河南某難選白鎢礦可選性試驗研究①

辛百軍， 王 旭， 車文芳， 趙兵兵， 焦 芬， 劉經鐸， 張子瑞

（1.洛陽欒川鉬業股份有限公司，河南 洛陽 471500； 2.中南大學 資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083）

河南欒川地區鉬鎢資源豐富，是我國重要的鉬精礦和鎢精礦生產地。 三道莊超大型鉬鎢礦床是欒川鉬鎢資源的重要組成部分，其礦石儲量5.83 億噸，整個礦床鉬金屬量達67.25 萬噸，平均鉬品位0.115%；伴生的WO3金屬量達50.25 萬噸，原礦WO3品位0.04%～0.15%，平均WO3品位約0.117%［1-3］。 受原礦品位和選礦技術水平限制，早期三道莊礦床鉬浮選尾礦中的伴生白鎢礦資源沒有得到有效回收，被直接排放到尾礦庫，造成了白鎢礦資源的巨大浪費。 經過多年的技術攻關，“常溫粗選＋加溫精選”工藝流程成功解決了低品位伴生白鎢礦的回收難題，有效推動了當地社會發展，產生了良好的經濟效益和社會效益。 但隨著三道莊礦床開發利用強度加大，原礦品質呈逐年下降趨勢，給鉬鎢資源的回收增加了難度［4-9］。 風化透輝石石榴子石矽卡巖（綠簾石化）礦石就是難選礦石的典型代表。 尤其在白鎢礦浮選過程中，礦石泥化造成白鎢礦粗選回收率和粗精礦品位急劇下降，捕收劑單耗急劇上升，工業生產難以正常運行。

本文在實驗室考察了三道莊礦床透輝石石榴子石矽卡巖型礦石的礦石性質和可選性，重點探索白鎢礦粗選藥劑制度，消除礦石泥化對白鎢礦粗選產生的不利影響，為加溫精選提供高質量白鎢礦粗精礦，提高白鎢礦資源回收效率，以期為后續該類型礦石的大規模回收提供技術支持。

1 原礦性質

原礦代表性礦樣取自洛陽欒川鉬業股份有限公司三道莊礦區。 對礦石主要元素進行了X 熒光光譜半定量（XRF）分析，結果見表1。 結果表明，礦石中有價元素主要為WO3和Mo，Cu、Pb、Zn 等其他有色金屬含量很低，不具備回收利用價值。

表1 礦樣XRF 全元素分析結果（質量分數） %

對主要有價元素鉬和鎢進行了化學物相分析，結果見表2～3。 礦石中鉬主要以硫化鉬和氧化鉬形式存在；WO3主要以白鎢礦形式存在。

表2 鉬物相分析結果

表3 鎢物相分析結果

肉眼觀察，礦石呈灰色、灰白色，根據偏光顯微鏡和掃描電鏡下觀測結果并結合礦石XRF 元素分析及鉬、鎢化學物相分析結果，可得礦石礦物組成及各礦物相對含量，結果見表4。 礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦、磁鐵礦，少量或微量赤鐵礦、褐鐵礦、輝鉬礦、白鎢礦、金紅石、錫石等；主要脈石礦物為石榴子石（鈣鐵榴石為主）、石英、輝石（次透輝石為主，少量透輝石）、長石（鈉長石斜長石為主，少量鉀長石）等，少量方解石、云母類（黑云母、白云母、絹云母）、螢石、角閃石（普通角閃石、透閃石、陽起石）、綠泥石、高嶺石、磷灰石等。

表4 主要礦物含量（質量分數） %

由原礦性質可知，不利于目的礦物回收的因素可能有以下幾個方面：①礦石中存在大量高硬度礦物石榴子石，與其他礦物硬度差異較大，磨礦過程中易造成其他礦物過粉碎或泥化；②礦石中主要脈石礦物鈣鐵榴石、次透輝石、方解石以及螢石等與白鎢礦同為含鈣礦物，具有相近的表面性質，浮選分離難度大。

