江西某多金屬礦中銅鎢資源的綜合回收

鄧 穎 周曉文

（1.江西省礦業(yè)工程重點實驗室，江西 贛州 341000；2.江西理工大學資源與環(huán)境工程學院，江西 贛州 341000）

銅是四大有色金屬之一，是一種重要的礦產(chǎn)資源；鎢屬于我國四大戰(zhàn)略資源之一，在軍事、電子信息、現(xiàn)代工業(yè)等領域用途廣泛。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國對銅、鎢資源需求量不斷增大，因此對國內(nèi)資源合理開發(fā)利用顯得尤為重要［1-4］。在江西、湖南、福建等地均存在大量銅鎢多金屬礦，在研究及生產(chǎn)實踐中，針對銅鎢型礦石一般采用先浮選硫化礦后浮鎢的流程，主要有銅優(yōu)先浮選、銅快速浮選、銅硫混合浮選，硫化礦尾礦浮選鎢等［4-8］工藝流程，其中應用較為廣泛的流程是銅硫混合浮選再分離，尾礦浮鎢流程。凌石生等［9］對某銅硫鎢多金屬礦選礦工藝進行了研究，采用磁選脫硫—銅硫混合浮選—白鎢礦浮選流程，產(chǎn)出硫精礦、銅精礦及白鎢精礦，閉路試驗獲得了硫精礦含硫30.16%、回收率77.58%；銅精礦含銅18.28%、回收率76.83%；白鎢精礦WO3品位66.04%、回收率81.67%的指標。李俊萌等［10］對江西某低品位復雜銅鎢多金屬礦石浮選工藝進行了研究，采用銅硫混合浮選—銅硫分離浮選、混浮尾礦浮鎢工藝，獲得了銅精礦銅品位24.13%、回收率68.90%，硫精礦硫品位36.15%、回收率60.77%，鎢精礦WO3品位62.24%、回收率73.68%的指標，使礦石中的銅鎢得到較好的回收。從目前銅鎢礦綜合回收研究和實踐來看，實現(xiàn)多金屬礦中銅鎢資源的高效分離和回收，合適的藥劑制度和工藝流程是關鍵，尤其是克服銅、鎢回收流程的相互干擾，以及鎢礦物高效捕收劑的選擇［11］。

江西某銅鎢多金屬礦含銅0.72%、含鎢0.11%。為合理開發(fā)利用該資源，確定合適的選礦工藝流程和藥劑制度，對該銅鎢多金屬礦石進行了選礦工藝流程試驗研究。

1 試驗材料與試驗方法

1.1 試驗礦樣

1.1.1 試樣多元素分析及礦物組成

試樣取自江西某礦山，其主要金屬礦物為黃銅礦、銅藍、白鎢礦、黃鐵礦、白鐵礦、輝鉛鉍礦、閃鋅礦等，其中黃銅礦含量較高，具有回收價值，白鎢礦具有綜合利用價值；非金屬礦物為方解石、石榴石、石英、透閃石、螢石、綠泥石、白云母、透輝石等。試樣多元素分析結(jié)果見表1。

注：Ag、Au含量的單位為g/t。

1.1.2 礦石礦物嵌布特征及嵌布粒度

礦石中黃銅礦、銅藍及少量黃鐵礦組成致密塊狀，一些黃銅礦、黃鐵礦在局部浸染狀分布，少量黃銅礦、黃鐵礦組成石英脈穿切巖石。黃銅礦多呈浸染狀、星點狀、稀疏浸染狀等形態(tài)產(chǎn)出，前者裂紋發(fā)育，被次生銅藍穿切交代，分割成網(wǎng)格狀（圖1），包裹輝鉛鉍礦。白鎢礦呈粒狀產(chǎn)出，多為他形-半自形晶，一般零星分布或者聚粒鑲嵌分布于石英粒間，主要與石英連生（圖2），有的與石英、螢石等連生分布。

