量高造成回炉使用后钼铁锭精整过程中不易脱壳。因此，需要对现有的钼铁冶炼渣处理工艺进行优化研究，提高精矿品位，降低副产物石英砂中磁性氧化铁含量。

现有钼铁冶炼渣综合回收工艺流程为：钼铁冶炼渣经一次破碎，一次筛分，筛上(+2 mm)产品经一段开路磨矿后摇床重选得精矿，筛下产品为综合回收的石英砂。钼铁冶炼渣综合回收工艺流程图见图1，各产物指标见表1。

图1 钼铁冶炼渣综合回收工艺流程

表1 钼铁冶炼渣各产物指标 %

由图1、表1可以看出，现有钼铁冶炼渣综合回收工艺流程过于简化，经过选别作业后得到精矿含钼品位为27.83%，尾矿含钼品位为0.62%，石英砂含钼品位为0.65%，精矿品位低，尾矿和石英砂含钼品位较高，分离效果不理想，综合回收效果差。

2.1 试验样采集与制备

试验样是从生产现场渣处理工段渣场采集，对采集的样品按图2所示进行样品的制备。

图2 样品的制备流程

2.2 化学元素分析

对钼铁冶炼渣样品进行多元素分析检测，分析化验结果见表2。

表2 钼铁冶炼渣中主要成分分析化验结果 %

由表2可以看出，钼铁冶炼渣中主要非金属物质为SiO2(占60.21%)，其次为Fe、 Al2O3、Mo、Pb、Bi及Zn，主要有价金属Mo的含量为1.68%，铁含量为9.63%。

2.3 物质组成及含量

钼铁冶炼渣为黑色块状，气孔极为发育，具贝壳状断口和典型的蜂窝状构造，主要物质组成及含量见表 3。

表3 钼铁冶炼渣主要物质的含量 %

由表3可以看出，钼铁冶炼渣的组成物质种类较为复杂，主要的金属物质是钼铁、金属铁和氧化铁(含量分别为3.8%、5.3%、3.9%)，少量的钼华和磁黄铁矿，微量的冰铜、金属铜、金属铅及金属铋等；
非金属物质主要是硅质玻璃体、石英和方英石(含量分别为38.4%、42.8%)，其次为单质硅和绢云母等，微量的碳质物等。

2.4 金属物质的嵌布粒度

样品中主要目的物质的粒度组成及其分布特点对确定磨矿细度和制订合理的选矿工艺流程有着直接的影响。为此，在显微镜下对钼铁冶炼渣中合金类物质(包括钼铁、金属铁和硅铁)的嵌布粒度进行了分析统计，结果见表4。表4可以看出，钼铁冶炼渣中合金类物质(包括钼铁、金属铁和硅铁)的嵌布粒度中金属类物质具有典型不均匀中细粒-微细粒嵌布的特点，粒度范围在0.21～0.83 mm的合金类物质占71.25%，粒度在0.21 mm以下每个粒级分布率明显开始减少，显然在较粗的磨矿细度条件下，相当部分的金属类矿物即可呈单体状态产出。

表4 钼铁冶炼渣中合金类物质的嵌布粒度

3.1 磁选探索试验

根据钼铁冶炼渣的工艺矿物学性质，渣中主要的金属物质是钼铁、金属铁和氧化铁，这部分金属物质含有磁性；
非金属物质主要是硅质玻璃体、石英和方英石，这部分物质没有磁性。考虑到综合回收的石英砂在钼铁冶炼过程中还要再次回炉使用，要求石英砂干燥，因此试验考虑采用干式磁选来分离金属物质和非金属物质。试验过程采用直接干式磁选、筛分分级-干式磁选两种分选流程进行比较，寻找较好的分选流程。

3.1.1 直接干式磁选

钼铁中含铁在30%就会有弱磁性,该公司钼铁分厂生产的钼铁中含铁40%，含有弱磁性。为了使得钼铁冶炼渣中金属物质和非金属物质得到较好的分离，根据钼铁磁性采用了超强永磁除铁器进行了干式磁选试验，试验样品为破碎至0～6 mm 的钼铁冶炼渣，将试验样品直接进入磁选设备进行不同磁场强度磁选试验，试验流程见图2，试验结果见表5。表5可以看出，随着磁场强度的升高，精矿产率提高，尾矿中残留的钼逐渐降低，在磁场强度为13 000 Gs时，精矿中含钼品位为2.05%，尾矿中含钼品位为0.63%，精矿产率为73.22%，较磁场强度是3 500 Gs、7 000 Gs时的分离回收效果好，但尾矿石英砂中残留的钼含量还较高。

图2 超强永磁除铁器磁选流程图

表5 超强永磁除铁器磁选试验结果

3.1.2 分级-干式磁选

从采用超强永磁除铁器磁选，磁场强度13 000 Gs试验结果来看，可以回收钼铁冶炼渣中的大部分钼铁。为了进一步探索钼铁冶炼渣中石英砂类物质与钼铁的分离，对钼铁冶炼渣进行分级-磁选。该公司使用的石英砂粒度范围在0.1～0.5 mm，+2 mm的钼铁冶炼渣不含石英砂，因此+2 mm的钼铁冶炼渣未进行磁选去砂试验。试验流程见图3，试验结果见表6。表6可以看出，钼铁冶炼渣经分级-干式磁选后，尾矿石英砂中含钼品位为0.38%，回收率为4.10%，回收钼铁冶炼渣中钼铁的效果较好。

