湖南某含鎢多金屬礦選礦試驗(yàn)研究①

紀(jì)道河， 王若林， 楊勇祥， 龍會(huì)友， 陳鵬飛， 黃神龍

(1.湖南有色黃沙坪礦業(yè)有限公司,湖南 郴州424421； 2.中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院,湖南 長沙410083)

鎢是重要的稀有金屬之一,具有一系列優(yōu)異的力學(xué)性能,在優(yōu)質(zhì)鋼冶煉和硬質(zhì)鋼及合金生產(chǎn)方面具有不可替代的作用,被廣泛應(yīng)用于軍工、民用、工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域［1-3］。 目前已探明的含鎢礦物多達(dá)20 余種,而其含鎢品位普遍較低。 W6+易與O2-結(jié)合形成鎢酸鹽［4］,因此自然界中鎢礦物以鎢酸鹽為主,其中白鎢礦和黑鎢礦儲(chǔ)量占比較大,具有大規(guī)模經(jīng)濟(jì)開發(fā)的價(jià)值,也是目前世界各國鎢資源的主要來源［5］。

我國鎢資源儲(chǔ)量居世界第一位,以白鎢礦為主,其突出特點(diǎn)為貧、細(xì)、雜,是公認(rèn)的難選礦。 鎢礦常用的浮選方法有2 種:一是傳統(tǒng)的“彼得洛夫”加溫浮選工藝［6］,二是金屬配位離子捕收劑常溫浮選工藝［7-9］。傳統(tǒng)的加溫浮選由于能耗高、水玻璃用量大、回水處理困難等缺點(diǎn),逐漸被金屬配位離子捕收劑常溫浮選取代。

本文針對(duì)湖南某含鎢多金屬礦進(jìn)行了浮選試驗(yàn)研究。 該含鎢多金屬礦原來采用一粗兩精三掃常溫粗選、一粗兩精一掃彼得洛夫加溫精選工藝,選鎢全流程水玻璃用量達(dá)10 kg/t,選礦水處理及回用十分困難；精礦WO3品位達(dá)61.94%,但是回收率只有56%。 因此,提高鎢回收率、減少水玻璃用量、降低成本成為亟待解決的問題。

1 試樣與藥劑

1.1 試樣性質(zhì)

試驗(yàn)所用白鎢礦純礦物取自湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司,純度95.21%；螢石和方解石純礦物取自湖南瑤崗仙礦業(yè)有限責(zé)任公司,純度分別為97.96%和99.33%。 白鎢礦、螢石和方解石經(jīng)手選提純后進(jìn)行破碎,先用顎式破碎機(jī)碎至-2 mm,然后用陶瓷球磨機(jī)磨至-0.074 mm,供試驗(yàn)用。

實(shí)際礦物礦石成分十分復(fù)雜,有螢石、方解石、石榴石、石英、輝石、綠泥石、長石、蒙脫石、白鎢礦、石膏、閃石等近30 種礦石成分。 其中螢石含量較高,脈石礦物主要以方解石、石榴石和石英為主。 礦物中主要含O、Ca、Si、F、Fe 等元素,有用元素為W、F,其主要化學(xué)成分分析結(jié)果如表1 所示。

表1 實(shí)際礦物主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

1.2 藥 劑

試驗(yàn)所用捕收劑Pb-BHA 為苯甲羥肟酸與鉛離子按一定比例配合制得；抑制劑Al-SBL 為硅酸鈉與鋁離子按一定比例配合制得；起泡劑為常見的工業(yè)級(jí)醇類起泡劑。

2 純礦物試驗(yàn)

2.1 Pb-BHA 對(duì)不同礦物可浮性的影響

以Pb-BHA 作捕收劑、Pb-BHA 用量1.5 × 10-4mol/L,起泡劑松油醇用量12.5 μL/L 條件下,不同礦物可浮性差異見圖1。 結(jié)果表明,在pH=7 ～10 條件下,Pb-BHA 對(duì)方解石和白鎢礦具有良好的捕收能力,二者回收率均大于80%；而Pb-BHA 對(duì)螢石沒有捕收能力或捕收能力很弱。 Pb-BHA 可應(yīng)用于鎢/螢石共伴生資源的綜合回收。

圖1 Pb-BHA 對(duì)不同礦物的可浮性差異

2.2 Al-SBL 對(duì)白鎢礦與方解石浮選分離的影響

采用質(zhì)量比1 ∶1的白鎢礦與方解石單礦物的混合礦作為研究對(duì)象,在pH=9.5,捕收劑Pb-BHA 用量1.5×10-4mol/L、起泡劑松油醇用量12.5 μL/L 條件下,進(jìn)行了浮選分離試驗(yàn),結(jié)果如圖2 所示。 結(jié)果表明,Al-SBL 對(duì)白鎢礦與方解石的分離效果明顯,白鎢礦品位及回收率隨著Al-SBL 用量增加呈現(xiàn)上升趨勢,在Al-SBL 用量100～150 mg/L 的區(qū)間,精礦WO3品位在65%以上,回收率75%以上,取得了良好的分選指標(biāo)。

