作者及單位

黃業(yè)豪 姚佳 皇錦展 于博文 楊雅斌 胡展滔 彭偉軍

超純礦物新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，河南省地質(zhì)研究院，鄭州大學(xué)化工學(xué)院

研究背景

鉬作為不可再生的戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬材料，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、電子技術(shù)、醫(yī)藥及航空航天等領(lǐng)域具有不可替代的應(yīng)用價值。微細(xì)粒輝鉬礦石因比表面積大、表面能高、易泥化等特性，常規(guī)浮選工藝回收率不佳，嚴(yán)重制約鉬資源的可持續(xù)利用。微細(xì)粒輝鉬礦通常指粒級小于38 μm的礦物，部分甚至可細(xì)至20 μm以下。該粒級礦物在浮選過程中回收難度顯著增加，其核心制約因素可歸納為以下4點(diǎn)：① 碰撞概率低。微細(xì)粒輝鉬礦顆粒粒徑極小，導(dǎo)致其在浮選體系中與氣泡的有效碰撞概率大幅降低，直接制約浮選回收率；② 捕收劑接觸受阻。顆粒比表面積大、表面能高，易被體系中的泥質(zhì)礦物吸附并形成表面罩蓋，顯著降低捕收劑與輝鉬礦表面的接觸概率，進(jìn)而影響回收效果；③ 團(tuán)聚夾雜影響精礦品質(zhì)。微細(xì)粒輝鉬礦易發(fā)生非選擇性團(tuán)聚，導(dǎo)致精礦中雜質(zhì)夾雜嚴(yán)重，在后續(xù)提升精礦品位的作業(yè)中，會進(jìn)一步造成回收率損失；④ 表面極性失衡。顆粒表面極性“棱”結(jié)構(gòu)占比增加，非極性“面”結(jié)構(gòu)占比減少，削弱了其與非極性捕收劑及氣泡的作用能力，導(dǎo)致回收難度上升。

針對微細(xì)粒礦物浮選效率低的問題，國內(nèi)外學(xué)者已提出兩類主流改善思路：一是通過選擇性聚團(tuán)技術(shù)，增大目的礦物的表觀粒徑，提升其與氣泡的作用能力；二是通過技術(shù)手段減小氣泡尺寸，提高氣泡與微細(xì)粒礦物的碰撞效率。其中，減小氣泡尺寸的技術(shù)路徑在未來工業(yè)化應(yīng)用中展現(xiàn)出更大潛力，原因在于浮選體系中氣泡的尺寸、粒徑分布、運(yùn)動特征，以及氣泡與礦物顆粒間的碰撞、吸附、脫附行為，均直接決定浮選效果。

微納米氣泡具有上升速率慢、比表面積大、Zeta電位高等特性。這些特性使其能夠在浮選體系中與微細(xì)粒礦物充分接觸，既提升了碰撞概率，又增強(qiáng)了對微細(xì)粒礦物的捕捉能力。本研究提出微納米氣泡強(qiáng)化微細(xì)粒輝鉬礦浮選的技術(shù)方案，研究以河南某鉬礦粗精礦為研究對象，在微納米氣泡水體系中開展浮選條件試驗，系統(tǒng)對比微納米氣泡水與普通氣泡水對輝鉬礦回收率的影響，并揭示氣泡在輝鉬礦顆粒表面的作用機(jī)理。

相關(guān)研究成果于近日知網(wǎng)首發(fā)，引用格式：黃業(yè)豪,姚佳,皇錦展,等.微納米氣泡提高某微細(xì)粒輝鉬礦浮選回收率的試驗研究[J/OL].金屬礦山,1-11[2025-09-23].

延伸閱讀：彭偉軍，姚佳，黃業(yè)豪，等.微納米氣泡強(qiáng)化微細(xì)粒礦物浮選過程的研究現(xiàn)狀[J].金屬礦山，2025(2)：86-94.

摘 要

為探究微納米氣泡強(qiáng)化微細(xì)粒輝鉬礦浮選過程、提高鉬回收率的可行性，分別在自來水體系和微納米氣泡水體系下，進(jìn)行了浮選條件優(yōu)化和對比試驗，并采用接觸角、高速攝像機(jī)等表征手段，揭示了微納米氣泡提高微細(xì)粒輝鉬礦浮選回收率的作用機(jī)理。研究結(jié)果表明，在再磨細(xì)度為-20 μm占73%，粗選礦漿濃度為30%、礦漿pH值為9、水玻璃用量為600 g/t、巰基乙酸鈉用量為10 g/t、煤油用量為60 g/t、2#油用量40 g/t的條件下，經(jīng)“1粗2掃5精”的全流程浮選閉路試驗，在自來水體系下可得到Mo品位為42.78%、回收率82.03%的鉬精礦，在微納米氣泡水體系下可得到Mo品位41.41%、回收率88.71%的鉬精礦。在微納米氣泡體系下，Mo回收率提高了6.68個百分點(diǎn)。微納米氣泡通過增加微細(xì)粒輝鉬礦的接觸角、增強(qiáng)顆粒間的相互作用、提高顆粒與氣泡之間的黏附效果來強(qiáng)化浮選過程，進(jìn)而提高了輝鉬礦的浮選回收率。本研究為強(qiáng)化微細(xì)粒輝鉬礦的回收提供了技術(shù)參考和理論依據(jù)。

