馬坑鐵礦鉬金屬綜合回收

符桂嬌(中冶長天國際工程有限責(zé)任公司，湖南 長沙410007)

馬坑鐵礦是以鐵礦為主的大型地下礦山，分為東、中、西3 個(gè)礦段，其中中、西兩個(gè)礦段勘探程度高，鐵礦石地質(zhì)儲量B ＋C ＋D 級為4.34 億t，在礦體的上部含有鉬礦資源。鉬主要以兩種類型存在，一種為鐵鉬礦，與鐵礦體伴生，另一種為單鉬礦，產(chǎn)于主礦體上下盤圍巖中。

勘探結(jié)果表明：礦體中單鉬礦D 級金屬量約25203t，其中中礦段2734t；西礦段22469t，西礦段單鉬礦儲量大、礦體相對集中，開采條件較好。

西礦段單鉬礦平均品位為0.108%。其中：I礦帶平均為0.177%；Ⅱ礦帶為0.120%；Ⅲ礦帶0.093%；Ⅳ礦帶0.122%。

根據(jù)國家對資源開發(fā)的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)?shù)V石中伴生的有用礦物如鉬的品位超過0.02%時(shí)應(yīng)考慮綜合回收利用，充分利用國家資源。鑒于鉬精礦產(chǎn)品其經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高，如能將其綜合回收利用，對改善馬坑鐵礦的經(jīng)濟(jì)效益、降低生產(chǎn)成本有著極其重大意義。為此對馬坑鐵礦鐵礦床中共生鉬礦物資源綜合回收研究很有心要。

1 鉬資源和用途

1.1 資源

鉬從來不以天然元素狀態(tài)出現(xiàn)，而總是和其它元素結(jié)合在一起。雖然發(fā)現(xiàn)的鉬礦物許許多多，但唯一有工業(yè)開采價(jià)值的只有輝鉬礦(MoS2)-一種鉬的天然硫化物。礦床中，輝鉬礦的一般品位為0.01%～0.50%，并常常與其它金屬(特別是銅)的硫化物結(jié)合在一起。

世界鉬資源主要分布在北美及南美的西部山區(qū)，美國是世界上第一大產(chǎn)鉬國，也是世界上鉬儲量最大的國家，為400～500 萬噸，幾乎占全球鉬總儲量的一半。

鉬礦床可分為三種類型：A、原生鉬礦：主要為輝鉬礦；B、次生鉬礦，從主產(chǎn)品銅中分離鉬；C、共生鉬礦，這類鉬礦床中鉬和銅的工業(yè)開采價(jià)值均等。馬坑鐵礦的鉬屬次生和共生鉬礦。

1.2 用途

金屬鉬具有高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、耐腐蝕、耐磨研等優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)上得到了廣泛的利用。

在冶金工業(yè)中，鉬作為生產(chǎn)各種合金鋼的添加劑，或與鎢、鎳、鈷，鋯、鈦、釩、錸等組成高級合金，以提高其高溫強(qiáng)度、耐磨性和抗腐性。含鉬合金鋼用來制造運(yùn)輸裝置、機(jī)車、工業(yè)機(jī)械，以及各種儀器。

在化學(xué)工業(yè)中，鉬主要用于潤滑劑、催化劑和顏料。二硫化鉬由于其紋層狀晶體結(jié)構(gòu)及其表面化學(xué)性質(zhì)，在高溫高壓下具良好的潤滑性能，廣泛用作油及油脂的添加劑。鉬是氫制法脫硫作用及其他石油精煉過程中的催化劑組分，用于制造乙醇、甲醛及油基化學(xué)品的氧化還原反應(yīng)中。鉬桔色是重要的顏料色素。鉬的化學(xué)制品被廣泛地用于染料、墨水、彩色沉淀染料、防腐底漆中。

鉬的化合物在農(nóng)業(yè)肥料中也有廣泛的用途。

2 市場需求

2.1 市場分析

前幾年隨著鉬礦價(jià)格的大幅提升，國內(nèi)的生產(chǎn)量也有所提高，但也僅能滿足國內(nèi)需求量的20%～30%，為滿足生產(chǎn)，需從國際市場大量進(jìn)口。

全國共有200 多家冶煉廠廣泛分布于江蘇、遼寧、河南、山西等省，大多數(shù)企業(yè)都采用工業(yè)氧化鉬的焙燒，也有采購工業(yè)級氧化鉬生產(chǎn)鉬鐵。

中國是世界上最大的鉬產(chǎn)品出口國，歐洲則是消費(fèi)的主要市場。國內(nèi)加工能力遠(yuǎn)高于鉬精礦采選能力，大量進(jìn)口鉬精礦格局還將維持。

