新型環保鎢捕收劑的工業化應用研究

劉進，張紅英

（廣東省科學院資源利用與稀土開發研究所，稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東省礦產資源開發與綜合利用重點實驗室，廣東 廣州 510650）

中國是世界鎢礦資源最豐富的國家，主要集中在湖南、江西和河南等地。黑鎢礦浮選或黑白鎢混浮大都采用螯合類捕收劑，隨著清潔生產要求不斷提高，原捕收劑GY生產過程中產生高COD的廢水[1]，生產合成工藝使用很難滿足環保生產的要求，造成藥劑生產及供貨不穩定[2-4]。廣東省科學院資源利用與稀土開發研究所和廣州粵有研礦物資源科技有限公司聯合研發出無廢水外排、水溶性好、捕收效果好的新型環保鎢捕收劑。新藥劑采用一鍋法制備，因此無廢水外排。羥肟酸轉化率高于90%[5]，因此，與原藥劑相比，新藥劑當中無效的有機成分降低，選廠使用新藥劑的尾礦廢水中COD也相應降低。

湖南某鎢選廠采用GY作捕收劑時，捕收劑來源不穩定、藥劑成本較高，為解決這些難題，必須從源頭解決，即選用原捕收劑的替代捕收劑。新型環保黑鎢礦捕收劑應運而生，經過大量小型實驗及現場驗證實驗，工業實驗采用新型黑鎢礦捕收劑，在保證鎢浮選綜合經濟效益不降低的同時，也可降低尾礦水COD。本文主要針對鎢浮選新型環保鎢捕收劑的工業化應用進行討論。

1 原礦性質分析

原礦屬鎢鉬鉍多金屬礦石，礦石中有用礦物種類多、嵌布粒度細、各種礦物共生關系復雜。有價礦物以鎢、鉍為主，伴生有鉬、螢石等有價礦物。鎢礦物主要有白鎢礦、黑鎢礦和鎢華等；鉍礦物主要以輝鉍礦、自然鉍和鉍華等形式存在；鉬主要以輝鉬礦和鉬華的形式存在。其他金屬礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦等。非金屬礦物有螢石、方解石、石英、云母等。

選廠目前主要回收鎢、鉬、鉍和螢石。原礦主要化學成分分析結果見表1，原礦主要礦物組成及相對含量分析結果見表2，鎢化學物相分析結果見表3。

表2 原礦主要礦物組成及相對含量/%Table 2 Minerals composition and relative content of raw ore

表3 原礦鎢物相分析結果Table 3 Phase analysis resultsof raw tungsten

由表1、2可看出，該鎢鉬鉍多金屬礦石中主要可回收的元素為WO3、Bi、Mo和CaF2，含量分別為0.299%、0.11%、0.042%、22.04%，并伴生銀（6.54 g/t）、錸（18 g/t）可進行綜合回收。脈石礦物有長石、石英、云母、方解石、鈣鐵榴石等。

表 1原礦主要元素分析結果/%Table 1 Multi-composition analysisresultsof raw ore

由表3鎢物相分析結果可知，原礦中黑鎢礦中WO319.40%，白鎢礦中WO378.60%，其他形態的WO32.01%。

2 工業實驗之前選廠生產現狀

工業實驗之前，選廠采用GY的生產平均指標見表4。由于受到捕收劑供給及環保要求影響，選廠迫切需要新型環保鎢捕收劑來替代原有鎢浮選捕收劑。

表4 2016年、2017年的年平均生產指標Table4 Average annual production indicators in 2016 and 2017

