某鎢鉬多金屬礦的工藝改進及生產實踐

倪章元,顧春宏

(湖南有色金屬股份有限公司黃沙坪礦業分公司,湖南桂陽 424421)

湖南有色金屬股份有限公司黃沙坪礦業分公司1 500 t/d鐵選廠原一期設計處理兩種不同類型的礦石:鐵礦及鐵多金屬礦,主要精礦產品為鐵精礦、鉬精礦及鉍精礦,經過改擴建后,二期設計主要考慮回收原礦中的鎢金屬及螢石。主要精礦產品為鎢精礦及螢石精礦。原設計采礦供礦最大塊度小于500 mm,原礦品位:鉬0.12%;鉍0.04%;鐵25%;鎢0.32%;螢石13%。

但鐵選廠自投產以來,井下出礦品位降低比較明顯,出礦塊度部分超過500 mm,最大達到1 000 mm,進不了PE600×900顎式破碎機,需人工二次破碎,嚴重影響碎礦流程暢通,且設備、工藝流程存在不足,使得生產連續性差,處理能力一直沒達產,生產精礦指標不太理想。從2007年初以來,公司對原設計流程及設備進行了大量的調試和改造,并在2008年8月進行了流程的查定,其查定的選礦指標為:

鉬精礦:品位46%,回收率83%。

鉍精礦:品位4%,回收率45%。

鐵精礦:品位61%,回收率65%。

鎢精礦:品位50%,回收率30%。

從查定的選礦指標可知:鉬、鐵的精礦品位和回收率尚可,但鎢精礦的品位和回收率明顯偏低,離設計指標差距很大;由于嵌布粒度細,選廠的鉍精礦實際上只能算是中間產品,也就是只產出了鉍硫混合精礦。

同時,根據鐵選廠2009年12月份的生產報表也可以看出:該月處理原礦量13 342 t,按月平均處理量計算,選廠實際處理能力不到設計處理能力的一半;另外,該月主要精礦產品及指標為:

鉬精礦:原礦品位0.11%左右;精礦品位45%左右;精礦理論回收率85%左右,但精礦實際回收率只有75%左右,比理論回收率要低。

鎢精礦:原礦品位0.20%左右;精礦品位32%左右;精礦理論回收率25%左右。

鐵精礦:原礦品位11%左右;精礦品位60%～62%左右;精礦理論回收率65%左右。

選廠沒有產出螢石精礦及鉍精礦(產出的是鉍硫混合精礦)。

因鎢指標較低,對鎢選礦工藝重新進行研究,同時針對以上問題,對該廠工藝重新進行計算和設計,在滿足工藝要求的前提下,應盡可能地利用原有設備和原有設施。經過技術攻關和改造,工業試驗指標有較大幅度提高,鎢質量達到64.67%,回收率達到68.13%,鉬回收率也有提高,實際回收率達80%以上。

1 礦石性質

黃沙坪鉛鋅礦鐵礦屬接觸交代矽卡巖型氣化高溫熱液礦床,一號礦體群主要有三種礦石類型:(1)含石英脈石榴石鈣鐵輝石條帶狀磁鐵礦;(2)石榴石鈣鐵輝石塊狀磁鐵礦;(3)石榴石浸染磁鐵礦。

礦石中金屬礦物以磁鐵礦為主,少量白鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦、自然鉍、白鐵礦、褐鐵礦等。非金屬礦物以螢石、鈣鐵榴石、透輝石等為主。磁鐵礦呈條紋狀、細脈狀產出。磁鐵礦在礦石中的嵌布粒度為0.02～0.2 mm,屬細粒狀嵌布的礦石,也常見磁鐵礦沿螢石間隙充填交代,或包裹螢石。

輝鉬礦:主要呈葉片狀、條狀,偶見呈粒狀,分布于石榴子石、綠泥石化石榴子石、透輝石、方解石、螢石、陽起石等矽卡巖礦物組成脈石基底中。輝鉬礦亦常見存在于黃鐵礦、毒砂邊部或粒間。輝鉬礦邊部有時可見伴生輝鉍礦、輝鉛鉍礦、硫銅鉍礦等含鉍礦物及黃銅礦。輝鉬礦嵌布粒度不均勻,主要在0.02～0.4 mm之間,粗者可達數毫米,細者 0.02 mm以下。

輝鉍礦:主要呈柱狀、細粒狀,常分布在輝鉬礦邊部或被輝鉬礦包裹,也呈細小散粒狀分布于石榴子石、透輝石、透閃石、螢石等脈石基底中。嵌布粒度比輝鉬礦細得多,主要在0.07 mm以下。