銅礦物單體解離，鎢礦物因嵌布較為簡單，嵌布粒度也以中細粒為主，有利于單體解離，+0.074 mm粒級已達到98.16%的單體解離，這說明對選礦十分有利。

1.2 試驗方案與方法

本研究主要回收的元素是銅和鎢。對于銅硫礦物的浮選，目前主要的浮選流程有直接分離浮選流程、優(yōu)先浮選流程和混合—優(yōu)先浮選流程等。由于本研究試樣中硫含量不高，只考慮硫化礦回收可選用銅優(yōu)先浮選工藝［12-15］，但研究試樣中WO3品位達到0.11%，需考慮鎢礦物的回收。因此，本研究選礦技術(shù)難點在于如何獲得高品質(zhì)銅精礦的同時，降低硫化礦選別工藝流程和藥劑對后續(xù)白鎢礦回收的影響［16-20］。

由于礦石中白鎢礦、黃銅礦的結(jié)構(gòu)構(gòu)造不復雜，嵌布粒度以中細粒為主，單體解離度較為良好，硫化礦物和鎢礦物的相互關系不是十分密切，只需將其分開處理就可避免相互干擾，因此本研究擬先對硫化礦進行浮選富集，硫化礦浮選尾礦再進行白鎢礦浮選富集，采用銅硫混合浮選、銅硫混合浮選尾礦浮選白鎢礦的原則流程，條件試驗流程見圖3。

1.3 試驗藥劑和設備

試驗中用的藥劑主要有碳酸鈉、石灰、水玻璃、硝酸鉛、丁基黃藥、松油、油酸、氧化石蠟皂、GYB、GYR等，其中碳酸鈉、硝酸鉛為分析純，其它藥劑為礦山選廠工業(yè)級藥劑，試驗用水為民用自來水，試驗所用設備為XQM-240×90型錐形球磨機，XFD、XFG系列浮選機。

2 選礦試驗研究

2.1 硫化礦浮選條件試驗

2.1.1 丁基黃藥用量試驗

試樣涉及硫化礦和白鎢礦2種不同類型的礦物，為避免硫化礦對后續(xù)白鎢浮選的影響，進行硫化礦浮選應盡可能將硫化礦脫除，目前對于硫化礦浮選一般采用丁基黃藥作捕收劑，因此，本研究選用丁基黃藥作為銅硫混合浮選的捕收劑。固定磨礦細度-0.074 mm占78%，對丁基黃藥用量進行試驗研究，試驗流程見圖3，試驗結(jié)果見圖4。

從圖4可以看出，隨著丁基黃藥用量的增加，銅硫混合粗精礦中銅回收率不斷升高，但品位卻不斷下降，當丁基黃藥用量達到120 g/t后，得到的銅硫混合粗精礦回收率增加已不明顯，并且粗精礦中鎢礦物的夾帶量明顯增加。因此綜合考慮，選取丁基黃藥用量為120 g/t。

2.1.2 磨礦細度試驗

適宜的磨礦細度能使目的礦物有效單體解離而又不過度粉碎，磨礦細度過細一方面會造成目的礦物因過粉碎而泥化，另一方面也會增加能耗，浪費資源。因此進行了磨礦細度條件試驗，試驗流程同圖3，固定丁基黃藥用量120 g/t，改變磨礦細度，考察磨礦細度對混合粗選指標的影響，試驗結(jié)果見圖5。

從圖5可以看出，隨著磨礦細度的增加，得到的銅硫粗精礦中銅的回收率不斷升高，但銅硫混合粗精礦中銅的品位卻不斷下降，而且當磨礦細度-0.074 mm含量大于78%時，銅硫混合粗精礦中白鎢礦夾帶量明顯增大。綜合選礦指標和經(jīng)濟因素，確定銅粗選磨礦細度-0.074 mm占78%。

2.1.3 銅硫分離浮選pH值條件試驗

石灰法是目前銅硫分離采用最多的方法，本實驗采用石灰法進行銅硫分離，礦漿pH值使用石灰控制，由于試樣硫品位僅0.93%，因此試驗數(shù)據(jù)分析不考慮硫。銅硫分離pH值條件試驗流程同圖3，固定磨礦細度-0.074 mm占78%、丁基黃藥用量120 g/t，改變銅硫分離浮選礦漿pH值，考察礦漿pH值變化對銅硫分離指標的影響，試驗結(jié)果見圖6。

