新疆白干湖鎢錫礦綜合利用工藝研究

張成強(qiáng)，李洪潮，張紅新，田 敏

（中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006）

白干湖鎢錫礦是吉林省地質(zhì)調(diào)查院于2002～2004年在新疆若羌縣發(fā)現(xiàn)的，初步控制礦體遠(yuǎn)景可達(dá)大型以上的礦床，目前初步估算鎢資源量達(dá)50多萬t，伴生錫資源量大于20萬t。通過進(jìn)一步勘查工作，該成礦帶有可能成為我國繼南嶺鎢錫成礦帶之后又一鎢錫資源勘查開發(fā)基地[1-2]。

該鎢錫礦床類型為沉積變質(zhì)巖漿再造鎢錫礦床，依據(jù)礦石工業(yè)類型可以將本區(qū)礦體分為兩種類型，即似夕卡巖型白鎢礦體和石英脈型黑鎢礦體[3]。本次研究采集樣品為石英-錫石-黑鎢礦類型，主要在工藝礦物學(xué)研究的基礎(chǔ)上，對該礦進(jìn)行選別工藝技術(shù)研究，以期對該礦的可利用性作出評價，為該礦今后合理開發(fā)利用提供初步技術(shù)支撐。

1 該鎢錫礦石的基本特征

1.1 礦石的化學(xué)成分

對礦石中主要元素進(jìn)行了化學(xué)分析，分析結(jié)果見表1。

表1 原礦多元素分析結(jié)果 w/%

從表1可以看出，礦石中三氧化鎢的品位為0.97%、錫的品位為0.58%，表明該礦石已達(dá)到鎢礦石和錫礦石的工業(yè)開采要求；有害元素硫、磷等雜質(zhì)的含量較低；其他有益元素銅、鉛、鉬等在礦樣中化學(xué)含量極低，達(dá)不到工業(yè)要求，無開采回收價值。

1.2 礦石的礦物組成及主要礦物特征

該礦石中主要有用礦物為黑鎢礦和錫石，白鎢礦含量較少。主要脈石礦物為石英和云母（包括白云母、黑云母和絹云母），兩者約占礦物總量的92%，其他礦物成分含量甚微。

錫石呈自形晶粒狀，粒度較粗，玻璃光澤，顏色為棕色、棕黃色、茶褐色、煙灰色，偶見膝狀雙晶，粉末呈淺棕色。黑鎢礦呈厚板狀、板狀、板柱狀、他形粒狀，晶面具縱紋；顏色為黑色、黑棕色，顆粒邊緣透露出褐紅色，呈金屬光澤，半金屬光澤，性脆，具弱磁性，一組解理發(fā)育。

錫石、黑鎢礦主要呈粒間分布，錫石粒間分布率占95.92%，包裹體僅為4.08%，因石英的結(jié)晶顆粒粗大，錫石主要被包裹在石英中，0.1 mm以上的錫石占87.56%，因錫石的裂理很發(fā)育，在破碎過程中，錫石的粒度會趨向變細(xì)，比黑鎢礦的粒度要小。

黑鎢礦全部呈粒間分布，即使有極少量包體也是分布在錫石、白鎢礦中。黑鎢礦的原生粒度0.1 mm以上占77.58%，在破碎過程中，黑鎢礦易保存原生粒度，因為結(jié)晶形態(tài)呈厚板狀。

