王 星,黃光洪,陳典助

(長沙有色冶金設計研究院,湖南長沙 410011)

鎢礦選礦工藝研究進展評述

王 星,黃光洪,陳典助

(長沙有色冶金設計研究院,湖南長沙 410011)

文章系統(tǒng)介紹了鎢選礦工藝技術、設備和藥劑研究狀況,以及目前鎢選礦技術和設備的最新進展,并展望了鎢選礦的發(fā)展方向。

鎢礦;重選;浮選;捕收劑;抑制劑

我國是鎢資源大國,鎢資源居世界第一。截止2007年底,我國鎢礦查明資源儲量551.55萬t,其中基礎儲量為240.87萬t,占43.67%,資源量310.68萬t[1～3]。鎢礦主要分布在南方地區(qū),其中湖南和江西分布最多。由于多年的強化開采,黑鎢礦儲量消耗很快,已經形成了以白鎢礦為主的局面。

黑鎢礦的選別方法以重選和浮選為主。粗粒級一般采用重選回收,細粒級的回收方法常采用聯(lián)合流程,如重選-磁選法、磁選-浮選法、重選-浮選法等。白鎢礦的選別主要采用浮選法,其精選工藝主要有包括加溫法和731常溫法。對于黑白鎢共生礦,結晶粒度相對較細,并伴生有硫化礦的礦石,一般采用浮選工藝流程。

1 黑鎢礦選礦工藝

黑鎢礦選礦最主要的選別工藝是重選。常用工藝流程為多級跳汰、多級搖床、中礦再磨、細泥單獨處理等。傳統(tǒng)的黑鎢重選以跳汰早收、搖床丟尾為主。隨著選礦工藝和技術的發(fā)展,離心選礦機等新設備被開發(fā)出來,并得到廣泛應用。

1.1 黑鎢重選

由于黑鎢密度較大,其回收常采用重選工藝,根據(jù)分選設備的不同,又分為跳汰選礦法和螺旋溜槽選礦法。

跳汰選礦法是黑鎢選礦的主要流程。動篩跳汰機由于跳汰室床層篩網(wǎng)的上下振動與水介質運動相結合,能獲得比普通隔膜跳汰機更大的沖程,因而具有選別粒度粗、處理能力大、選別效率高、耗水量小的特點,是一種粗、中粒礦石重選的優(yōu)良設備,在黑鎢礦山中得到廣泛應用。如大吉山鎢礦[4],分別采用了旁動型、下動型、側動型、梯形和上動型動篩式等多種跳汰機進行鎢礦的回收。其選礦工藝成本低,經濟效果顯著。

螺旋溜槽的分選原理是礦漿流沿垂直的中心軸向下旋轉運動及橫向環(huán)流運動,使礦石按密度和粒度分層和分帶,從而達到分離的目的。它具有處理量大、無傳動部件、不需動力、不需添加水、結構簡單、維護費用少、分選效果好、過程穩(wěn)定、指標可靠和有利于環(huán)境保護等優(yōu)點。李平[5]針對某難選鎢礦(黑鎢95%,白鎢5%)的粗選,進行了螺旋溜槽與濕式強磁選的對比試驗。取得了螺旋溜槽粗選,精礦品位1.58%,回收率78.99%,產率20.08%;濕式強磁選,精礦品位2.37%,回收率81.35%,產率15.03%的試驗指標。結果表明,螺旋溜槽與濕式強磁選的選別指標相似,但螺旋溜槽的選礦成本低很多。

離心選礦機[6]具有生產能力大、回收粒級下限低、選礦回收率高等優(yōu)點,被多次用于鎢細泥回收工藝。在20世紀80年代黑鎢礦山企業(yè)如江西大吉山、盤古山、西華山、漂塘、下垅、小龍等鎢礦山都曾使用過。經鐵山垅鎢礦與贛州有色冶金研究院共同改進后在鐵山垅鎢礦鎢細泥回收工藝中得到成功應用。用于粗選作業(yè),富集比可達3～6倍,回收率可達75%～80%;用于精選作業(yè),富集比可達3～5倍,回收率可達85%～90%,鎢細泥綜合回收率可達66%以上。

1.2 黑鎢細泥浮選

黑鎢礦性脆,易過粉碎。重選法回收細泥鎢礦的回收率一般小于45%。對細泥黑鎢礦可采用浮選工藝回收。

細泥黑鎢礦浮選常用捕收劑為甲苯胂酸、混合甲苯胂酸、芐基胂酸、甲芐砷酸、苯乙烯膦酸、羥(氧)肟酸等。這類藥劑都具有一定毒性,在制造和使用過程中會造成環(huán)境污染。近年來各種羥肟酸,如水楊羥肟酸、萘羥肟酸、苯甲羥肟酸等螫合捕收劑的研制和應用均獲得了很好的效果。實踐表明,羥肟酸類是黑鎢礦的良好捕收劑。高玉德[7]采用以水玻璃為主的組合抑制劑、BD單一抑制劑和以苯甲羥肟酸為主的混合捕收劑,處理柿竹園多金屬礦白鎢加溫精選尾礦,含WO3品位為1.74%,經一次粗選、三次掃選、三次精選,能獲得含WO3大于65%,回收率大于90%的閉路試驗結果。王明細[8]用羥肟酸類捕收劑COBA浮選黑鎢礦單礦物,取得了回收率大于99%的極好結果。