礦石硬度為 f=13～19,礦石密度為3.557 t/m3,礦石堆密度為2.40 t/m3。

鉬鉍原礦多元素分析結果見表1。鉬鉍原礦礦物組成見表2。

2 改造前工藝及指標

2.1 初步研究結果及設計工藝

鎢、鉬、鉍、螢石、石榴子石綜合回收原則流程如圖1所示,試驗研究結果見表3。

表1 鉬鉍原礦多元素分析結果 %

表2 鉬鉍原礦礦物組成 %

圖1 鎢、鉬、鉍、螢石、石榴子石綜合回收原則流程

2.2 工業指標

從2006年9月底工業調試至2008年7月,處理了原礦接近35萬t,生產原礦品位、設計原礦品位和生產技術指標分別見表4、表5和表6。

表3 鎢鉬多金屬礦閉路全流程試驗結果 %

表4 生產原礦品位 %

表5 設計原礦品位 %

表6 生產精礦品位及回收率 %

經過內部技術人員的改造,主要是對選鉬流程由鉬鉍與硫分離改為鉬與鉍硫分離,并對分離流程進行了適當擴容,鉬指標有較大改善,質量接近45%,理論回收率接近80%,但鎢指標沒有明顯改善。

2.3 存在的問題

分析鐵選廠生產的實際情況,存在的主要問題有:(1)原礦塊度過大;(2)選廠處理能力不能達產; (3)流程不暢通,事故停機及設備檢修停機頻率大,時間長,金屬流失嚴重;(4)有用金屬理論回收率與實際回收率差距大,資源浪費嚴重;(5)工藝作業環節中,設備的規格、數量及使用性能存在不足,加上原礦供應不足,生產不連續,指標不穩定。

3 技術攻關及工藝改造

3.1 技術攻關

經過調研,最終選擇與廣州有色金屬研究院進行合作,因生產礦石品位與原設計品位有較大差距,主要是鎢品位明顯偏低,取樣配樣時盡量接近生產品位。經過半年的攻關,鎢指標取得較大突破,全流程試驗總結果見表7。

3.2 改造實踐

工藝改造設計規模仍為原有1 500 t/d,主要改造設計內容包括:(1)碎磨工藝流程的技術改造;(2)鎢選別流程的工藝技術改造;(3)鉬、鉍選別流程的工藝技術改造;(4)鐵精礦的提質降雜;(5)結合建設項目的主要特點,并考慮到節約投資,因此在滿足工藝要求的前提下,應盡可能地利用原有設備和原有設施。此外還應盡可能小地影響選廠的生產。

表7 全流程試驗總結果 %

3.2.1 粗礦倉改造方案

選廠粗碎車間內的破碎設備由PE600×900顎式破碎機改為JC1100型顎式破碎機,并相應改造振動給礦設備及原礦倉,使原礦處理的最大塊度由原設計500 mm增大到750 mm(少量＞750 mm人工單獨處理)。

3.2.2 細礦倉改造方案

為了平衡采礦與選廠的工作制度,更有利于生產的調節和管理,為選礦流程的穩定創造條件,本次改造設計在原有細礦倉邊新增一個直徑為10 m的1 000 t細礦倉。

3.2.3 磨礦分級改造方案

將原有FX400-GTX6型一段旋流器改為直徑Ф 660 mm的旋流器共2臺,一用一備,同時旋流器的沉砂嘴由Ф 60 mm增大到Ф 100 mm,相應的旋流器給料泵及泵池也進行改造。

3.2.4 白鎢粗選改造方案

將原有常溫浮選前Ф 30 m脫水濃密機和加溫前Ф 15 m粗精礦濃密機改造成能自動分段提耙的新型濃密機;將原有常溫浮選充氣式浮選機改為自吸氣機械攪拌式浮選機,并適當擴容。

3.2.5 白鎢加溫精選改造方案

新建一個加溫車間,將原加溫攪拌槽的進漿由砂泵輸送改為自流進漿,經過計算,因原有加溫前Ф 15 m粗精礦濃密機規格偏小,所以原有4臺Ф 2.2 ×2.5 m加溫攪拌槽應由6臺Ф 3.0×3.0 m的加溫攪拌槽取代;將原有一粗四精二掃的加溫浮選流程改造成一粗五精四掃的流程,浮選設備相應增加;為提高白鎢的回收率,恢復原有細泥搖床,對加溫精選尾礦中的粗粒白鎢進一步回收。