白鎢礦含量較低，很難統(tǒng)計到較多的顆粒，其粒度一般在于0.074～0.2 mm之間，最粗為0.5 mm左右，最細(xì)粒度為0.044 mm左右。

1.3 礦石物相分析

原礦物相分析結(jié)果見表2。

表2 原礦物相分析結(jié)果 %

從鎢物相分析結(jié)果可以看出，含鎢礦物為黑鎢礦和白鎢礦，其中主要為黑鎢礦。

錫物相分析結(jié)果表明，含錫礦物主要為二氧化錫及錫石，其他含錫礦物含量極少。

1.4 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征

礦石為塊狀構(gòu)造。自形晶結(jié)構(gòu)：黑鎢礦、錫石，白鎢礦呈粗大的自形晶晶體分布在石英中；脈狀結(jié)構(gòu)：黑鎢礦與白鎢礦呈脈狀分布在石英中，也有晚期的螢石、石英、碳酸鹽呈細(xì)脈貫入分布；包含結(jié)構(gòu)：錫石中包含著他形晶黑鎢礦，螢石中包裹著白鎢礦，錫石、黑鎢礦被包裹在石英、白云母中；簇狀結(jié)構(gòu)：黑鎢礦、錫石的粗粒晶體呈簇狀分布在脈石礦物中。

2 選礦試驗

根據(jù)該鎢錫礦的工藝礦物學(xué)特性，結(jié)合國內(nèi)外鎢錫選礦研究相關(guān)內(nèi)容，一般鎢錫礦粗選采用重選，精選根據(jù)分選不同的礦物種類及性質(zhì)，分別采用磁選、電選、重選或浮選工藝等[4-6]。

2.1 粗選試驗研究

2.1.1 原礦入選粒度、拋尾粒度試驗

鎢錫礦最主要的粗選工藝是重選，由于鎢錫礦性脆，在破碎和磨礦過程中，它們易于過粉碎和過磨，易于泥化并進(jìn)入礦泥中，在下一步選別作業(yè)中難以回收，大大降低鎢、錫的選礦回收率。選擇合適的重選入選粒度、丟尾粒度，是確保整個方案合理實施的前提。入選粒度過粗，有用礦物未單體解離，重選回收效果差，入選粒度過細(xì)，有用礦物易過粉碎，重選可回收部分的量減少，細(xì)粒有用礦物流失，嚴(yán)重影響重選的回收效果[7]。

試驗工藝流程見圖1，試驗結(jié)果見表3。從試驗結(jié)果可以看出，-10 mm+5 mm粒級原礦經(jīng)跳汰選礦，精礦雖然有一定的富集作用，回收率也比較高，但精礦品位較低，不利于下一步精選作業(yè)的選別；而-5 mm+3 mm和-3 mm+2 mm粒級原礦則可得到較高品位的精礦和回收率。這表明，原礦從-5 mm開始才能得出一定量的較高品位精礦。從尾礦品位結(jié)果可以看出，原礦從-1 mm+0.5 mm級別才能開始丟棄部分較低鎢錫品位的尾礦。因此，確定本鎢錫礦的入選粒度為5 mm、最終丟尾粒度為1 mm。

圖1 原礦入選粒度、丟尾粒度的確定試驗工藝流程

表3 原礦入選、丟尾粒度試驗結(jié)果

2.1.2 粗選試驗流程與結(jié)果

在確定了合適的入選磨礦粒度和拋尾粒度的條件下，進(jìn)行了粗選流程試驗，為防止或減少鎢錫過粉碎現(xiàn)象的發(fā)生，確定了階段破磨、階段選別，多級跳汰、多級搖床、再磨再選、細(xì)泥單獨(dú)處理的工藝流程。

原礦破碎至-5mm分級為-5mm+1mm和-1mm＋0 mm兩個級別，其中前一個級別采用跳汰首先回收部分已解離的鎢錫粗精礦，選別尾礦磨碎至-1 mm，與原礦-1 mm+0 mm粒級合并后進(jìn)行拋尾與再回收。試驗采用設(shè)備為XZT-120/240×800梯形跳汰機(jī)、XZL-?400×300 離心選礦機(jī)、YY-K4395×1825×1535細(xì)砂搖床。試驗原則流程見圖2，結(jié)果見表4。

圖2 粗選試驗流程

表4 粗選全流程試驗結(jié)果

從試驗結(jié)果可以看出，鎢粗選回收率為96.4%、錫粗選回收率為94.96%，說明該鎢錫礦基本屬于易選礦石。粗精礦進(jìn)入下一步精選作業(yè)，中礦1和中礦2在生產(chǎn)中可返回磨礦作業(yè)。