由圖6可以看出，隨著礦漿pH值不斷升高，獲得的銅粗精礦品位不斷升高，但pH值達到12.5時，銅品位繼續(xù)升高，但回收率卻劇烈下降，礦漿pH值過高對銅礦物產(chǎn)生了抑制。綜合考慮，取礦漿pH值為12。

2.1.4 銅硫分離銅精選條件試驗

從銅硫分離浮選pH值條件試驗獲得的銅粗精礦可以看出，銅粗精礦中銅的品位已經(jīng)較高，經(jīng)過精選便可獲得高質(zhì)量的銅精礦，其關鍵是如何在獲得較高銅品位的同時盡可能提高銅回收率，為此本試驗進行了銅粗精礦精選次數(shù)試驗。同時，由于銅硫分離過程中銅的整體回收率偏低，銅礦物在銅硫分離尾礦產(chǎn)品中分布率較高，還進行了銅硫分離尾礦掃選回收銅的試驗，以提高銅礦物的回收率，試驗流程見圖7，試驗結(jié)果見表2。

表2表明，銅粗精礦經(jīng)過2次精選可獲得銅品位25.43%、銅回收率62.97%的高品質(zhì)銅精礦，1次精選可獲得銅品位24.94%、銅回收率69.73%的銅精礦，雖然2次精選獲得的銅精礦品質(zhì)更高，但綜合回收率指標考慮，本試驗選取銅粗精礦精選1次作為試驗條件。另外，試驗數(shù)據(jù)表明，通過分離尾礦掃選1次，獲得的中礦產(chǎn)品中銅的占有率為9.77%，有效提升了銅的回收率。

2.2 鎢礦浮選條件試驗及結(jié)果

2.2.1 鎢粗選捕收劑種類及用量試驗

礦石中的鎢礦物主要為白鎢礦，且以中細粒嵌布為主，單體解離度較高，主要與石英連生，有的與石榴石、螢石等連生分布，對選礦十分有利。浮選是回收白鎢礦的主要工藝，為此，對硫化礦浮選尾礦回收鎢進行了捕收劑種類及用量條件試驗，流程見圖8，固定磨礦細度-0.074 mm占78%、調(diào)整劑碳酸鈉用量2 000 g/t，抑制劑水玻璃用量1 500 g/t、活化劑硝酸鉛用量400 g/t，對氧化石蠟皂、油酸、GYB+GYR等多種捕收劑浮選效果進行了對比，結(jié)果表明，氧化石蠟皂、油酸捕收能力較強，但選擇性較差，獲得的鎢粗精礦回收率高但品位低，GYB+GYR混合捕收劑捕收能力稍弱，但其選擇性明顯優(yōu)于前兩者，綜合考慮，選取GYB+GYR作為白鎢礦的捕收劑，并進一步對其用量進行了條件試驗，結(jié)果見圖9。

由圖9可以看出，隨著GYB+GYR用量逐漸增大，獲得的鎢粗精礦中鎢回收率不斷升高，但品位卻不斷下降，尤其當GYB+GYR用量達到（400+400）g/t以后，品位降低的同時，回收率升幅已不明顯。因此，選取GYB+GYR混合捕收劑用量為（400+400）g/t。

2.2.2 鎢粗選碳酸鈉用量條件試驗

雖然在銅浮選流程充分考慮了硫化礦的脫除，但硫化礦浮選尾礦中還有少量的硫化礦存在，影響鎢礦物的浮選回收。碳酸鈉作為調(diào)整劑，一方面可以調(diào)節(jié)礦漿pH值抑制硫化礦，另一方面碳酸鈉對礦漿具有一定的分散作用，有利于白鎢礦浮選富集。對碳酸鈉用量進行了條件試驗，固定磨礦細度-0.074 mm占78%、抑制劑水玻璃用量1 500 g/t、活化劑硝酸鉛用量400 g/t、混合捕收劑GYB+GYR用量（400+400）g/t，考察碳酸鈉用量對白鎢礦選礦指標的影響，試驗結(jié)果見圖10。