鉬主要應(yīng)用在不銹鋼、合金鋼、工具鋼及鑄鐵等領(lǐng)域，預(yù)計(jì)2011年不銹鋼將達(dá)3700萬t以上。中國繼續(xù)引領(lǐng)全球不銹鋼生產(chǎn)，因此，中國對鉬精礦的需求將越來越大。

2.2 價(jià)格預(yù)測

在國內(nèi)，2003 年初鉬精礦價(jià)格僅為600 元/t 度，到2004 年初價(jià)格達(dá)到1310 元/t 度，2005年是價(jià)格攀升最快的一年，鉬精礦價(jià)格漲到6000～6300 元/t 度，鉬鐵價(jià)格漲到40 ～43 萬元/基t，鉬酸銨價(jià)格漲到42 ～43 萬元/基t，鉬條價(jià)格漲到90 ～96 萬元/t，而且一直居高不下，國際上2005 年4 月初氧化鉬價(jià)格已漲到32 ～34 美元/磅鉬，是1999 ～2001 年氧化鉬價(jià)格的10 倍，歐洲鉬鐵價(jià)格已達(dá)到92 美元/kg 鉬，此次鉬價(jià)上漲是有史以來鉬價(jià)格在高位運(yùn)行時(shí)間最長的。

經(jīng)濟(jì)危機(jī)使鉬精礦價(jià)格大幅下挫，隨著世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，鉬精礦價(jià)格也有所回升，2011 年3 月鉬精礦價(jià)格已到2150 ～2170 元/t 度，鉬精礦的價(jià)格勢將隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷上升。

3 馬坑鐵礦鐵礦床中共生鉬礦物的礦石性質(zhì)

3.1 礦床特征和礦石類型

馬坑鐵礦為大型矽卡巖型磁鐵礦床，分為東、西、中三個(gè)礦段。同時(shí)也是大型細(xì)脈浸染型輝鉬礦床，按礦物成分含量分為原生磁鐵礦和以含磁鐵礦為主而伴生輝鉬礦的鐵鉬礦。其中礦床中存有部分所謂單鉬礦，其磁鐵礦含量相對較低，故稱為單鉬礦。單鉬礦與磁鐵礦中伴生的輝鉬礦特性基本相同。

3.2 單鉬礦石的礦物組成

礦石中的鉬主要以輝鉬礦的形式存在，其它硫化礦物及鐵礦物含量很少，主要為黃鐵礦以及偶爾可見的黃銅礦、方鉛礦、褐鐵礦等。

脈石礦物主要有石榴子石、石英、長石、綠泥石、透閃石、白云石、方解石和透輝石等。另外還可見少見的螢石、磷灰石、榍石等礦物。

3.3 原礦化學(xué)多元素分析及鉬物化學(xué)相分析

試驗(yàn)物料原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，原礦鉬化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

表 1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

表2 鉬化學(xué)物相分析結(jié)果

從原礦多元素、鉬物相分析結(jié)果可知：原礦含鉬0.11%，含鐵4.38%。礦石中其它伴生元素不具備工業(yè)回收價(jià)值。礦石可視為是單一的硫化鉬礦石。

從物相分析結(jié)果看，礦物中鉬的理論回收率為97.49%。

3.4 原礦化學(xué)多元素分析及鐵鉬物化學(xué)相分析

礦石主要為半自形晶粒狀或它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)、文象或次文象結(jié)構(gòu)、葉片狀結(jié)構(gòu)等。礦石主要構(gòu)造為稠密浸染狀構(gòu)造，其他還有條帶狀構(gòu)造，其次為塊狀構(gòu)造，稀疏浸染狀構(gòu)造及角礫狀構(gòu)造等。

表3 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

表4 原礦鐵物相分析結(jié)果

3.5 原礦化學(xué)多元素分析及鐵物相分析

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表3，原礦鐵物相分析結(jié)果見表4。

從原礦多元素、鐵物相分析結(jié)果可知：馬坑鐵礦的原礦是以磁鐵礦為主的礦石，其它鐵礦物含量較低。礦石中磷含量很低，但S含量相對偏高。對礦物中SiO2、Al2O3、CaO、MgO 分析表明該礦物為酸性鐵礦石。

從鐵礦鐵物相分析結(jié)果看，礦物中鐵的理論回收率為88.71%.