調整劑方面,改性水玻璃和以水玻璃為主的混合抑制劑的研制應用取得了可喜進展。改性水玻璃比普通水玻璃對螢石、方解石、石英等脈石礦物具有更強的抑制性能,還能有效分散礦泥、降低礦泥對鎢礦物的罩蓋,改善鎢礦物的浮選效果。柿竹園黑、白鎢混合浮選中使用普通水玻璃粗選時,可獲得品位WO31.48%、鎢回收率78.69%的鎢精礦;用同量的改性水玻璃時,鎢精礦品位提高到含WO33.4%,鎢回收率提高到93%[7]。陳萬雄認為硝酸鉛對黑鎢礦浮選有顯著的活化作用[9],采用硝酸鉛作活化劑對含WO31.62%的柿竹園黑鎢細泥進行浮選試驗,獲得了黑鎢精礦含WO366.04%,回收率90.36%的良好效果。

1.3 黑鎢磁選

黑鎢礦是弱磁性礦物,可采用強磁選工藝將黑鎢礦與白鎢礦和其他非磁性礦物進行分離。高效強磁選設備的出現(xiàn)為黑鎢礦的磁選增添了新活力,如SLon型立環(huán)脈高梯度強磁選機。對湖南瑤崗仙鎢礦的鎢細泥采用高梯度磁選機一次粗選、一次精選、二次掃選的磁選流程試驗,當給礦品位0.43%時,獲得精礦品位21.89%,鎢細泥回收率77.11%。研究成果說明,高梯度磁選機對于黑鎢細泥的選別具有很好的效果,特別對于小于10μg/g的微泥回收效果更是優(yōu)于其它選別方法。因此,高梯度磁選機用于黑鎢細泥選別是值得推廣和重視的高效設備。

2 白鎢礦選礦工藝

2.1 工藝

白鎢礦一般結晶粒度較細,可浮性良好,回收白鎢礦的主要工藝是浮選。白鎢浮選可以分為:粗選段和精選段。粗選段以最大限度地淘汰脈石礦物提高粗選富集比為目的,精選是整個白鎢浮選的關鍵。白鎢粗精礦的精選工藝目前主要包括加溫法和731常溫法。

1.加溫法。粗精礦經濃縮(固體占 60%～70%)后,添加大量水玻璃在高溫條件下長時間強烈攪拌,利用礦物間表面吸附的捕收劑膜解析速度的不同,提高抑制的選擇性,然后稀釋常溫精選。該法對礦石的適應性較強,選別指標穩(wěn)定,但需另設加溫輔助設備,選礦成本高,勞動條件較差,此法在白鎢-方解石、螢石型的白鎢礦山得到廣泛應用。

2.731常溫法。與加溫法相比,此法更加重視粗選作業(yè),強調碳酸鈉與水玻璃的協(xié)同作用,通過控制礦漿pH值使礦漿中的HSiO-3保持在一個有利于氧化抑制的濃度范圍,并配以選擇性較強的731氧化石蠟皂作白鎢礦的捕收劑來達到較高的粗選比,粗精礦在添加大量水玻璃的條件下,長時間(＞30 min)強烈攪拌后稀釋精選。該法免去了濃漿高溫法的諸多不便,選礦成本也比較低,但對礦石的適應性不及加溫法。731常溫法在以石英為主的矽卡巖型白鎢礦山得到廣泛應用。周士強[10]針對白鎢礦綜合回收采用磁選+浮選工藝流程,在白鎢入選品位0.25%的條件下,采用 731常溫法,取得了精礦65.046%、回收率50.47%的較好指標。

2.2 藥劑

2.2.1 白鎢礦浮選捕收劑

脂肪酸及其皂類可用作白鎢礦的捕收劑,最常用的是油酸和油酸鈉,使用時可加乳化或與煤油使用以減少油酸的用量。也可采用油酸的替代品,如塔爾油、塔爾油皂、環(huán)烷酸、環(huán)烷酸皂、棉子油皂、氧化石蠟皂及癸脂等。白鎢礦也可以用陽離子作捕收劑如十二烷胺浮選,此時鈣、鎂和鈉鹽實際上對白鎢礦浮選沒影響。除了脂肪酸及其皂類可用作白鎢礦的捕收劑,兩性捕收劑也是白鎢礦的有效捕收劑。如RO-12(N-十四?；被宜?、RO-14(N-十六?；被宜?、4RO-12(N-十四?；被∷?和4RO-14(N-十六?；被∷?等都對白鎢礦有較好的捕收能力[11]。廣州有色金屬研究院采用新型GY螫合捕收劑的GY法浮選流程對某矽卡巖型為主的白鎢礦石進行了試驗研究[12],主要脈石礦物為透輝石、螢石、方解石、石榴子石、角閃石、石英、長石、綠泥石、磷灰石等。當原礦含WO31.46%,可得到品位 WO374.10%,回收率達85.50%的白鎢精礦。

