行洛坑鎢礦配合物捕收劑黑白鎢混合浮選新工藝生產實踐

李愛民 衛 召 韓海生 孫 偉 王若林 楊美情

（1.寧化行洛坑鎢礦有限公司，福建 三明 365400；2.中南大學資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083；3.中南大學戰略含鈣礦物資源清潔高效利用湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410083）

寧化行洛坑鎢礦是一個巨大型花崗巖大脈和細脈含鉬的黑、白鎢礦床，WO3的總儲量達29.55萬t，占全國儲量的5.3%［1］。礦石中主要有用礦物為黑鎢礦、白鎢礦、輝鉬礦、黃銅礦和黃鐵礦等，礦體中WO3平均品位為0.22%，其中黑鎢礦中鎢和白鎢礦中鎢的比例約4∶6，是國內典型的黑白鎢伴生礦石資源。原生礦礦石的礦物組成和礦物特征、嵌布關系等遠比石英脈型鎢礦復雜，白鎢礦與方解石、螢石等含鈣脈石礦物緊密共生，具有有價金屬品位低、礦物種類繁多、鎢礦物嵌布粒度粗細不均等特點，屬于低品位較難選的鎢礦石［2-3］。行洛坑鎢礦選廠處理量約為5 000 t/d，原礦經破磨分級后，粗粒級采用搖床+螺旋溜槽的重選法進行回收，細粒級采用浮選法進行回收［4-5］。細粒級黑白鎢礦浮選的粗選段采用經典的柿竹園“GY法”浮選工藝，該工藝首先用鉛離子活化黑白鎢礦，而后以羥肟酸為主體捕收劑，以脂肪酸作為輔助捕收劑，從而實現黑白鎢礦的同步富集［6-7］。精選段對WO3品位為2%～4%的粗精礦采用離心機進一步提升品位，最終得到WO3品位18%～22%的鎢精礦。“GY法”浮選工藝在鎢粗選段可以取得較高的回收率，然而脂肪酸的使用使得含鈣脈石礦物大量上浮，使得在現有工藝流程下鎢精礦品位的提高受到制約，無法取得鎢資源經濟效益最大化，因此，開展鎢細泥浮選試驗研究及工業實踐對于鎢資源的高效、清潔、綜合利用具有重大意義。

白鎢礦與方解石、螢石等含鈣脈石礦物的浮選分離一直是選礦領域的世界性難題［8-10］，而開發高選擇性的新型捕收劑及對應的鎢礦浮選新技術一直是鎢礦浮選的研究重點［11］。前期研究表明新型苯甲羥肟酸鉛（Pb-BHA）金屬-有機配合物捕收劑具有很高的選擇性，可以實現黑白鎢礦的常溫混合浮選［12-14］，在湖南柿竹園多金屬礦已經得到了成功的工業化應用［15-17］。因此，研究了Pb-BHA配合物捕收劑在行洛坑鎢礦的應用，并依據礦石性質設計開發出基于配合物捕收劑的黑白鎢常溫混合浮選新工藝，為鎢資源的高效浮選回收提供指導。新工藝的技術路線如圖1所示，在粗選段使用“GY法”浮選工藝，確保鎢粗選取得較高的回收率；而后粗精礦進入離心機初步富集鎢精礦，并將微細粒的方解石和螢石等含鈣脈石礦物脫除；離心機精礦隨后進入配合物浮選工藝流程中，憑借配合物捕收劑的高選擇性進一步提升精礦品位，獲得高品位鎢精礦。在該方案中，為實現鎢精礦回收率最大化，通過調整藥劑制度和流程，降低了原流程中“GY法”粗選段和離心機預精選段的精礦品位，在配合物法精選段憑借Pb-BHA配合物捕收劑的高選擇性來實現鎢礦的高效富集。

1 試驗原料

1.1 原礦化學成分分析

行洛坑鎢礦原礦的化學成分分析結果如表1所示。

由表1可知，原礦中主要化學成分為SiO2、Al2O3、K2O，次要化學成分為Fe2O3、Na2O、MgO、CaF2等。原礦WO3品位為0.16%，屬于低品位鎢礦。

1.2 離心機精礦礦石性質分析

實驗室小型試驗所用的礦樣取自行洛坑鎢礦細泥浮選車間的離心機精礦。礦樣的主要元素分析如表2所示，礦物解離度分析（MLA）測試得到的礦物組成及含量分析結果如表3所示。主要元素分析結果表明，離心機精礦中氧、鈣、鎢、鐵、氟和硅等元素含量較高，其中WO3品位為13.20%。離心機精礦的礦物解離度分析測試結果表明，精礦中白鎢礦含量為8.51%，黑鎢礦含量為8.13%，脈石礦物主要是螢石、方解石、電氣石、金紅石、菱鐵礦、鐵白云石和石英等。