主要圖件

圖1 再磨細(xì)度試驗結(jié)果

Fig. 1 Results of regrinding fineness test

圖2 礦漿pH值試驗結(jié)果

Fig. 2 Results of pulp pH value test

圖3 水玻璃用量試驗結(jié)果

Fig. 3 Results of sodium silicate dosage

圖4 巰基乙酸鈉用量試驗結(jié)果

Fig. 4 Results of sodium thioglycolate dosage

圖5 煤油用量試驗結(jié)果

Fig. 5 Results of kerosene dosage

圖6 閉路試驗流程

Fig. 6 Flow chart of closed circuit test

表1 閉路試驗結(jié)果

Table 1 Results of flotation closed circuit test

圖7 不同溶液體系下的輝鉬礦顆粒接觸角

Fig. 7 Contact angle of pyromorphite particles in different solution systems

圖8 氣泡與礦物顆粒床層動態(tài)接觸過程

Fig. 8 Dynamic contact process between the bubbles and the bed of mineral particles

圖9 氣泡與輝鉬礦顆粒床層黏附情況

Fig. 9 Adhesion of the bubbles to the bed of pyromorphite particles

圖10 微納米氣泡對煤油作用前后輝鉬礦Zeta電位的影響

Fig. 10 Effect of micro-nano bubbles on Zeta potential of pyromorphite before and after paraffin action

第一作者

黃業(yè)豪

博士，超純礦物新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院技術(shù)研發(fā)中心主任，超純礦物新材料實驗室主任，河南省礦業(yè)協(xié)會礦物新材料專業(yè)委員會秘書長，礦冶工程青年編委、Minerals客座編輯。主要從事高純石英加工提純技術(shù)、戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源加工與高效利用等方面的基礎(chǔ)研究與工程實踐工作。主持國家重點(diǎn)研發(fā)子課題1項、國家產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新發(fā)展目錄揭榜掛帥項目課題1項、河南省重大科技專項子課題1項、廳局級科研項目10余項、橫向技術(shù)攻關(guān)類項目30余項，獲省部級一等獎1項、三等獎1項，廳局級獎8項，申請中國發(fā)明專利30余項，其中授權(quán)11項，發(fā)表國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊論文50余篇。

通信作者

彭偉軍

工學(xué)博士，鄭州大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，智能礦山重型裝備全國重點(diǎn)實驗室副主任，河南省高層次人才C類（省內(nèi)一流人才）。擔(dān)任國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目績效評價專家、國家自然科學(xué)基金委評審專家、河南省工信廳專家?guī)鞂＜摇⒑幽鲜】萍紡d資源環(huán)境與社會事業(yè)領(lǐng)域?qū)＜?、河南省地質(zhì)系統(tǒng)專家?guī)鞂＜?、第二屆中國非金屬礦專家委員會委員、中國顆粒學(xué)會第四屆青年理事等。主要從事戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源高效分選、非金屬礦選礦與提純和化工、選冶固廢資源化利用等方面研究。主持完成國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃子課題等省部級以上縱向和橫向項目10余項；獲得中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會非金屬礦科技二等獎2項（排名1和2），河南省教育廳科技成果一等獎和二等獎各1項（排名1）；以第一或通訊作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇，其中SCI收錄論文約50篇（中科院一區(qū)論文13篇，二區(qū)論文24篇）；以第一發(fā)明人申請發(fā)明專利23項，已獲授權(quán)12項，有2項專利合作轉(zhuǎn)化1000萬元；合作出版中文（排名2）、英文（排名2）專著各1部；入選2023和2024年全球前2%頂尖科學(xué)家榜單。

《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學(xué)會主辦，主編為中國工程院王運(yùn)敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來源期刊）、中國百強(qiáng)報刊、RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點(diǎn)期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學(xué)文摘（CA）、美國劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動化、安全環(huán)保、礦山測量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價值或工程推廣價值的研究成果，優(yōu)先報道受到國家重大科研項目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國科技信息研究所發(fā)布的《2024中國科技期刊引證報告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術(shù)學(xué)科核心期刊第1位；根據(jù)中國知網(wǎng)發(fā)布的《中國學(xué)術(shù)期刊影響因子年報》（2024版），《金屬礦山》學(xué)科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

供稿：楊 婷

編排：余思晨

審核：王小兵

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