邱廷省 ，嚴(yán)華山 ，艾光華 ，何發(fā)鈺 ，盛園萍

（1.江西理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000；2.江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 贛州 341000；3.中國(guó)五礦集團(tuán)總公司，北京 100010；4.江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦，江西 上饒 334200）

鎢金屬擁有比重大、硬度高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能良好、耐高溫、耐磨、耐腐蝕等眾多優(yōu)異的理化特性，是重要的戰(zhàn)略金屬資源[1]，廣泛應(yīng)用于國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，有“工業(yè)牙齒”之稱，但全球鎢資源儲(chǔ)量極少，保障程度不高，世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家都建立了鎢金屬的戰(zhàn)略儲(chǔ)備。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)[2]，2014年全球鎢儲(chǔ)量330萬(wàn)t，其中中國(guó)鎢儲(chǔ)量190萬(wàn)t，占全球近60%，但由于長(zhǎng)期的過(guò)量開采，導(dǎo)致我國(guó)鎢礦資源的開采速度比世界鎢礦資源的開采速度快，儲(chǔ)采比以及可開采年限明顯低于全球平均水平。同時(shí)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的開采，國(guó)內(nèi)高品位、簡(jiǎn)單、易選的鎢礦資源已接近枯竭。因此，加強(qiáng)我國(guó)鎢礦尤其是低品位難選鎢礦[3-4]的回收利用具有重要意義。

目前，黑鎢礦選礦最主要的選別工藝是重選[5-6]，對(duì)于黑白鎢混合礦及復(fù)雜鎢礦還常采用聯(lián)合工藝進(jìn)行選別[7-9]。云南某鎢礦含WO30.31%，WO3主要以黑鎢礦存在，次為白鎢礦、鎢華、鎢鉍礦，此外還含部分硫化礦物和磁性礦物，屬較難選低品位鎢礦。研究旨在通過(guò)試驗(yàn)制定合理選礦工藝流程，充分回收礦石中的鎢資源。試驗(yàn)研究表明，采用“磨礦—搖床拋廢（產(chǎn)出部分鎢精礦）—中礦再磨—浮選脫硫—磁選除鐵—搖床重選”的聯(lián)合工藝流程對(duì)鎢礦進(jìn)行回收利用，可獲得良好的回收指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

原礦樣取自云南某鎢礦山采礦坑道，該礦石中主要金屬礦物為黑鎢礦、白鎢礦，其次為磁鐵礦、黃鐵礦，此外還含少量鎢華與鎢鉍礦；脈石礦物主要為石英、云母等。礦石中鎢礦物嵌布粒度粗細(xì)不均，其嵌布粒度在30～100 μm之間。原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，鎢物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果 w/%Tab.1 Chemical multielement analysis results

表2 鎢物相分析結(jié)果 %Tab.2 Phase analysis of tungsten

由原礦化學(xué)多元素和鎢物相分析結(jié)果可知，該鎢礦WO3品位為0.31%，主要有害雜質(zhì)為SiO292.91%、S 2.02%及Fe 1.79%；礦石中鎢主要賦存于黑鎢礦和白鎢礦中，其中82.71%的鎢賦存于黑鎢礦，約13%的鎢賦存于白鎢礦，還有少量的鎢以鎢華及鎢鉍礦的形式存在；鎢礦粒度偏細(xì)，-40 μm占36.24%，白鎢礦-40 μm占33.81%，屬于低品位難選鎢礦。

2試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)礦樣

根據(jù)原礦性質(zhì)研究和選礦試驗(yàn)研究的需要，將取自云南某鎢礦山采礦坑道的大塊原礦通過(guò)破碎、篩分至粒徑小于2 mm的礦樣，混勻、縮分后取樣裝袋，以下所述“原礦”均為粒徑小于2 mm選礦試驗(yàn)樣。