離心機精礦粒度分析結果如表4所示。結果表明：精礦粒度為-0.074 mm占97.58%，-0.038 mm占90.48%，有50.96%的礦粒分布在0.02～0.038 mm粒級。WO3的金屬分布率為-0.074 mm占98.94%，-0.038 mm占89.94%，有64.62%的WO3的金屬分布在0.02～0.038 mm粒級。這表明離心機精礦粒度較細，大部分的WO3金屬分布在-0.038 mm粒級。

行洛坑鎢礦礦石性質分析表明，離心機精礦中黑白鎢礦粒度較細，大部分的鎢金屬分布在-0.038 mm粒級，這使得細粒黑白鎢礦與脈石礦物的浮選分離難度較大，原有工藝無法實現精礦品位的進一步提升，要實現離心機精礦的高效富集，必須借助于高選擇性的捕收劑以及有利于黑白鎢礦高效回收的工藝流程。

2 試驗結果與討論

2.1 金屬-有機配合物法鎢細泥浮選新工藝主干流程

行洛坑鎢礦鎢細泥浮選車間采用了“兩段預處理脫泥—硫化礦浮選脫硫—鎢細泥浮選”的整體工藝。根據原礦礦石性質特點，行洛坑鎢礦鎢細泥浮選段的配合物浮選新工藝采用了“GY法粗選—離心機預精選—配合物法精選”的工藝流程，如圖2所示。粗選采用以鉛離子為活化劑、以羥肟酸TW705和脂肪酸GYR為捕收劑的“GY法”藥劑制度，粗精礦采用Slon-1600型離心選礦機進行預精選，粗選尾礦經過3次掃選得到最終尾礦，離心機精選尾礦及掃選精礦順序返回。其中粗選、掃選1和掃選2采用浮選柱，而掃選3采用浮選機。針對低品位的離心機精礦，設計了基于Pb-BHA配合物為唯一捕收劑的配合物法浮選工藝對離心機精礦進行再次精選，最終得到高品位鎢精礦。而精選尾礦進入重選車間的搖床重選流程進行掃選，不返回細泥浮選流程中。

2.2 基于配合物捕收劑的黑白鎢混合浮選小型試驗

依據離心機精礦中黑白鎢礦礦石性質，采用Pb-BHA配合物作為唯一捕收劑，設計了黑白鎢混合浮選工藝流程。流程中使用CU作為泡沫調整劑，以調整前端“GY法”中殘留松醇油的泡沫黏度與強度。實驗室小型浮選試驗的流程如圖3所示，試驗以硝酸鉛和TW705所形成的配合物作為捕收劑，在堿性條件下進行1粗1掃的浮選工藝流程，所得粗精礦和掃選精礦合并作為最終精礦。

2.2.1 碳酸鈉用量試驗

碳酸鈉用量試驗中，固定粗選的硝酸鉛和TW705用量分別為600 g/t和1 200 g/t、掃選的硝酸鉛和TW705用量分別為200 g/t和400 g/t，掃選水玻璃用量為500 g/t，粗選和掃選的CU用量分別為10 g/t和30 g/t。試驗結果如圖4所示，結果表明隨著碳酸鈉用量的增加，精礦品位顯著增加，而精礦回收率先升后降。當碳酸鈉用量為1 300 g/t時，取得WO3品位43.93%、回收率88.38%的良好指標，故碳酸鈉的最佳用量為1 300 g/t。

2.2.2 水玻璃用量試驗

水玻璃用量試驗中，固定粗選碳酸鈉用量為1 300 g/t，粗選的硝酸鉛和TW705用量分別為600 g/t和1 200 g/t，掃選的硝酸鉛和TW705用量分別為200 g/t和400 g/t，粗選和掃選的CU用量分別為10 g/t和30 g/t。試驗結果如圖5所示，結果表明隨著水玻璃用量的增加，精礦品位及回收率都是先升后降。當水玻璃用量為500 g/t時，精礦WO3品位為43.90%，回收率為88.37%，綜合考慮精礦品位及回收率，確定水玻璃的最佳用量為500 g/t。

2.2.3 配合物捕收劑用量試驗

配合物捕收劑用量試驗中，固定粗選碳酸鈉用量為1 300 g/t，掃選水玻璃為500 g/t，粗選和掃選的CU用量分別為10 g/t和30 g/t。配合物捕收劑用量試驗結果如表5所示。由表5可知，當粗選的硝酸鉛和TW705用量為700 g/t和1 200 g/t、掃選的硝酸鉛和TW705用量為500 g/t和700 g/t時取得最優的指標，精礦品位達到42.70%，回收率達到97.77%。