4 選礦試驗(yàn)

4.1 工藝礦物學(xué)研究

工藝礦物學(xué)研究中進(jìn)行了化學(xué)多元素分析(表1)；鉬物相分析(表2)；重要礦物的嵌布特征分析和描述及鉬在礦石中的粒度分布狀態(tài)的分析。研究表明：輝鉬礦的嵌布粒度范圍較寬，大部分處在0.02～0.2mm 之間，有12.37%輝鉬礦嵌布粒度小于0.02mm，部分輝鉬礦中包含有細(xì)粒的脈石包體。

4.2 試驗(yàn)室試驗(yàn)

試驗(yàn)室進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)、礦石可磨度試驗(yàn)、藥劑試驗(yàn)、浮選時(shí)間試驗(yàn)、流程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、開路試驗(yàn)、閉路試驗(yàn)和鉬精礦產(chǎn)品分析等。

4.2.1 流程試驗(yàn)

試驗(yàn)進(jìn)行了開路、閉路流程試驗(yàn)，閉路流程試驗(yàn)采用一粗二掃加精選、粗精礦再磨后4 次精選的流程結(jié)構(gòu)，藥劑制度在開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上做了部分適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。閉路流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果列于表5。

圖1 閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

表5 閉路試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果顯示，鉬品位為47.87%的鉬精礦，鉬回收率為為92.73%。

4.2.2 產(chǎn)品多元素分析

鉬精礦產(chǎn)品多元素分析結(jié)果見表6。

由試驗(yàn)報(bào)告可以看出：

1)馬坑單鉬礦為單一的硫化鉬礦石，礦石中鉬元素主要以輝鉬礦形式存在。

2)采用浮選法可有效回收礦石中的輝鉬礦。試驗(yàn)礦樣，在磨礦細(xì)度為70%-0.074mm 的條件下，采用一粗一精二掃可獲粗精礦，拋尾產(chǎn)率高達(dá)98%以上，粗精礦再磨至85%-0.038mm 后，再經(jīng)過4 次精選，取得了品位為47.87%、回收率為92.73%的鉬精礦。

5 選鉬合理工藝流程

馬坑鐵礦選礦廠始建于2003 年，設(shè)計(jì)規(guī)模為處理原礦50 萬t/a，以處理單一磁鐵礦。為擴(kuò)大規(guī)模和處理鐵鉬礦進(jìn)行了多次改擴(kuò)建，現(xiàn)選礦廠的破碎篩分已具有處理原礦150 萬t/a 規(guī)模的能力；選礦具有處理原礦100 萬t/a 規(guī)模鐵鉬礦和處理選鐵尾礦40 萬t/a 選鉬的生產(chǎn)能力，選礦產(chǎn)品為磁鐵精礦和鉬精礦。試驗(yàn)礦樣，在磨礦細(xì)度為70%-0.074mm 的條件下，采用一粗一精二掃可獲粗精礦，拋尾產(chǎn)率高達(dá)98%以上，粗精礦再磨至85%-0.038mm 后，再經(jīng)過4 次精選，取得了品位為47.87%、回收率為92.73%的鉬精礦。

馬坑鐵礦的鉬資源與磁鐵礦共生，而單鉬礦中的磁鐵礦相對較低，由于單鉬礦與磁選尾礦中的輝鉬礦可浮性很好，其選礦特性基本相同。故馬坑鐵礦的單一鉬礦可以通過優(yōu)先浮選鉬選礦方法進(jìn)行有效回收。為了保證生產(chǎn)流程的可靠、穩(wěn)定、推薦采用浮選工藝選鉬流程，設(shè)計(jì)工藝流程考慮了將來過渡到處理磁鐵礦石、破碎采用三段一閉路破碎篩分的流程，原礦采用二段連續(xù)磨礦、一粗六精二掃、粗精礦再磨再選的選礦流程。推薦選礦工藝原則流程，其具體流程見圖2。

圖2 推選選礦工藝流程圖

6 結(jié)語

1)通過試驗(yàn)證明， 回收輝鉬礦可以采用階磨階選工藝流程；礦石磨礦細(xì)度為70%-0.074mm較粗的條件下，采用一粗一精二掃所剩的粗精礦再磨量已不多，由于輝鉬礦嵌布粒度很細(xì)，以及原礦品位很低，為了獲得較優(yōu)質(zhì)精礦必須細(xì)磨及多段精選。

2)礦物成分含量分析馬坑鐵礦原生磁鐵礦是以含磁鐵礦為主而伴生輝鉬礦的鐵鉬礦，由選礦試驗(yàn)可知輝鉬礦的可浮性很好，可以考慮從鐵鉬礦選鐵尾礦中再回收鉬，由于輝鉬礦的可浮性很好，即使鉬的品位低于0.02%時(shí)也應(yīng)考慮鉬金屬綜合回收利用，這對改善馬坑鐵礦的經(jīng)濟(jì)效益、降低生產(chǎn)成本有著極其重大意義。

表6 鉬精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果(%)