2.2 試驗(yàn)方案

由于礦石中鎢礦物與脈石礦物的比重差異較大，在對(duì)該礦進(jìn)行一系列的探索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究采用重選工藝，且充分考慮“能收早收，能丟早丟”和“階段磨礦，階段選別”的原則對(duì)鎢礦物進(jìn)行回收[10]。同時(shí)，礦石中有害雜質(zhì)S、Fe含量雖低，但原礦中WO3品位也較低，在選礦過(guò)程中含S、Fe礦物極易富集于鎢精礦而影響精礦品質(zhì)，需分別采取浮選、磁選手段脫除。此外，礦石中鎢礦物嵌布粒度粗細(xì)不均，其嵌布粒度在30～100 μm之間，如何在保證礦物單體解離度的前提下提高鎢的回收率，將是研究的難點(diǎn)。針對(duì)礦石的上述特點(diǎn)，研究將采用重選—磁選—浮選的聯(lián)合工藝流程進(jìn)行該鎢礦石的選別試驗(yàn)。

2.3 試驗(yàn)藥劑及設(shè)備

試驗(yàn)中所用藥劑丁基黃藥與2#油均為礦山選廠工業(yè)用藥劑，試驗(yàn)用水為民用自來(lái)水。試驗(yàn)所用設(shè)備為L(zhǎng)YN（S）-1100mm×500mm 搖床、XMQ-240mm×90 mm型錐形球磨機(jī)、XFD、XFG系列浮選機(jī)，濕式永磁筒式磁選機(jī)。

3 結(jié)果與分析

3.1 磨礦細(xì)度對(duì)搖床拋廢的影響

黑鎢礦的選別常需進(jìn)行預(yù)先拋廢，將大部分脈石礦物拋除，以達(dá)到有效降低生產(chǎn)成本的效果[11]。研究采用搖床進(jìn)行預(yù)先拋廢，但在搖床預(yù)先拋廢前進(jìn)行磨礦，既保證鎢礦物達(dá)到單體解離，還要求磨礦細(xì)度不能過(guò)高而使黑鎢礦過(guò)磨且增加成本。因此考察了磨礦細(xì)度對(duì)搖床拋廢效果的影響，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，搖床尾礦中WO3品位與WO3回收率均呈下降趨勢(shì)、拋廢效果越好，當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-74 μm占60%后，隨著磨礦細(xì)度的增加，尾礦的WO3品位與WO3回收率下降趨勢(shì)減緩，基本達(dá)到最小值，繼續(xù)增加磨礦細(xì)度只會(huì)增加生產(chǎn)成本。因此磨礦選用-74 μm占60%的細(xì)度時(shí)，搖床拋廢效果最好，此時(shí)尾礦WO3品位為0.042%，WO3回收率為9.52%。

圖1 一段磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程Fig.1 Flow chart of first stage grinding fineness condition test

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)搖床拋廢的影響Fig.2 Effect of grinding fineness on the discarding by table concentrator

3.2 磨礦細(xì)度對(duì)脫硫指標(biāo)的影響

由于該鎢礦中含部分硫礦物，這部分硫很容易進(jìn)入鎢精礦中而影響精礦質(zhì)量，必須采用浮選方法脫除[12]。一段磨礦雖使鎢礦物初步達(dá)到單體解離，但硫礦物尚未充分解離，必須進(jìn)一步提高磨礦細(xì)度進(jìn)行浮選脫硫。因此，在一段磨礦細(xì)度為-74 μm占60%，自然礦漿pH，以15 g/t的丁基黃藥為捕收劑，6 g/t 2#油為起泡劑的條件下，考察了二段磨礦細(xì)度對(duì)浮選脫硫效果的影響，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，硫礦物中S品位與S回收率均呈升高趨勢(shì)、脫硫效果越好，當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-74 μm占77.5%后，隨著磨礦細(xì)度的繼續(xù)增加，尾礦的S品位與S回收率升高趨勢(shì)減緩，基本達(dá)到最大值，繼續(xù)磨礦只會(huì)增加成本，因此磨礦細(xì)度選用-74 μm占77.5%時(shí)，浮選脫硫效果最好，此時(shí)硫礦物中S品位為42.76%，S回收率為70.91%。

圖3 二段磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程圖Fig.3 Flow chart of second stage grinding fineness condition test

圖4 二段磨礦細(xì)度對(duì)浮選脫硫的影響Fig.4 Effect of second grinding finiteness on flotation desulfurization