圖2 Al-SBL 用量對(duì)混合礦浮選的影響

3 實(shí)際礦物試驗(yàn)

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

pH=7.0、Al-SBL 用量800 g/t、Pb-BHA 用量1 000 g/t條件下進(jìn)行了實(shí)際礦物磨礦細(xì)度試驗(yàn),結(jié)果如圖3 所示。 磨礦細(xì)度較粗時(shí),鎢整體回收率較低；隨著磨礦細(xì)度增大,WO3產(chǎn)率增加、品位略有下降。 當(dāng)-0.074 mm粒級(jí)含量超過70%后,WO3回收率曲線的增長速率緩慢,整體回收率趨于穩(wěn)定。

圖3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

磨礦細(xì)度試驗(yàn)證明,磨礦細(xì)度對(duì)WO3品位的影響十分微弱,但回收率受磨礦細(xì)度影響較大。 細(xì)度過粗、單體解離不充分,回收率難以提高。 結(jié)合精選的諸多因素,確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm 粒級(jí)占75%。

3.2 pH 值條件試驗(yàn)

由于Al-SBL 和Pb-BHA 偏酸性,它們的加入會(huì)影響礦漿pH 值,因此實(shí)驗(yàn)pH 值以加藥后的pH 值為準(zhǔn),即先加抑制劑和捕收劑,后調(diào)節(jié)pH 值。 磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)占75%、Al-SBL 用量800 g/t、Pb-BHA用量1 000 g/t,pH 值條件試驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示。 由結(jié)果可知,隨著礦漿pH 值升高,無論是WO3品位還是回收率都呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢。 說明該礦石對(duì)礦漿pH 值十分敏感,稍高的pH 值就會(huì)使浮選指標(biāo)變差。當(dāng)浮選pH 值為7.0 時(shí),WO3品位達(dá)到了1.5%,粗選回收率為83.98%。

圖4 pH 值試驗(yàn)結(jié)果

3.3 Pb-BHA 用量試驗(yàn)

磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)占75%、pH=7.0、Al-SBL用量800 g/t 條件下,進(jìn)行了Pb-BHA 用量條件試驗(yàn),結(jié)果如圖5 所示。 當(dāng)Pb-BHA 用量較低時(shí),WO3回收率很低,品位也只富集了3 倍。 而Pb-BHA 用量增大時(shí),WO3回收率和品位都有明顯增大。 當(dāng)Pb-BHA 用量超過800 g/t 時(shí),回收率增長趨勢減緩；Pb-BHA 用量超過900 g/t 時(shí),回收率繼續(xù)增大,而WO3品位下降明顯。 這一現(xiàn)象可能是由于捕收劑過量使得白鎢礦上浮之后,方解石等脈石礦物也得到富集。 綜合考慮,確定Pb-BHA 捕收劑用量為800 g/t。

圖5 Pb-BHA 用量試驗(yàn)結(jié)果

3.4 選鎢新工藝流程

基于金屬配位離子捕收劑理論研究及條件試驗(yàn)結(jié)果,開發(fā)了“一粗四精兩掃”的常溫浮選工藝(見圖6),取代了原有的一粗兩精三掃的常溫粗選、一粗兩精一掃的彼得洛夫加溫精選工藝。 新工藝大大縮短了選鎢階段的流程,實(shí)現(xiàn)了白鎢礦與其他含鈣礦物的常溫浮選分離,精礦WO3品位可達(dá)44.33%,作業(yè)回收率75.43%、總回收率為68.95%。

圖6 選鎢新工藝流程

新工藝的另一大亮點(diǎn)在于,取消了粗選作業(yè)中的脂肪酸和水玻璃,在極大提高鎢綜合回收率的同時(shí),還有利于尾礦濃縮,實(shí)現(xiàn)選礦廢水有效循環(huán)回用,降低生產(chǎn)成本,并為后續(xù)伴生有用礦物(螢石)的綜合回收創(chuàng)造了條件。

4 結(jié) 論

1) Pb-BHA 和Al-SBL 具有十分突出的選擇性:Pb-BHA 配位離子捕收劑對(duì)白鎢礦和方解石捕收能力強(qiáng),但對(duì)螢石的捕收能力較弱；Al-SBL 聚合物抑制劑對(duì)方解石抑制能力強(qiáng),對(duì)白鎢礦的抑制作用較弱。

2) 實(shí)際礦物條件試驗(yàn)確定了最佳浮選條件為:磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)占75%、礦漿pH 值7.0～7.5、捕收劑Pb-BHA 用量800 g/t。

3) “一粗四精兩掃”常溫選鎢新工藝獲得了精礦WO3品位44.33%、作業(yè)回收率75.43%、總回收率68.95%的良好指標(biāo),取代了原有一粗兩精三掃的常溫粗選、一粗兩精一掃彼得洛夫加溫精選工藝,實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化指標(biāo)、降低成本和選礦水回用的目標(biāo)。