2.2 粗精礦鎢錫分選試驗

2.2.1 精選試驗流程的確定

該粗精礦試驗樣品系有跳汰粗精礦、搖床粗精礦和細(xì)泥粗精礦組成。粗精礦中黑鎢礦、錫石和少量白鎢礦為主要目的礦物，脈石礦物主要為石英、電氣石、云母、長石、方解石、螢石等。粗精礦中除大部分為單體外，還含一定量的連生體，為了使連生體礦物相互解離，根據(jù)目的礦物的單體解離情況，精選入選粒度確定為2mm，然后分級為2.0～1.0mm、1.0～0.5mm、0.5～0.2 mm和0.2～0.0 mm 4個級別。根據(jù)試料中礦物的性質(zhì)，確定對前三個級別首先采用干式強(qiáng)磁選分離黑鎢礦與錫石，試驗采用一粗二掃三精、中礦集中處理的全磁選工藝流程，各作業(yè)分選的磁場強(qiáng)度均用1.2 T，使鎢錫分離達(dá)到了預(yù)期的效果。強(qiáng)磁尾礦和中礦再選別錫石，關(guān)于錫石的選別，由于+1 mm物料電選效果不好，故粗粒級磁選尾礦均需破碎到-1 mm后分級-1 mm+0.5 mm、-0.5 mm+0.2 mm、-0.2 mm+0.0 mm 3個級別，前兩個級別采用搖床精選，精礦樣品烘干后進(jìn)行電選分離，在電壓29 kV，轉(zhuǎn)鼓速度110 r/min條件下，采用一粗一掃三精的工藝流程。各選別作業(yè)產(chǎn)生的-0.2 mm粒級樣品全部集中后再分級選別，分級為-0.2 mm+0.074 mm、-0.074mm+0.0mm兩個級別，其中-0.2mm+0.074mm粒級采用濕式強(qiáng)磁選分離出黑鎢，電選分離錫石，精選段分級出的-0.074 mm+0.00 mm粒級樣品首先采用弱磁選除去在中間破磨階段產(chǎn)生機(jī)械鐵，然后用濕式強(qiáng)磁選分離黑鎢，再采用礦泥搖床重選分離錫石。搖床丟失的微細(xì)粒級礦物量少，對回收率影響不大，這里未做進(jìn)一步研究，作為尾礦拋棄。粗選段細(xì)泥粗精礦單獨(dú)處理。

試驗所用設(shè)備：破碎設(shè)備為?250×400對輥破碎機(jī)；干式磁選設(shè)備為鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所研制的RGC×150-600-1干式永磁強(qiáng)磁選機(jī)，該磁選機(jī)磁場強(qiáng)度高，磁輥表面磁場強(qiáng)度可達(dá)1.4 T，且操作方便，是代替列寧格勒式雙盤磁選機(jī)的理想設(shè)備；濕式強(qiáng)磁選機(jī)為贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司研發(fā)的SLon-750脈動高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，該設(shè)備是處理細(xì)粒弱磁性礦物的高效磁選設(shè)備，該設(shè)備磁場強(qiáng)度高，可達(dá)1.7T，脈沖裝置的應(yīng)用對提高精礦品位效果顯著，是替代仿瓊斯磁選機(jī)的較佳設(shè)備；細(xì)粒級重選設(shè)備采用TY1000礦泥搖床，該設(shè)備處理粒度下限低，分選精度高；電選設(shè)備采用XDF-250×200高壓電選機(jī)。