從圖10可以看出，隨著碳酸鈉用量的增大，鎢粗精礦鎢品位和回收率都有提升，說明碳酸鈉對礦漿起到一定的分散作用，但當其用量增加到2 200 g/t時，鎢粗精礦的品位和回收率都有所下降，說明此時碳酸鈉已過量。因此，選取碳酸鈉用量為2 000 g/t。

2.2.3 鎢粗選水玻璃用量條件試驗

試樣中的SiO2含量較高，脈石礦物主要為石英。水玻璃對石英等硅酸鹽脈石礦物有良好的抑制作用，為達到最佳的抑制效果，對水玻璃用量進行了條件試驗，試驗流程同圖8。固定磨礦細度-0.074 mm占78%、調(diào)整劑碳酸鈉用量2 000 g/t、活化劑硝酸鉛用量400 g/t、混合捕收劑GYB+GYR用量（400+400）g/t，考察水玻璃用量對浮選指標的影響，試驗結(jié)果見圖11。

由圖11可知，水玻璃對石英等硅酸鹽脈石礦物起到了很好的抑制作用。H2SiO3、HSiO3-、SiO32-能夠吸附在石英等脈石礦物表面，使其受到抑制，而對鎢礦物的可浮性影響較小，另外由于膠態(tài)SiO2帶負電并吸附在礦泥表面，使礦泥帶負電互相排斥，并處于最佳的分散狀態(tài)，避免了細泥礦物的夾帶和罩蓋［21-25］。隨著水玻璃用量增大，獲得的鎢粗精礦的品位不斷升高，但鎢粗精礦的回收率卻不斷下降，尤其當用量達1 500 g/t以后，獲得的鎢粗精礦中鎢品位升幅已不明顯，回收率卻劇烈下降，說明此時水玻璃對鎢礦物也產(chǎn)生了抑制作用，水玻璃用量已過量。因此，選取水玻璃用量為1 500 g/t。

2.2.4 鎢粗選硝酸鉛用量條件試驗

從之前條件試驗數(shù)據(jù)來看，獲得的鎢粗精礦中鎢的回收率偏低，為了提高鎢的回收率，擬對白鎢礦進行活化。硝酸鉛對鎢礦物浮選有顯著的活化作用，可有效提高捕收劑的作用效果，改善浮選指標。對硝酸鉛用量進行了條件試驗，固定磨礦細度-0.074 mm占78%、調(diào)整劑碳酸鈉用量2 000 g/t，抑制劑水玻璃用量1 500 g/t，混合捕收劑GYB+GYR用量（400+400）g/t，試驗結(jié)果見圖12。

從圖12可以看出，硝酸鉛對鎢礦物確有一定的活化作用，因為在礦漿pH=6～10的浮選體系中，Pb主要以Pb（OH）+和Pb（OH）2（S）沉淀的形式存在，在礦物表面發(fā)生特性吸附，是鎢礦物浮選的活化組分，可以提高浮選藥劑與鎢礦顆粒的作用效果，從而提高鎢礦物浮選回收率［26］。隨著活化劑硝酸鉛用量的增大，獲得的鎢粗精礦中鎢的回收率不斷升高，但當硝酸鉛用量達到400 g/t后，獲得的鎢粗精礦中鎢品位和回收率均下降，說明此時硝酸鉛已過量。因此，選取活化劑硝酸鉛用量為400 g/t。