2 試驗方法

根據現場實際生產情況，先回收輝鉬礦，再從鉬浮選尾礦中回收白鎢礦，試驗原則流程見圖1。 對白鎢礦粗選過程中的浮選藥劑用量進行詳細考察。 采用武漢探礦機械廠生產的XQM-240?90 型錐形球磨機進行磨礦，采用吉林省探礦機械廠生產的XFD 型單槽攪拌式浮選機進行浮選試驗。 單次浮選原礦質量650 g，礦漿濃度約為33%。 對浮選試驗得到的各產品進行過濾、烘干、稱重、制樣、化驗并計算相應浮選指標。 試驗所用煤油、2＃油、碳酸鈉、水玻璃、白鎢礦捕收劑FX-6均取自生產現場。 FX-6 捕收劑由洛陽振北工貿有限公司生產，為工業級油酸鈉。抑制劑SG 為自制藥劑，由無機磷酸鹽和有機膦酸鹽組合而成。 SG 通過磷酸根與脈石礦物結合，尤其是對含鈣脈石礦物，具有良好的選擇性抑制效果。 試驗用水均為現場生產用水。

圖1 浮選試驗原則流程

3 試驗結果與討論

3.1 磨礦細度試驗

輝鉬礦選別有粗精礦再磨工藝，因此磨礦細度試驗主要考察白鎢礦回收效果。 鉬粗選煤油用量120 g／t、2＃油用量30 g／t，鎢粗選碳酸鈉用量1 800 g／t、水玻璃用量450 g／t、FX-6 用量400 g／t，磨礦細度對鎢粗選指標的影響見圖2。 白鎢礦粗選回收率隨著磨礦細度增加先上升后趨于穩定，粗精礦品位逐步降低。－74 μm粒級含量超過60%后，回收率增加幅度較小；且隨著磨礦細度增加，礦石泥化嚴重，導致白鎢礦粗選泡沫板結，粗精礦品位大幅度下降。 綜合考慮白鎢礦回收效果以及能耗成本，后續試驗選擇磨礦細度－74 μm 粒級占60%。

3.2 鉬浮選條件試驗

對鉬粗選過程中的煤油和2＃油用量進行考察，結果見圖3。 試驗過程中發現，煤油用量較大時，會有消泡作用，泡沫易兼并；2＃油用量較大時，礦泥上浮量明顯增加，導致鉬粗選回收率和粗精礦品位下降。煤油和2＃油用量分別為130 g／t 和30 g／t 時，鉬粗選粗精礦鉬品位6.75%、回收率77.27%，此時鉬粗選回收率已經達到較高水平，接近原礦中硫化鉬的分布率。 鉬浮選藥劑用量確定為煤油130 g／t、2＃油30 g／t。

圖3 鉬粗選藥劑用量試驗結果

3.3 白鎢礦粗選段試驗

3.3.1 碳酸鈉用量

對鉬浮選尾礦中的低品位白鎢礦進行回收。 因輝鉬礦可浮性好，鉬粗精礦產率較低，鉬浮選尾礦其他礦物組分與原礦差別不大。 白鎢礦粗選采用“碳酸鈉”法，即以碳酸鈉為pH 值調整劑、水玻璃為主要脈石抑制劑、脂肪酸鈉為白鎢礦捕收劑［10-11］。 不添加水玻璃、FX-6 用量400 g／t 條件下，考察了碳酸鈉用量對白鎢礦回收效果的影響，結果見圖4。 試驗過程中發現，不添加水玻璃，大量礦泥上浮，導致白鎢粗精礦品位較低。 碳酸鈉用量1 200 g／t 時，泡沫發黏，難以兼并。隨著碳酸鈉用量增加，白鎢礦粗選回收率先增加后下降，白鎢粗精礦品位先下降后上升。 碳酸鈉用量較大時，礦漿pH 值較高，可能會導致礦物表面羥基化，親水性增加，可浮性下降。 為了盡可能地回收白鎢礦，碳酸鈉用量確定為1 500 g／t。

圖4 碳酸鈉用量試驗結果

3.3.2 水玻璃用量

水玻璃是常用的硅質脈石抑制劑和分散劑。 碳酸鈉用量1 500 g／t、FX-6 用量400 g／t 條件下，考察了水玻璃用量對白鎢礦粗選指標的影響，結果見圖5。 隨著水玻璃用量增加，浮選泡沫含泥量明顯下降，說明水玻璃對礦泥起到了良好的分散和抑制作用。 水玻璃用量600 g／t 時，白鎢粗精礦WO3品位0.691%、白鎢礦粗選回收率83.17%；繼續增大水玻璃用量，白鎢礦粗選回收率迅速下降。 適宜的水玻璃用量為600 g／t。