2.2.2 粗粒粗精礦鎢錫分選流程試驗與結(jié)果

探討確定了粗粒粗精礦鎢錫分選試驗工藝流程。試驗結(jié)果見表5，試驗工藝流程如圖3所示。

表5 粗粒粗精礦精選試驗結(jié)果

圖3 粗粒粗精礦精選工藝流程

2.2.3 細(xì)泥粗精礦精選工藝流程與結(jié)果

離心機(jī)粗精礦品位較低，且由離心機(jī)粗選得到大量微細(xì)顆粒，如果該粗精礦與搖床粗精礦混合選別，也會由于粒度差異較大而干擾后面的精選作業(yè)，在相同的選別條件下，會使離心機(jī)粗選回收到的微細(xì)顆粒在后續(xù)作業(yè)中又重新?lián)p失到尾礦中去，故本試驗對離心機(jī)細(xì)泥粗精礦進(jìn)行單獨(dú)選別，黑鎢精礦品位較低，可與高品位精礦配合在一起，搖精樣品不作為最終產(chǎn)品，可進(jìn)行水冶處理。試驗的工藝流程見圖4，試驗結(jié)果見表6。

圖4 細(xì)泥粗精礦選別工藝流程

表6 細(xì)泥粗精礦選別試驗結(jié)果

2.3 全流程試驗結(jié)果

通過粗選與精選確定的最佳試驗結(jié)果，進(jìn)行了全流程試驗指標(biāo)統(tǒng)計，結(jié)果見表7，鎢精礦質(zhì)量分析結(jié)果見表8，錫精礦質(zhì)量分析結(jié)果見表9。

從全流程試驗結(jié)果可以看出，最終可得到黑鎢礦精礦品位WO366.47%，鎢總回收率為88.82%；錫石精礦品位Sn 69.04%，錫總回收率為90.54%。由于白鎢的含量較少，未進(jìn)行精選，將來工業(yè)生產(chǎn)中可單獨(dú)再處理。

表7 全流程總指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果

表8 黑鎢精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表9 最終錫精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

黑鎢精礦符合GB2825-81二級黑鎢精礦標(biāo)準(zhǔn)要求。錫精礦符合YB736-82一類一級品錫精礦標(biāo)準(zhǔn)要求。

3結(jié)語

（1）工藝礦物學(xué)研究查明了礦石的礦物組成，該礦石為石英巖型鎢、錫礦床，礦物組成比較簡單。主要有用礦物為黑鎢礦、錫石、白鎢礦；脈石主要為石英、云母、長石等，三者約占礦物總量的95%左右，其他礦物成分含量甚微；有用礦物錫石、黑鎢礦的嵌布關(guān)系及原生粒度等工藝特征表明該礦石有良好的可選性；白鎢礦與黑鎢礦連生狀況較為普遍，在非磁性礦中易與磷灰石、螢石混合，白鎢礦的單獨(dú)產(chǎn)品不易獲取。

（2）粗選段：確定-5 mm+1 mm采用跳汰-跳汰工藝，體現(xiàn)了礦物一旦解離就盡早回收，減少泥化損失；-1 mm+0.5 mm采用跳汰-搖床工藝；-0.5 mm+0.074 mm采用搖床-搖床工藝，各作業(yè)細(xì)泥集中濃縮處理，采用搖床-離心機(jī)聯(lián)合選別。精選段：黑鎢的分離采用磁選，錫石與白鎢的分離采用電選。最終獲得黑鎢精礦品位WO366.47%，鎢回收率88.81%；品位Sn 69.04%，錫回收率90.54%的較好選別技術(shù)指標(biāo)。

（3）在技術(shù)創(chuàng)新方面，其中分選黑鎢礦應(yīng)用干式永磁強(qiáng)磁選機(jī)設(shè)備，與目前許多黑鎢礦選廠現(xiàn)場采用的干式電磁強(qiáng)磁選機(jī)相比，節(jié)能降耗效果顯著；黑鎢細(xì)泥選別采用國內(nèi)新型磁選設(shè)備SLon脈動高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，比其他強(qiáng)磁選設(shè)備性能優(yōu)越。

（4）研究表明該鎢錫礦具有很好的開采利用價值，有利于該地區(qū)鎢錫礦地質(zhì)找礦評價，而且為該礦以后開發(fā)利用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

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