白鎢礦與含鈣脈石浮選分離的研究

周曉彤，李英霞，鄧麗紅，胡紅喜，付廣欽

(廣州有色金屬研究院，廣東 廣州 510650)

在白鎢礦浮選中，螢石和方解石等脈石礦物與白鎢礦含有相同的表面活性點(diǎn)—鈣離子。鈣離子與脂肪酸類捕收劑具有較強(qiáng)的結(jié)合能力，因此在常規(guī)浮選中白鎢礦、螢石和方解石的可浮性相近，要獲得較高的白鎢粗精礦指標(biāo)有一定難度。因此，研究純礦物在不同介質(zhì)和不同藥劑下的可浮性及其作用機(jī)理，對(duì)選擇性抑制螢石和方解石并獲得理想的白鎢精礦指標(biāo)具有重要意義。

1 白鎢礦、螢石和方解石單礦物試驗(yàn)

1.1 調(diào)整劑對(duì)礦物可浮性的影響

1.1.1 用 NaOH調(diào)漿的影響

在捕收劑TAB-3用量為50mg/L時(shí)，用NaOH和H2SO4調(diào)整礦漿pH值，pH值對(duì)白鎢礦、螢石和方解石可浮性的影響如圖1所示。由圖1可知，在pH=8.5時(shí)，白鎢礦的可浮性較好；當(dāng)pH>10時(shí)，白鎢礦可浮性下降。在 pH>6時(shí)，螢石和方解石回收率大于90%。由此可見，螢石和方解石的可浮性好于白鎢礦。

1.1.2 用NaOH、Na2CO3和水玻璃調(diào)漿的影響

在捕收劑TAB-3用量為100mg·L-1，水玻璃用量為400mg·L-1時(shí)，用NaOH和H2SO4調(diào)整礦漿pH值，pH值對(duì)白鎢礦、螢石和方解石可浮性的影響如圖2所示。由圖2可知，添加水玻璃后螢石和方解石的可浮性大幅下降；白鎢礦在pH>6后其可浮性只是微微下降，在pH>10時(shí)與不加水玻璃相比其可浮性有一定提高(與圖1相比)。可見，添加水玻璃有利于白鎢礦上浮。

在捕收劑TAB-3用量為100mg/L，分別用NaOH和Na2CO3調(diào)整礦漿pH=10時(shí)，水玻璃用量對(duì)白鎢礦、螢石和方解石可浮性的影響如圖3所示。由圖3可知，當(dāng)用Na2CO3調(diào)整礦漿pH時(shí)，白鎢礦、螢石和方解石的可浮性較好。用NaOH調(diào)整礦漿pH，當(dāng)水玻璃用量大于400mg/L時(shí)，水玻璃對(duì)螢石的抑制作用顯著，有利于白鎢礦與螢石的浮選分離。

圖1 TAB-3捕收性能與pH值之間的關(guān)系

圖2 NaOH調(diào)漿、pH與礦物可浮性的關(guān)系

圖3 分別用NaOH和Na2CO3調(diào)漿、水玻璃用量與白鎢礦、螢石和方解石可浮性的關(guān)系

1.2 捕收劑對(duì)礦物可浮選的影響

分別用油酸皂、氧化石蠟皂(733，731)和TAB-3作捕收劑，用Na2CO3調(diào)整礦漿pH=11.0，進(jìn)行水玻璃用量對(duì)白鎢礦、螢石和方解石可浮性影響的試驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，隨水玻璃用量增加，螢石的可浮性顯著降低。隨著水玻璃用量增加，采用油酸鈉和733作捕收劑時(shí)，方解石可浮性緩慢降低，而采用TAB-3和731作捕收劑時(shí)，方解石的可浮性降低明顯。圖4(a)、(b)、(d)顯示，采用油酸鈉、733和TAB-3作捕收劑時(shí)，隨著水玻璃用量增加，白鎢礦可浮性緩慢降低，而采用731，其可浮性下降明顯。從圖4還可看出，只要水玻璃用量大于400mg/L，采用任何一種捕收劑均可將白鎢礦和螢石這兩種礦物分離；而對(duì)于白鎢礦與螢石和方解石的分離，只有采用捕收劑TAB-3才能將白鎢礦與脈石礦物螢石和方解石有效分離。同時(shí)，從圖4還可看出，捕收劑對(duì)螢石、方解石的捕收作用的強(qiáng)弱順序?yàn)椋?33>731>TAB-3。說明捕收劑TAB-3的選擇性比較強(qiáng)。

