金屬鉬礦選礦工藝流程及改造應用

張鐵志，桑海波

（東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110166）

儲量巨大的鉬礦，我國居世界第一。但仍有很大比例的低品位鉬礦無法有效利用。如果在原低水平的基礎上進行重復建設，將會導致過度開采、過度開挖、過度富礦和廢差開采等一系列嚴重情況，從而使鉬資源在尾礦泥中鉬資源的損失增加，同時尾礦中的重金屬元素也會給周圍環境帶來不可逆轉的嚴重危害[1]。為了提高金屬鉬礦的開采及回收率，要對金屬鉬礦的開采工藝進行優化改造，此次工藝的改造過程有利于延長金屬鉬礦的使用壽命，保護自然生態環境，減少礦產資源的消耗，有效地利用金屬鉬資源，具有十分重要的現實意義和歷史意義[2]。金屬鉬在礦產資源中屬于稀有金屬，具有熱硬性能好、熔點高以及耐高溫的特點，金屬鉬礦資源表面的金屬離子所具有的特性和種類，是選礦工藝流程設計的關鍵因素。金屬鉬資源的分布非常不均衡，根據地質調查所的文獻資料，截止20世紀末期，世界范圍內的金屬鉬儲備量達到了673萬噸，基礎儲備量也達到了1422萬噸[3]。由于礦產資源是一種不可再生資源，導致金屬鉬資源的儲備量越來越少，研究金屬鉬礦選礦工藝流程并進行改造應用，可以有效促進礦山企業的可持續發展，并在同種礦山中可以為礦產資源的生產建設提供一定借鑒。

1 金屬鉬礦選礦工藝概述

金屬鉬礦最常用的選礦方法就是浮選法，而大多數金屬鉬元素都是在輝鉬礦回收得到的。其晶體結構可為六邊形或層狀。這是由極性共價鍵s-mo和巖石之間的s-mo-s結構所構成的。石頭與石頭的結合很薄弱。但是由于巖體具有強烈的共價鍵作用，許多輝鉬礦易沿構造夾層開裂，斷口片狀或板狀，這就決定了輝鉬礦3具有良好的浮性。研究發現，研磨細度可使s-mo-s層解離，并使親水性表面比例減小。但是如果過細研磨，會逐漸增大s-mo的表面比例，可浮性會逐漸降低。雖然黃藥等極性捕收劑的適量使用可以對輝鉬礦進行有效回收，但磨礦細度會引起二次沉淀，對浮選效果有較大影響。所以在選礦過程中，應避免或防止研磨過細[4]。通過多階段分選或分段磨礦，使單一鉬礦物逐步解離，提高了金屬鉬在輝鉬礦中的回收率。三段一路的工藝流程是金屬鉬礦在破碎中經常采用的工藝流程之一，這樣可以使金屬鉬的粒度控制在12mm～15mm之間。一般情況下，球磨機或棒磨-球磨流程是金屬鉬礦在磨礦中經常使用的一種方式，在特殊情況下，還會使用半自磨的方式。浮選工藝流程是通過粗選的方式實現鉬粗精礦的產出，經過兩段或者三段再磨，最后進行五次到六次的精選之后得到金屬鉬精礦。在金屬鉬礦選礦工藝流程中，非極性油類物質是選礦捕收劑的最佳選擇，可以使浮選的效果更佳明顯，在其中還要添加少量的起泡劑；此外，調整劑和脈石抑制劑可以選擇石灰和水玻璃，在一些比較簡單的工藝流程中，還會采用諸如表面活性劑Syntex的油類乳化劑[5]。為保證金屬鉬礦的選礦質量，對其中所含銅、鉛、鐵等元素進行了分離。若鉬礦石中的雜質仍未達到標準要求，則需用化學方法輔助處理金屬鉬礦的選礦工藝。

2 金屬鉬礦選礦工藝流程

2.1 單一鉬礦選礦工藝流程

對多數單金屬鉬礦石，粗磨粗選－再磨再選是一種比較典型的選礦方法。從理論意義上來說，粗磨粗選可以提高金屬鉬礦在選礦工藝流程中的自然浮選性能。經試驗發現，1/16金屬鉬礦～1/24金屬鉬礦經過高餾程的預處理、寬沸點的乳化處理，與烴類石油共生，在自然浮選性能方面具有良好的表現[6]。金屬鉬礦雖然比較容易出現上浮，但是金屬鉬礦石中只含有少量的鉬元素，一般在0.01%～0.4%之間，通常情況下，金屬鉬的含量超過0.2%才可以被稱為富礦。考慮到金屬鉬精礦質量的要求比較高，一般要求金屬鉬的含量要超過45%～47%。因此，金屬鉬礦在浮選過程中的富集比都很高，通常在400以上，這時就需要對金屬鉬礦進行多次高質量的精選，精選的次數通常選擇4次～10次之間。采用捕收劑BKAP，在現場選礦工藝流程的條件下閉路可獲得較佳技術指標，鉬回收率明顯高于現場鉬回收率。但由閉路試驗結果可知，在尾礦中損失的。因此，在金屬鉬礦選礦工藝流程中，可以選擇粗磨－粗選的粗選段，進一步粗磨處理粗磨－粗選產生的粗精礦，使其能夠充分地解離，最后再進行多次精選操作，經過多磨-再磨-多次精選的操作之后，就可以得到單一鉬礦的選礦工藝流程圖，如圖1所示。