3 實驗室捕收劑對比閉路實驗

新型捕收劑是一種新型環保螯合捕收劑。為工業實驗的提供技術依據，在實驗室進行了與GY的鎢浮選閉路實驗，實驗給礦為選廠鉬鉍浮選尾礦。實驗流程見圖1，實驗結果見表5。

表5 鎢浮選閉路實驗結果Table 5 Test results of tungsten flotation closed-circuit test

圖1 鎢浮選閉路實驗工藝流程Fig.1 Flowsheet of tungsten flotation closed circuit test

新型捕收劑與原捕收劑GY閉路實驗結果表明，前者鎢浮選閉路實驗指標較好、尾礦水COD低。閉路實驗結果可為新型捕收劑的工業應用依據。

4 新型捕收劑應用工業實驗

4.1 工業實驗及其指標

2018年9～10月，在選廠進行了鎢浮選工業實驗。工業實驗的基本要求是：不改變原有GY選鎢工藝流程，獲得的鎢精礦指標不低于原生產指標，尾水COD達標且與使用GY作捕收劑的尾水COD相近，綜合藥劑成本有所降低。工業實驗指標見表6。

表6 工業實驗指標Table 6 Indexes of industrial test

工業實驗結果可得出結論：本次工業實驗達到了預期目標：1）獲得打包精礦平均含WO340.10%，WO3實際回收率為71.73%，比2016年、2017年的鎢全年累計生產指標平均提高3.41%；2）本次工業實驗尾水COD達標，比2016年、2017年GY作捕收劑的平均COD下降14.53%。

4.2 工業實驗螢石生產指標

為考查新藥劑是否對鎢浮選尾礦的螢石浮選造成干擾，對工業實驗期間螢石浮選指標與2016年、2017年的指標進行了對比，對比結果見表7。

表7 工業實驗期間及2016年、2017年螢石生產指標對比結果Table7 Comparison of fluorite production indicatorsduring industrial test,2017 and 2018

工業實驗螢石生產指標與原生產指標對比可得出結論：使用藥劑對后續螢石浮選無不利影響，兩者螢石打包精礦品位相近，回收率提高4%左右。

4.3 藥劑成本對比

選廠2017年藥劑成本與工業實驗藥劑成本對比結果見表8。

表 8藥劑成本對比結果Table 8 Comparison of reagent cost

藥劑成本對比可得出結論：本次工業實驗與原生產工藝相比，藥劑成本下降2.15元/t。

5 經濟效益及社會效益估算

5.1 經濟效益估算

工業實驗采用新型鎢捕收劑，所得鎢精礦品位與2016年、2017年的鎢全年累計生產指標平均WO3品位相近，WO3回收率提高3.41%。選廠年處理量約99萬t，按原礦WO3品位0.30%、鎢精礦售價10.1萬元/t計，則增加的鎢精礦經濟效益為：

990000×0.30%×3. 41%÷0. 65×10. 1= 1573.69(萬元)

本次工業實驗與原生產工藝相比，兩者螢石打包精礦品位相近，CaF2回收率提高4%，按原礦螢石品位21%、每噸螢石精礦（CaF2品位85%）價格1500元計，螢石精礦增加的經濟效益為:

990000×21%×4%×1500÷10000=1247.40(萬元)

本次工業實驗與原生產工藝相比，藥劑成本下降2.15元/t，因浮選藥劑節約產生的經濟效益為:

990000×2.15÷10000=212.85(萬元)

綜上所述，每年增加的綜合經濟效益為:

1573.69 +1247.40+212.85=3033.94(萬元)

5.2 社會效益

采用新型鎢捕收劑總尾礦水的COD平均值較GY下降了14.53%，大大降低了選廠的環保壓力，改善了礦山環境。

6 結論

（1）原捕收劑GY生產過程中產生高COD的廢水，造成藥劑生產及供貨不穩定。針對此問題研發了新型環保鎢捕收劑，新藥劑生產過程中無廢水外排、水溶性好、捕收效果好，因此保證了藥劑來源的穩定，并降低了藥劑成本。

（2）新型鎢捕收劑的工業實驗指標較好，精礦平均含WO340.10%，WO3實際回收率為71.73%，比2016年、2017年的鎢全年累計生產指標平均提高3.41%；工業實驗尾水COD達標，比2017年、2018年GY作捕收劑的平均COD下降14.53%；使用藥劑有利于后續螢石浮選，工業實驗螢石生產指標比2017年螢石生產回收率提高4%。大大降低了選廠的環保壓力，改善了礦山環境。

（3）新型捕收劑工業實驗產生的經濟效益可觀，增加的綜合經濟效益為3033.94萬元/年。