图3 钼铁冶炼渣分级-干式磁选试验流程图

表6 钼铁冶炼渣分级-干式磁选试验结果 %

对比直接干式磁选和分级―干式磁选选矿试验流程，-6 mm钼铁冶炼渣干式磁选精矿的含钼品位相比试验样没有得到明显提高，尾矿中钼含量残留量较大，分选效果不理想。经过筛分分级，对2～0.42 mm、-0.42 mm的钼铁冶炼渣进行磁场强度为13 000 Gs的磁选，钼铁冶炼渣经强磁选后，尾矿石英砂中钼含量为0.38%，回收率为4.10%，回收钼铁的效果较好，钼铁冶炼渣中钼铁和石英砂类物质得到较好的分离，因此选择分级―干式磁选选矿流程。

3.2 重选探索试验

钼铁颗粒比重9.0，石英砂和熔炼渣比重2.6，根据矿物比重的差别，可以采用重选将钼铁与石英砂和熔炼渣分离，生产现场采用摇床重选设备进行分选，为了使物质中的钼得到高效回收，对钼铁冶炼渣摇床重选条件进行优化，主要从磨矿细度，是否分级重选两个方面进行优化试验，以得到最优的摇床重选条件参数。

3.2.1 磨矿细度试验

实验室球磨机的入矿粒度一般要保持在-2 mm以下，因此此次试验将钼铁冶炼渣破碎至-2 mm，经过磨矿—分级—摇床，筛上+0.42 mm直接作为精矿产品，筛下-0.42 mm产物进行摇床重选，磨矿细度试验流程图见图4，试验结果见表7。

图4 钼铁冶炼渣磨矿细度试验流程图

表7 钼铁冶炼渣磨矿细度试验结果 %

由表7可以看出，随着磨矿细度的提高，精矿的品位得到提高。在磨矿细度为73.69%时，精矿品位虽然上升，但是精矿综合回收率开始下降，这是由于钼铁和金属铁等主要目的产物的粒度极不均匀、分散程度高，其中粒度过于细小者即使通过细磨也很难得到较充分的解离，因此分选过程中部分将不可避免地排入尾矿，据此可以认为部分目的产物粒度过于微细会影响钼的回收效果。鉴于以上原因，选择磨矿细度为-0.074 mm为65.31%为宜。

3.2.2 分级-重选与直接重选试验

对钼铁冶炼渣样品进行摇床重选试验，磨矿细度为65.89%，分级得到筛上+0.42 mm产物直接作为精矿产品，0.42～0.074 mm和-0.074 mm的钼铁冶炼渣分别进行摇床试验，试验流程见图4、图5。分级-摇床重选与未分级直接摇床重选试验指标进行对比，结果见表8。

图5 分级-摇床重选流程试验流程图

表8 分级-摇床重选试验结果 %

由表8可以看出，钼铁冶炼渣经过磨矿-摇床重选，最终得到精矿产品含钼品位为33.26%，回收率为77.28%；
钼铁冶炼渣经过磨矿—分级—摇床重选，最终得到精矿产品含钼品位为33.41%，回收率为76.65%，直接摇床重选和分级-摇床重选所得精矿含钼品位、回收率指标相差不大。

3.3 推荐工艺流程

根据钼铁冶炼渣磁选探索试验及重选探索试验结果，建议钼铁冶炼渣综合回收工艺采用“破碎―分级―磁选―磨矿―分级―摇床重选”的选矿工艺流程。工艺流程图见图6，试验结果见表10。由表10可知，钼铁冶炼渣经过选别作业后精矿中含钼品位达到32.37%，回收率达到78.87%，精矿产率4.12%。优化后的工艺可解决钼铁冶炼渣中钼回收问题及石英砂的综合利用问题。

图6 钼铁冶炼渣回收钼选矿试验流程图

表10 钼铁冶炼渣试验产品指标 %

(1)工艺矿物学研究钼铁冶炼渣的组成物质种类较为复杂，主要是非金属和金属氧化物的玻璃状熔融物，主要的金属物质是钼铁、金属铁和氧化铁，含量分别为3.8%、5.3%、3.9%，非金属物质主要是硅质玻璃体、石英和方英石，含量分别为38.4%、42.8%。

(2)钼铁冶炼渣中合金类物质(包括钼铁、金属铁和硅铁)的嵌布粒中金属类物质具典型不均匀中细粒～微细粒嵌布的特点，粒度在0.21～0.83 mm的合金类物质占71.25%，粒度在0.21mm以下每个粒级分布率明显开始减少，显然在较粗的磨矿细度条件下，相当部分的金属类矿物即可呈单体状态产出。

(3)对钼铁冶炼渣回收钼和石英砂进行系统的试验研究，最终确定钼铁冶炼渣采用“破碎-分级-磁选-磨矿-分级-摇床重选”的选矿工艺流程，该工艺较好地解决了钼铁冶炼渣中钼回收及石英砂的综合利用问题，变废为宝，提高了资源的利用率，既创造了经济效益，同时也对环境起到了保护作用。

(4)实验室研究表明，优化后工艺得到的精矿含钼品位达到32.37%，回收率达到78.87%，石英砂含钼品位降低到0.39%，尾矿含钼品位降低到0.37%，生产技术指标得到提高，但实验室试验研究与工业生产差异较大，需工业试验进一步验证工艺的可行性。