圖1 單一鉬礦的選礦工藝流程

2.2 復雜鉬礦選礦工藝流程

很多金屬元素都來自復雜鉬礦石，在復雜鉬礦石中，對金屬鉬進行回收利用，回收得到的鉬金屬含量可以達到世界金屬鉬元素總產量的48%[7]。然而以如果復雜鉬礦床含有大量的其他金屬，只含有少量的金屬鉬，通常以板巖礦床的形式存在，由于儲備量比較大，是金屬鉬的重要來源。由于復雜鉬礦床一般都是層狀結構，在天然可浮性方面有良好的表現，通常與黃銅礦床、黃鐵礦密切共生。因此，從復雜鉬礦石中對鉬礦進行回收，相比于以鉬礦為主的礦石中回收金屬鉬的難度更大，在工藝流程方面也會更加復雜，回收金屬鉬往往還有受到其他金屬元素回收的制約。

在復雜鉬礦石中進行金屬鉬礦的選礦，原則上有兩種方法，即混合浮選和優選浮選。其中，混合浮選是一種應用比較多的方式，換句話說就是通過粗選得到復雜鉬礦的粗精礦，然后從復雜鉬礦粗精礦中分離其他金屬元素和金屬鉬元素。由于硫化類金屬礦物與金屬鉬礦都是容易上浮的礦物，而且兩者的可浮性比較接近，很容易就可以獲得復雜鉬精礦。但是在復雜鉬精礦中進行其他金屬礦床與金屬鉬礦的分離難度是比較大的，通常要通過物理的方法或者物理化學結合的方法對復雜鉬礦在分離之前進行預處理。在以往的研究中和工業應用中經常采用的工藝流程包括以下兩點。

（1）加熱處理。混合精礦在復雜鉬礦分選前需要加熱。該工藝旨在分解或蒸發吸附于礦物表面的捕收劑，使硫化鉬表面產生自氧化作用，從而使礦物表現被抑制。實驗結果表明，熱水加熱浮選分離復雜鉬礦，可以提高鉬精礦的質量和回收率，并能使硫化物在數據中的含量降低85%～90%。全世界復雜鉬礦選礦廠中約有40%的復雜鉬礦采用不同的熱處理工藝。

（2）濃縮脫藥。由于混合浮選產生的泡沫產品中通常含有大量的黃原酸類捕收藥劑。為了有效降低某些鉬礦殘留劑對復雜鉬礦可浮性的影響，應盡量減少抑制劑的用量，在金屬鉬礦選礦之前就對浮選工藝進行濃縮脫藥處理。

3 金屬鉬礦的改造

（1）金屬鉬礦的改造及實踐應用。以陽欒川鉬業集團選礦二公司和德興銅鉬選礦廠為例，該公司第二選礦廠隸屬洛陽輝鉬礦集團公司。洛陽欒川輝鉬礦二選廠2005年生產能力達6000噸/日。截止2006年4月，洛陽欒川輝鉬礦二選廠金屬鉬生產能力經改擴建達10000噸/日，主要金屬礦物有白鎢礦、白鎢礦、輝鉬礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦。斜長石、透輝石、石榴石和石英是洛陽欒川鉬業集團主要脈石礦物。洛陽市欒川鉬業集團公司第二選礦廠原礦中鉬平均含量2%。洛陽市欒川鉬業集團二廠對鉬礦石進行了改造的過程如下：通過一次磨礦，原鉬礦的細度達到200目左右，占60%左右。采用一次粗選和四次掃選，可以得到含鉬量為51%的鉬精礦；在掃選過程中，必須對金屬鉬進行兩次粗選和四次掃選，才能進入選礦，再進行選尾礦返回掃選。

（2）金屬鉬礦在德興銅鉬選礦廠的改造應用。德興銅鉬選礦廠在1984年已經建立選礦廠，地理位置在江西省德興縣，在產量方面，金屬鉬的日產量可以達到1.5萬噸，其中在分選車間中，金屬鉬的處理能力可以達到120噸～140噸，經過擴建之后日處理能力可以達到90000噸。德興銅鉬選礦廠中的礦物組成都是簡單的結構，主要的金屬礦物就是黃銅礦和輝鉬礦，礦石中的金屬鉬含量大約在0.008%～0.011%之間，金屬銅的含量在0.5%左右。

金屬鉬礦在德興銅鉬選礦廠改造后的流程為：采用閉路磨礦的處理方式，原礦的細度可以達到200目，占比在60%～65%之間，掃選后的尾礦就是最終得到的尾礦。

4 結束語

本文提出了金屬鉬礦選礦工藝流程及改造應用，利用金屬鉬礦選礦工藝概述，分析了金屬鉬礦選礦工藝流程，以洛陽欒川鉬業集團選礦二公司和德興銅鉬選礦廠為例，分析了金屬鉬礦的改造應用。在今后的研究中還要對比國內外的選礦工藝，優化國內的金屬鉬礦選礦工藝。