2 白鎢礦與含鈣脈石礦物的分離

白鎢-螢石型白鎢礦石和白鎢-方解石型白鎢礦石是白鎢礦石的兩大類型。對(duì)這兩類實(shí)際礦石的試驗(yàn)研究十分重要。

2.1 白鎢礦-螢石型白鎢礦的試驗(yàn)研究

湖南某鎢礦，原礦含WO30.26%、CaF219.27%、CaCO39.42%，鎢礦物中分別含白鎢礦、黑鎢礦和鎢華為82.69%、13.85%和3.46%，屬于白鎢-螢石型白鎢礦石。在捕收劑TAB-3用量0.24kg/t的條件下，進(jìn)行調(diào)整劑試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果列于表1。由表1可知，調(diào)整劑采用NaOH與Na2SiO3組合，其用量分別為0.2kg/t、3.0kg/t，可獲得較高品位和回收率的白鎢精礦。

采用不同捕收劑進(jìn)行回收白鎢礦試驗(yàn)，結(jié)果列于表2。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用捕收劑TAB-3，用量為0.64kg/t，白鎢礦的回收指標(biāo)較好。在NaOH用量0.4kg/t、Na2SiO3用量3kg/t的條件下，捕收劑TAB-3用量對(duì)回收白鎢礦影響的試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨TAB-3用量增加，回收率提高，精礦品位降低，但品位降低降低幅度較小。

(a) C油酸皂=3×10-4mol/L；(b) C733=100mg/L；(c) C731=100mg/L；(d) C TAB-3=100mg/L

表1 白鎢礦-螢石型的白鎢浮選調(diào)整劑試驗(yàn)結(jié)果

表2 白鎢浮選捕收劑試驗(yàn)結(jié)果

圖5 TAB-3用量對(duì)白鎢浮選的影響

用NaOH和Na2SiO3作調(diào)整劑，TAB-3作捕收劑，經(jīng)一次粗選三次精選三次掃選閉路試驗(yàn)，可得到品位11.70% WO3的白鎢粗精礦、對(duì)作業(yè)回收率為75.69%,尾礦品位0.065% WO3。白鎢粗精礦經(jīng)加溫浮選可得到品位為74.57% WO3、回收率69.47%的白鎢精礦，對(duì)白鎢礦回收率84.01%。白鎢礦的回收效果較理想。

2.2 白鎢礦-方解石型白鎢礦的試驗(yàn)研究

安徽某鎢礦，原礦含WO30.19%、CaCO316.42%、CaF21.58%，鎢礦物中含白鎢礦、黑鎢礦和鎢華分別為91.55%、5.92%、2.53%，屬白鎢-方解石型白鎢礦石。在捕收劑TAB-3用量為0.18kg/t的條件下，調(diào)整劑種類及其用量對(duì)白鎢礦浮選影響的試驗(yàn)結(jié)果列于表3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，調(diào)整劑以Na2CO3與Na2SiO3組合，可獲得品位和回收率較高的白鎢精礦。

在Na2SiO3用量2.6kg/t、TAB-3用量0.16kg/t的條件下，Na2CO3用量對(duì)白鎢礦浮選影響的試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Na2CO3用量為0.5kg/t時(shí)，白鎢精礦的品位和回收率均較高，選別效果良好。

表3 白鎢礦-方解石型的白鎢浮選調(diào)整劑試驗(yàn)結(jié)果

圖6 Na2CO3用量對(duì)白鎢浮選的影響

用Na2CO3和Na2SiO3作調(diào)整劑，TAB-3作捕收劑，經(jīng)一次粗選三次精選二次掃選閉路可得到品位7.52% WO3的白鎢粗精礦、對(duì)作業(yè)回收率為91.59%,尾礦品位0.016% WO3。白鎢粗精礦經(jīng)加溫浮選，可得到品位為65.62% WO3、回收率為87.47%的白鎢精礦，對(duì)白鎢礦回收率95.55%。

3 作用機(jī)理的研究

3.1 礦物表面動(dòng)電位

在調(diào)整劑水玻璃用量為400mg/L、捕收劑TAB-3用量為100mg/L的條件下，用H2SO4和NaOH調(diào)礦漿pH值，礦漿pH值與白鎢礦、螢石及方解石表面電位的關(guān)系如圖7所示。

圖7 pH值與礦物表面電位的關(guān)系

由圖7(a)可知，在堿性介質(zhì)或酸性介質(zhì)中，均未發(fā)現(xiàn)白鎢礦的零電點(diǎn)。在較寬的pH范圍，白鎢礦表面荷負(fù)電；白鎢礦與TAB-3作用后，隨pH增大，具有荷負(fù)電的表面，其ζ-電位向負(fù)值移動(dòng)幅度較大；白鎢礦與水玻璃和TAB-3作用后，其表面ζ-電位負(fù)移幅度較小。圖7(b)顯示，螢石的零電點(diǎn)pH≈8，pH<8時(shí)螢石表面荷正電，但與TAB-3作用后，其ζ-電位在pH<8時(shí)變?yōu)樨?fù)值。圖7(c)顯示，方解石的零電點(diǎn)pH≈8.5，與TAB-3作用后，其ζ-電位在所有pH范圍均為負(fù)值，但負(fù)移趨勢較緩。而加入水玻璃后，白鎢礦ζ-電位負(fù)移較小，螢石ζ-電位負(fù)移較大，方解石ζ-電位負(fù)移最大。以上說明水玻璃在螢石和方解石表面的吸附會(huì)排擠TAB-3的吸附。這與1.1.2部分的試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