圖5 水玻璃用量試驗結果

3.3.3 SG 用量

由原礦性質可知，原礦中主要脈石礦物為硅質脈石和鈣質脈石。水玻璃對鈣質脈石的選擇性抑制作用有限，且水玻璃用量過大會造成白鎢礦資源的損失［12-13］。 因此，考慮將鈣質脈石抑制劑SG 與水玻璃配合使用，強化對鈣質脈石的抑制，在不損失白鎢礦回收率的前提下，盡可能地提高白鎢粗精礦品位，減少后續加溫精選的負荷。 受含鈣礦物晶體常見解理面性質差異的影響，SG 更易通過磷酸根與鈣離子的絡合作用而吸附在鈣質脈石表面（如螢石和方解石），阻礙后續捕收劑的吸附，使鈣質脈石表面保持親水性而受到抑制［14-15］。 碳酸鈉1 500 g／t、水玻璃用量600 g／t、FX-6用量400 g／t 條件下，考察了SG 用量對白鎢礦粗選過程的影響，結果見圖6。 隨著SG 用量增加，白鎢粗精礦品位明顯上升；SG 用量對白鎢礦粗選回收率影響較小。 適宜的SG 用量為40 g／t，此時白鎢粗精礦WO3品位1.141%、粗選回收率82.82%。

圖6 SG 用量試驗結果

3.3.4 FX-6 用量

碳酸鈉用量1 500 g／t、水玻璃用量600 g／t、SG 用量40 g／t 條件下，考察了FX-6 用量對白鎢礦粗選過程的影響，結果見圖7。 隨著FX-6 用量增加，白鎢礦粗精礦鎢品位逐漸降低，回收率逐漸升高。 綜合考慮回收率和品位，適宜的FX-6 用量為400 g／t，此時白鎢粗精礦WO3品位1.175%、粗選回收率82.06%。

圖7 FX-6 用量試驗結果

3.3.5 白鎢礦粗選段閉路試驗

在白鎢礦粗選條件試驗基礎上進行了白鎢礦粗選段閉路試驗，試驗流程見圖8，結果見表5。 粗選段閉路試驗獲得了WO3品位1.472%、回收率83.54%的白鎢粗精礦。 采用水玻璃和SG 為組合抑制劑，可以有效解決含泥量大給該難選白鎢礦回收帶來的一系列問題，取得了良好的浮選指標。 同時，粗選段增加預精選作業可進一步提升白鎢粗精礦品位，為后續加溫精選創造有利條件。

3.4 白鎢礦精選段閉路試驗

白鎢粗精礦礦漿濃縮至65%后，加熱到90 ℃并保溫攪拌35 min 脫藥，然后稀釋至礦漿濃度25%進行浮選，精選段閉路試驗流程見圖9，結果見表6。 精選段閉路試驗獲得了WO3品位31.92%、作業回收率95.71%的最終白鎢精礦，品質滿足銷售標準，進一步說明粗選段藥劑制度適用于該難選白鎢礦，不會對白鎢精選段產生負面影響。

圖9 精選段閉路試驗流程

表6 精選段閉路試驗結果

4 結 論

1） 該透輝石石榴子石矽卡巖型鉬鎢礦中WO3品位為0.067 2%，其中82.61%的WO3以白鎢礦形式存在。 不利于白鎢礦回收的因素主要是礦石易泥化和鈣質脈石含量較高。

2） 對鉬浮選尾礦進行白鎢礦浮選，在pH 值調整劑碳酸鈉用量1 500 g／t、抑制劑水玻璃和SG 用量分別為600 g／t 和40 g／t、捕收劑FX-6 用量400 g／t 條件下，粗選段閉路試驗可獲得WO3品位1.472%、回收率83.54%的白鎢粗精礦；精選段閉路試驗獲得了WO3品位31.92%、作業回收率95.71%的最終白鎢精礦。

3） 水玻璃可以提高礦漿分散性、抑制礦泥上浮，提高白鎢礦粗精礦品位和粗選回收率；SG 可以有效抑制鈣質脈石礦石上浮，進一步提升白鎢粗精礦品位，為后續加溫精選提供高品質粗精礦。 抑制劑水玻璃和SG 組合使用可以有效提升該難選白鎢礦回收效率，為后續大規模工業生產創造了有利條件。