2.2.4 開路及閉路試驗

通過條件試驗確定了碳酸鈉、水玻璃和配合物捕收劑對浮選指標的影響規律和最佳用量，在此基礎上進行了2粗2掃的開路試驗，試驗流程見圖6，結果見表6。開路試驗結果表明，經過2粗2掃的開路流程，可以獲得WO3品位為41.49%的精礦，回收率為96.61%。

在開路試驗的基礎上，將掃選1和掃選2的精礦順序返回，開展閉路試驗，試驗結果如表7所示。結果表明，經過黑白鎢混合浮選閉路流程，可以獲得WO3品位為40.22%的精礦，回收率為98.43%。

最終精礦的物相分析結果如圖7所示，結果表明精礦以白鎢和黑鎢為主，脈石為少量的石英和磷灰石等，而在離心機精礦中大量存在的螢石和方解石等含鈣脈石礦物含量極低。因此，小型試驗結果表明配合物對黑白鎢礦的浮選具有極強的選擇性，可以實現黑白鎢礦的高效浮選，基于配合物捕收劑的黑白鎢混合浮選新工藝可以達到提升細泥鎢精礦品位的目標。

2.3 金屬-有機配合物法鎢細泥浮選新工藝工業生產調試

基于配合物捕收劑的離心機精礦黑白鎢混合浮選小型試驗取得較好的浮選指標，為新工藝的工業調試提供了指導。2020年3月份，鎢細泥浮選車間開展了金屬-有機配合物法鎢細泥浮選新工藝工業生產調試。為提高鎢浮選整體回收率，通過調整“GY法”粗選的藥劑制度和離心機預精選的設備參數，將離心機精礦的品位降低為12%左右。經過兩周的生產調試，逐步確定了最優的藥劑制度和工藝流程，如圖8所示，9 d的生產調試結果如圖9所示。結果表明，新工藝對給礦具有很好的適應性，生產指標基本穩定，精礦平均品位為45.25%，而精選平均回收率達到了95.51%，全流程綜合回收率達到81.30%，取得良好的浮選指標。

在此藥劑制度下，通過流程考察繪制了配合物精選段工藝流程數質量流程圖，如圖10所示。流程考察結果表明，在離心機精礦品位為12.94%的條件下，可以取得WO3品位為40.72%的鎢精礦，回收率為95.42%。同時尾礦品位僅為0.85%，生產實踐表明這部分鎢通過返回重選可以很好地進行回收，重選系統的精礦品位及回收率沒有明顯變化。因此，配合物浮選新工藝顯著提高了精礦品位，并對原流程中鎢精礦的回收率幾乎沒有造成影響。

金屬-有機配合物法鎢細泥浮選新工藝工業生產調試經過1個月的調試與完善后，流程運行穩定，生產指標良好。調試結果表明：通過新工藝可以在鎢原礦WO3品位為0.16%的情況下，獲得最終WO3品位為40.72%的鎢精礦，精選作業回率收率95.42%，全流程綜合回收率達到80%以上，達到預期目標。且該工藝對給礦濃度、原礦品位、環境溫度、水質等因素的變化具有較強的適應性，流程操作也相對平穩。精礦品位的提高，提升了精礦的銷售價格，并相應節省了精礦的過濾、烘干和運輸成本，最終每年新增效益近百萬元。新工藝在生產中的成功應用提高了產品質量，提高了經濟效益，并具有良好的社會效益和環保效應。

3 結論

金屬-有機配合物浮選新工藝的實驗室小型試驗結果表明，配合物捕收劑對黑白鎢礦的浮選具有極強的選擇性和捕收能力，可以實現黑白鎢礦的高效混合浮選。經過2粗2掃的黑白鎢混合浮選流程，可以在離心機精礦WO3品位為15.45%的條件下，獲得WO3品位為40.22%的鎢精礦、回收率為98.43%。物相分析結果表明精礦以白鎢和黑鎢為主，螢石和方解石等含鈣脈石礦物含量極低。“GY法粗選—離心機預精選—配合物法精選”的新工藝工業試驗結果表明，金屬—有機配合物法鎢細泥浮選新工藝可以在原礦WO3品位為0.16%的情況下，獲得最終WO3品位為40.72%的鎢精礦，精選作業回收率為95.42%，綜合回收率達到80%以上，取得良好的工業生產指標。且新工藝對礦石性質、環境溫度、水質等因素的變化具有較強的適應性。新工藝在生產實踐中的成功應用創造了顯著的經濟效益，并為資源高效利用和綠色礦山建設做出了貢獻。