分別用NaOH和Na2CO3將礦漿調(diào)至pH=10，在TAB-3用量為100mg·L-1的條件下，水玻璃用量與礦物表面電位的關(guān)系如圖8所示。

圖8 NaOH和Na2CO3分別調(diào)漿，水玻璃用量與礦物表面電位的關(guān)系

3.2 礦物吸附藥劑后的紅外光譜分析

藥劑在礦物表面上的吸附往往是幾個(gè)力的綜合結(jié)果，如共價(jià)鍵、庫侖靜電作用、晶格中或雙電層中的離子交換、氫鍵、被吸附表面活性劑的烴鏈引起的鏈之間粘著鍵合、和范德華鍵等。紅外光譜法被廣泛用來鑒定在浮選體系中藥劑和礦物是否發(fā)生化學(xué)吸附。

捕收劑TAB-3的紅外光譜圖如圖9所示。圖9顯示，2921.6cm-1為捕收劑TAB-3中-CH3的C-H反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2856.1cm-1為-CH2的C-H對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1560.1cm-1為羧基中C-O伸縮振動(dòng)吸收峰。

圖9 TAB-3藥劑的紅外光譜圖

白鎢礦、螢石和方解石與藥劑作用的紅外光譜如圖10所示。圖10顯示，加入水玻璃后，礦物與藥劑作用的紅外光譜圖發(fā)生變化：①白鎢礦表面出現(xiàn)羧酸鈣羧基中C-O反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰[1]，1546.6cm-1處為羧酸鈣的特征峰，表明捕收劑TAB-3與白鎢礦表面有較強(qiáng)的化學(xué)吸附；②螢石表面的1560.1cm-1處羧基C-O吸收峰消失，僅在2921.6cm-1、2854.1cm-1處出現(xiàn)了-CH3反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰和-CH2對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，表明捕收劑TAB-3在螢石表面吸附力減弱；③方解石表面的2921.6cm-1處-CH3反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰消失，表明TAB-3捕收劑在方解石表面吸附較弱。由此可見，加入水玻璃后，減弱了捕收劑在螢石和方解石表面的吸附力，從而提高了捕收劑TAB-3對(duì)白鎢礦的選擇性吸附作用，有利于白鎢礦與螢石和方解石的浮選分離。

圖10 白鎢礦、螢石和方解石與藥劑作用的紅外光譜圖

4 結(jié)論

1) 用Na2CO3調(diào)介質(zhì)pH為8～11時(shí)，有利于白鎢礦與方解石的浮選分離；用NaOH調(diào)介質(zhì)pH≥11時(shí)，有利于白鎢礦與螢石的浮選分離。

2) TAB-3捕收劑在白鎢礦、螢石和方解石表面均發(fā)生化學(xué)吸附，但加入水玻璃后，捕收劑TAB-3在螢石和方解石表面的吸附減弱。因此，加入水玻璃后，有利于白鎢礦與螢石的浮選分離，更有利于白鎢礦與方解石的浮選分離。

[1] 鄭國錫，賈方如.油酸鈉與磷礦物作用的紅外光譜[J].化工礦物與加工，1983(3):35-38.

國土資源部辦公廳下發(fā)通知在全國評(píng)選礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)先進(jìn)典型

日前，國土資源部辦公廳下發(fā)通知，就開展全國礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作先進(jìn)集體和先進(jìn)個(gè)人評(píng)選活動(dòng)進(jìn)行部署。

據(jù)悉，本次評(píng)選分為集體獎(jiǎng)和個(gè)人獎(jiǎng)，集體獎(jiǎng)設(shè)優(yōu)秀組織獎(jiǎng)和先進(jìn)集體兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，個(gè)人獎(jiǎng)設(shè)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)和先進(jìn)個(gè)人兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。評(píng)選范圍包括參加全國礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作的省級(jí)國土資源主管部門及項(xiàng)目承擔(dān)單位，中國地質(zhì)調(diào)查局、中國核工業(yè)地質(zhì)局、中國煤炭地質(zhì)總局、中化地質(zhì)礦山總局、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)等單位，以及參與全國礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作的技術(shù)人員與管理人員。

全國礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作自2007年實(shí)施以來，在各省(區(qū)、市)國土資源主管部門的高度重視、全國礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目辦公室與各項(xiàng)目承擔(dān)單位的共同努力下，全面完成25種重要礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)的各項(xiàng)任務(wù)，取得了顯著成效。評(píng)選先進(jìn)集體和個(gè)人，旨在全面總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，宣傳先進(jìn)典型，進(jìn)一步推動(dòng)工作成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。