2.2.5 鎢粗精礦精選條件試驗

條件試驗獲得的鎢粗精礦品位達到6.25%，已達精選的要求。根據(jù)白鎢礦浮選實踐可知，白鎢礦需通過多次精選才能獲得合格的鎢精礦，同時為了獲得高品位白鎢礦，還需對脈石礦物進行抑制，為此，進行了鎢精礦精選次數(shù)和抑制劑用量條件試驗，鎢精選添加水玻璃抑制脈石礦物。試驗結(jié)果表明，精選3次只能獲得WO3品位14.36%、回收率27.67%的鎢精礦，再增加精選次數(shù)也難以獲得更高品質(zhì)的鎢精礦，通過對精選試驗獲得的鎢精礦和中礦產(chǎn)品進行顯微鏡下分析，發(fā)現(xiàn)鎢精礦產(chǎn)品與石英等脈石礦物大部分未單體解離，因此后續(xù)試驗考慮對獲得的鎢粗精礦進行再磨再精選條件試驗。

2.2.6 鎢粗精礦精選再磨細度及精選次數(shù)條件試驗

由于獲得的鎢粗精礦鎢礦物與脈石礦物未有效解離，導致無法獲得合格的鎢精礦產(chǎn)品，為此，對獲得的鎢粗精礦進行再磨，再磨后再進行精選，為了達到最佳的解離效果又不至于鎢粗精礦過粉碎，進行了再磨細度條件試驗，結(jié)果見圖13。

由圖13可以看出，對鎢粗精礦再磨再選可有效提升鎢精礦的品質(zhì)，隨著再磨細度的增加，鎢精礦的品位和回收率都大幅提升，但當再磨細度達到-0.045 mm占90%時，獲得的鎢粗精礦中WO3回收率不再升高，并且WO3品位又有降低，說明此時已過粉碎，大量的微細粒脈石被夾帶進入鎢精礦產(chǎn)品，因此，選取再磨細度為-0.045 mm占85%。

在再磨細度為-0.045 mm占85%時，精選3次獲得的鎢精礦WO3品位為32.24%，仍偏低，因此本試驗考慮增加精選次數(shù)進一步提高鎢精礦品位，試驗結(jié)果見表3。

由表3可知，隨著精選次數(shù)增加，鎢品位逐漸升高，但回收率卻逐漸降低，當精選4次時，得到的鎢精礦中鎢品位已達35.16%、回收率達到54.47%，若再增加精選次數(shù)，回收率明顯降低，綜合考慮鎢精礦產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟效益，確定鎢精選4次為最佳條件。

2.2.7 流程試驗

在銅、鎢浮選條件試驗的基礎上進行了開路流程試驗，進一步驗證條件試驗所確定的藥劑制度和工藝流程的穩(wěn)定性。在開路試驗的基礎上又進行了閉路試驗，閉路試驗流程見圖14，試驗結(jié)果見表4。

注：銅精礦含銀1 000.00 g/t、含金0.4 g/t，銀回收率83.39%；尾礦2含銀110 g/t、含金0.2 g/t，銀回收率4.20%。

由表4可知，閉路試驗通過1粗1精銅浮選獲得了銅品位為24.78%、銅回收率為90.02%的銅精礦，通過1粗4精鎢浮選獲得了WO3品位為35.32%、回收率為65.25%的鎢精礦，試驗取得了較好的指標。

3 結(jié) 論

（1）礦石礦物種類較為復雜，其中銅礦物主要有黃銅礦、銅藍，鎢礦物主要為白鎢礦，其他金屬礦物為輝鉛鉍礦、閃鋅礦、黃銅礦、白鐵礦等；非金屬礦物中以綠泥石、黑云母、絹云母、石英為主，還有少量或微量的石榴石、白云母等。礦石中礦物嵌布較為簡單，嵌布粒度以中細粒為主。礦石含銅0.72%、含鎢0.11%、含銀30 g/t，有價組分銅、鎢的含量較高，有較好的開發(fā)利用價值。

（2）采用硫化礦混浮—硫化礦分離—硫化礦浮選尾礦回收白鎢礦的原則流程處理該礦石，在原礦含銅0.72%、含鎢0.11%的情況下，閉路試驗獲得了含銅24.78%、含銀1 000.00 g/t、含金0.40 g/t，銅的回收率為90.02%、銀回收率為83.39%的銅精礦；獲得WO3品位為35.32%、回收率為65.25%的鎢精礦。