3.3 工業試驗

工業試驗原礦多元素化學分析結果見表8。

表8 原礦化學分析結果 %

鎢浮選工業試驗在黃沙坪礦業分公司鐵多金屬選礦廠進行,選廠設計規模為1 500 t/d。工業試驗的主要內容是鎢的浮選回收。

鎢浮選工業試驗是以黃沙坪鐵多金屬選廠的原有生產流程的設備為基礎,結合鎢浮選小型試驗進行了適當的調整。

鎢粗選給礦為鉬鉍混合浮選尾礦。原廠原工藝流程是:礦石經過破碎、磨礦、鉬鉍粗選、鉬鉍分選、硫浮選、弱磁選收鐵,弱磁尾礦經30 m濃密機濃密后進行白鎢浮選,經過10月29日～11月1日的工業試驗,30 m濃密機不能正常運行。根據小型試驗結果,多金屬礦石磁性鐵含量很少,不預先除鐵,對鎢的浮選影響不大,現場技術組經研究決定取消磁選、濃密和砂泵揚送三個作業環節。同時,根據小型試驗結果,多金屬礦石硫含量很少,不預先脫硫,不影響鎢的浮選,又由于脫硫浮選尾礦不能自流至鎢粗選調漿的第一個攪拌槽,決定取消脫硫浮選作業,將脫硫浮選的調漿桶作為碳酸鈉和氫氧化鈉的調漿桶,脫硫3槽8 m3浮選槽改為鎢粗選水玻璃的攪拌槽,取消原鎢粗選第一個調漿桶,原鎢粗選的第二個調漿桶作為ZL調漿桶,工業試驗鎢選別結果見表9,不同階段試驗生產結果見表10。

表9 選鎢工業試驗指標結果

表10 不同階段試驗生產結果 %

試驗結果表明,與工業試驗前兩年比較,鎢精礦WO3品位由39.09%～47.59%提高到64.67%, WO3實際回收率由 14.88%～15.37%提高到68.13%。鐵(多金屬)選礦廠選鎢工業試驗取得了圓滿成功。鉬精礦鉬品位有所降低,但回收率有較大提高。因工業試驗的重點是驗證白鎢浮選指標,鉬流程還未改造,僅改變了藥劑制度。

4 結 論

1.該廠原設計為鐵選廠,綜合回收鎢鉬多金屬,實際生產時鎢鉬原礦多于鐵礦,部分設備選型不合理,廠內設備配置也不合理,很難保證穩定的浮選條件,造成理論與實際差距大,同時也不能達產,改造難度較大。

2.初步研究取樣代表性不充分,對礦石性質研究也不夠充分,造成生產與研究差距大,如鉬鉍硫分離流程對比不充分。

3.白鎢采用常溫粗選、加溫精選,嚴格控制工藝條件,采用新型的藥劑制度,加強對螢石、方解石等含鈣脈石礦物的高效抑制,采用白鎢礦的高效捕收劑ZL,二段回收率分別達75%、85%以上,浮選完成了白鎢的有效回收。

4.通過工藝流程優化,簡化了流程,穩定的選礦過程,降低了成本,同時消除了脫硫及磁選對白鎢礦的夾帶損失,使理論與實際更加接近。

5.該廠原礦中混有銅鉛鋅,造成鉍很難成精礦產品,須進一步探索研究,可從采出礦時加強控制。另該礦螢石具有綜合回收價值,探索研究比較成功,應盡快上生產線,實現有價元素的有效回收。

[1] 湖南有色金屬研究院.湖南黃沙坪多金屬礦選礦試驗報告[R].長沙:湖南有色金屬研究院,2005.

[2] 長沙有色冶金設計研究院.郴州市黃沙坪鐵選礦有限責任公司1 500 t/d鐵選廠達產工藝技術改造工程方案設計說明書[R].長沙:長沙有色冶金設計研究院,2010.

[3] 廣州粵有研礦物資源科技有限公司.提高黃沙坪鎢鉬礦選礦回收率研究報告[R].廣州:廣州奧有研礦物資源科技有限公司,2010.

[4] 湖南有色金屬股份有限公司黃沙坪礦業分公司,廣州粵有研礦物資源科技有限公司.提高黃沙坪鎢鉬礦選礦技術指標工業試驗報告[R].郴州:湖南有色金屬股份有限公司黃沙坪礦業分公司,2010.