2.2.2 白鎢礦浮選抑制劑

白鎢礦浮選脈石的抑制劑常用水玻璃、糊精、淀粉等。水玻璃的用量和pH值是獲得高質量白鎢礦的重要因素,水玻璃用量增加,精礦中的WO3含量增高。水玻璃模數(shù)也有很重要的作用,最佳模數(shù)為2.4～2.5。水玻璃對非硫化礦物抑制強弱順序為:石英＞硅酸鹽＞方解石＞磷灰石＞鉬酸鈣＞重晶石＞螢石＞白鎢礦。這與礦物表面中的陽離子的形式和捕收劑的作用形式有關。當水玻璃升高到70%～80%時,其抑制作用加強。為了提高水玻璃作用的選擇性,加入捕收劑后,進行快速浮選可利用捕收劑和水玻璃不同的吸附速度提高分離效果。如白鎢礦與方解石、螢石的分離,將含有方解石和螢石的白鎢粗精礦濃縮,加入大量的水玻璃,在室溫長時間攪拌,礦漿稀釋后,進行白鎢礦浮選,槽中產物為方解石和螢石[13]。

葉雪均對兩種不同類型的白鎢礦,即白鎢-方解石、螢石型和白鎢、石英型進行了粗選試驗研究。試驗結果表明,石灰+碳酸鈉法適合于白鎢-方解石、螢石型礦石的粗選(原礦)。碳酸鈉法適合于白鎢-石英型礦石的粗選。并推薦了偏磷酸鹽+水玻璃作為精選的抑制劑,該抑制劑不但具有較強的選擇性抑制作用和調節(jié)泡沫的作用,而且具有較好的除磷效果[14]。周基校[15]報道了一種選擇性抑制劑能選擇性抑制螢石、方解石等含鈣脈石礦物,而不影響白鎢的浮選,提高了白鎢精礦的質量。

2.3 浮選設備進展

近年來浮選柱用于鎢浮選也已經取得了突破性進展。在欒川三道莊礦區(qū)低品位伴生白鎢礦得到了成功回收,浮鉬尾礦中白鎢礦品位在0.035%～0.05%,實際回收率達到 60%左右,精礦品位 ≥20%,取得了較好的經濟效益。

將浮選柱作為白鎢回收粗選段主體浮選設備,不僅簡化了工藝流程、提高并穩(wěn)定了各項工藝指標、還提高了選礦廠自動化控制程度,有效地減輕了工人的勞動強度[16]。浮選柱在綜合回收低品位、難選白鎢礦方面的成功應用,開創(chuàng)了浮選柱浮選河南欒川地區(qū)低品位、難選白鎢礦的先河。

3 結 論

1.鎢礦的選礦工藝回收很少采用單一的工藝流程,往往采用復合的工藝流程,對黑白鎢共生礦更是如此。選擇哪種流程更好,取決于黑白鎢的入選品位、嵌布粒度、脈石成分、伴生礦種類以及黑白鎢的含量等一系列因素,選擇合理的工藝流程是鎢選礦工作者的一項重要任務,這需要廣泛的理論知識和豐富的實踐經驗。

2.黑鎢礦的回收重點在于開發(fā)節(jié)能、高效、處理量大的重選設備。用螺旋溜槽選礦機替代搖床作為鎢礦的丟尾設備,體現(xiàn)了這一原則。

3.浮選是白鎢礦的有效選別方法,而浮選藥劑又是浮選過程的關鍵,因此,白鎢礦浮選藥劑以及浮選原理的研究是提高白鎢礦回收利用的研究方向。

4.隨著低品位,難選別的鎢礦的開發(fā)和人們環(huán)境意識的加強,白鎢浮選藥劑的開發(fā)方向將是開發(fā)捕收性能強、選擇性好、無毒、價格低廉的捕收劑;開發(fā)高效、低廉,針對性強的抑制劑。

5.浮選柱作為新型的浮選設備具有占地面積小、處理能力大;節(jié)約能源、易損件少、維修方便;可完全實現(xiàn)自動控制;浮選時泡沫層厚,捕收區(qū)域長,目的礦物在泡沫上升過程中富集時間較長的特點。在低品位細泥鎢礦回收領域將會有廣闊的前景。

6.浮選柱在欒川地區(qū)選鉬尾礦綜合回收伴生白鎢礦的成功應用,為低品位、難選伴生白鎢礦的回收開創(chuàng)了全新的節(jié)能工藝。

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Reviewabout the Research Progress of Dressing Technology of Tungsten Ore

WANG Xing,HUANG Guang-hong,CHEN Dian-zhu
(Changsha Engineering and Research Institute of Nonferrous Metallurgy,Changsha410011,China)

This article describes the research situation and the latest progress of the tungsten dressing technology, equipment and reagent,and the prospects of development of tungsten dressing.

tungsten ore;gravity treatment;flotation;collector agent;depressing agent

TD95

A

1003-5540(2010)04-0021-03

王 星(1982-),男,助理工程師,主要從事有色金屬礦山選礦設計研究工作。

2010-04-26