3.3 丁基黃藥用量對(duì)脫硫指標(biāo)的影響

在一段磨礦細(xì)度為-74 μm占60%，二段磨礦細(xì)度為-74 μm占77.5%，自然礦漿pH，以丁基黃藥為捕收劑，6 g/t 2#油為起泡劑的條件下，考察了丁基黃藥的用量對(duì)浮選脫硫效果的影響，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖5 丁基黃藥用量條件試驗(yàn)流程Fig.5 Flow chart of butyl xanthate dosage condition test

由圖6可知，隨著丁基黃藥用量的增加，硫礦物中S品位逐漸降低，S回收率逐漸升高，當(dāng)丁基黃藥用量增加到15 g/t后，硫礦物中S品位的下降趨勢(shì)及S回收率的上升趨勢(shì)漸趨平緩，繼續(xù)增加丁基黃藥用量對(duì)浮選脫硫的效果影響不大。因此，浮選脫硫時(shí)丁基黃藥用量以15 g/t效果最佳，此時(shí)硫礦物中含S 42.94%、S回收率為71.39%。

圖6 丁基黃藥用量對(duì)浮選脫硫的影響Fig.6 Effect of butyl xanthate dosage on flotation desulfurization

3.4 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)除鐵效果的影響

磁鐵礦比重與黑鎢礦接近，在重選過(guò)程中易混入鎢精礦而影響精礦品質(zhì)，由于磁鐵礦是一種典型的強(qiáng)磁性礦物，必須采用弱磁選的方法脫除[13]。在一段磨礦細(xì)度為-74 μm占60%，二段磨礦細(xì)度為-74 μm占77.5%，自然礦漿pH，以15 g/t丁基黃藥為捕收劑，6 g/t 2#油為起泡劑的條件下，考察了磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁選除鐵效果的影響，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖7，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8。

由圖8可知，隨著弱磁選機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，一些較弱磁性的磁鐵礦連生體或其他礦物也被磁選回收，因此磁性礦物中Fe品位逐漸降低而Fe回收率逐漸升高，當(dāng)弱磁選機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到1 000 Oe時(shí)，磁性礦物中Fe回收率已基本達(dá)到最大值，因此采用1 000 Oe的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行磁選除鐵時(shí)效果最佳，此時(shí)磁性礦物中Fe品位為54.26%、Fe回收率為34.25%。

圖7 磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)流程Fig.7 Flow chart of magnetic field intensity condition test

圖8 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁選除鐵效果的影響Fig.8 Effect of magnetic field intensity on iron removal by magnetic separation

3.5 實(shí)驗(yàn)室小型選礦試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)該低品位鎢礦采用“磨礦—搖床拋廢（產(chǎn)出部分鎢精礦）—中礦再磨—浮選脫硫—弱磁除鐵—搖床重選”的工藝流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小型選礦試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖9，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)可獲得含WO369.14%、WO3回收率為31.22%的精礦I和含WO360.19%、WO3回收率為48.54%的精礦II，總鎢精礦含WO363.40%、WO3回收率為79.76%，回收效果較好。

圖9 實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)流程Fig.9 Laboratory small-scale test flow

表3 實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)結(jié)果 %Tab.3 Laboratory small-scale test results

4結(jié)論

（1）云南某鎢礦含WO30.31%，原礦中鎢礦物以黑鎢礦為主，其次為白鎢礦，少量以鎢華和鎢鉍礦的形式存在，脈石礦物為石英為主以及少量硫化礦物和磁性鐵礦物。鎢礦物嵌布粒度粗細(xì)不均，分布粒級(jí)在30～100 μm之間，屬低品位難選鎢礦。

（2）該礦石中S、Fe含量雖低，但是由于WO3品位低，精礦產(chǎn)率較小，這部分易浮硫礦物和磁性鐵礦物由于比重較大，極易在重選過(guò)程中進(jìn)入鎢精礦，將嚴(yán)重影響鎢精礦質(zhì)量，故預(yù)先脫除硫礦物和磁性鐵礦物是回收該低品位鎢礦的關(guān)鍵。

（3）采用“磨礦—搖床拋廢（產(chǎn)出部分鎢精礦）—中礦再磨—浮選脫硫—磁選除鐵—搖床重選”的聯(lián)合工藝回收該低品位鎢礦中的鎢金屬，最終獲得了含WO363.40%、WO3回收率為79.76%的鎢精礦，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鎢礦物的有效回收。