云南文山某白鎢礦選礦試驗(yàn)研究

高 揚(yáng)，劉全軍，余 力，宋建文，楊曉峰

（1.復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650093；2.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093）

0 引言

中國(guó)白鎢礦資源豐富，但是主要以低品位白鎢礦為主，并且嵌布粒度較細(xì)，導(dǎo)致白鎢礦礦山的選礦難度較大。目前大部分白鎢礦精選采用的是白鎢加溫浮選工藝，但加溫浮選流程能耗大，成本高，在選廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中操作困難。所以如何在常溫條件下浮選分離鎢礦物和脈石礦物一直是選礦界存在的難題[1-3]。針對(duì)云南文山某方解石-螢石型白鎢礦，在常溫浮選的條件下，采用硅酸鈉+硫酸亞鐵作為脈石組合抑制劑，獲得的選別指標(biāo)良好，為下一步建廠設(shè)計(jì)提供了技術(shù)依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣取自云南文山某地區(qū)，礦石中的主要金屬礦物有白鎢礦、黑鎢礦以及少量的錫石。主要的脈石礦物為螢石、方解石、石英等。礦石中主要的礦物是白鎢礦，呈他形粒狀，分布于透輝石之間，與方解石、石英、透輝石、透閃石等連生，粒度分布在0.03～1.2 mm之間，礦石中的鎢主要以獨(dú)立礦物的形式賦存在白鎢礦中，其次以微細(xì)粒包裹體或類質(zhì)同象的形式賦存在石英、方解石等無(wú)磁性礦物中。原礦多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，鎢物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 原礦多元素分析結(jié)果 w/%Tab.1 Multi-element analysis results of crude ore

表2 鎢物相分析結(jié)果 %Tab.2 Analysis results of W phase

從表1結(jié)果可知，原礦中可回收元素主要為WO3，脈石礦物主要為螢石、方解石和石英。表2結(jié)果表明，該礦石中的鎢礦物以白鎢礦為主。

2 選礦試驗(yàn)研究

2.1 流程方案與工藝

工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，原礦中主要有價(jià)值的礦物為白鎢礦，含少量黑鎢礦，同時(shí)礦石中含有少量可浮性較好的黃鐵礦、磁黃鐵礦等硫化礦。因此，選擇優(yōu)先浮選的原則流程，先浮選出硫化礦，以減少硫化礦對(duì)精選的影響，再對(duì)白鎢礦進(jìn)行浮選。通過(guò)多次條件試驗(yàn)，獲得脫硫的最佳條件為碳酸鈉用量1 500 g/t，丁基黃藥60 g/t，2#油40 g/t。此時(shí)硫化礦中WO3的品位為0.15%。浮選脫硫后進(jìn)行白鎢礦的粗選條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)基本流程Fig.1 Basic flow charts of the experiment

2.2 鎢粗選條件試驗(yàn)

2.2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

由于白鎢礦可浮性較差，嵌布粒度較細(xì)，并且礦石性脆在磨礦過(guò)程中易過(guò)粉碎，因此，合理的磨礦作業(yè)對(duì)浮選作業(yè)尤為重要。為了確定最佳的磨礦細(xì)度，在氫氧化鈉用量為1500g/t，硅酸鈉用量為5 000 g/t，硫酸亞鐵用量為2 000 g/t，733用量為 1 500 g/t，2#油用量為20 g/t的條件下進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，磨礦細(xì)度從-0.074 mm含量占63.32%上升到93.01%時(shí)，鎢粗精礦的品位和回收率均呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074mm含量占82.90%時(shí)，品位和回收率最高，因此，最終確定白鎢礦粗選磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量占82.90%，此時(shí)所得的粗精礦品位為4.82%，回收率為75.86%。

圖2 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Experimental results for grinding fineness

2.2.2 氫氧化鈉用量試驗(yàn)

合理的礦漿pH值對(duì)白鎢礦浮選十分重要。常用的pH調(diào)整劑可采用碳酸鈉或氫氧化鈉[4]。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該礦石采用硅酸鈉作為抑制劑較佳的pH值為10左右，采用碳酸鈉進(jìn)行調(diào)漿，用量大且很難達(dá)到pH值為10。試驗(yàn)最終選用氫氧化鈉作為礦漿pH調(diào)整劑，氫氧化鈉可以對(duì)礦石中大量的螢石起到較好的抑制效果[5-6]。為了確定最佳的氫氧化鈉用量，在磨礦細(xì)度-0.074 mm含量為82.90%，硅酸鈉用量為5 000 g/t，硫酸亞鐵用量為2 000 g/t，733用量為1 500 g/t，2#油用量為20 g/t的條件下，進(jìn)行氫氧化鈉用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 氫氧化鈉用量條件試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Testing results for NaOH dosage

從圖3的試驗(yàn)結(jié)果可知：隨著氫氧化鈉用量的增加，鎢粗精礦中WO3的品位和回收率逐漸提高，但當(dāng)氫氧化鈉用量為1 500 g/t時(shí)鎢粗精礦中WO3回收率達(dá)到最大值，繼續(xù)增加氫氧化鈉用量，鎢精礦中WO3的回收率下降，綜合考慮氫氧化鈉的最佳用量為1 500 g/t，此時(shí)礦漿pH=11。

2.2.3 硅酸鈉用量試驗(yàn)

由于白鎢礦中含有大量方解石和螢石，常規(guī)的浮選藥劑很難實(shí)現(xiàn)白鎢礦與脈石的有效分離。這是由于在浮選體系中白鎢礦、方解石、螢石三種礦物表面含有相同活性鈣離子，使得它們浮選行為相似，導(dǎo)致可浮性接近而難以分離。

本次試驗(yàn)中首先采用的礦漿調(diào)整劑是硅酸鈉，硅酸鈉不但可以作為脈石礦物的抑制劑，還能對(duì)礦泥起到分散效果[7-8]，特別適用于易過(guò)粉碎礦物的浮選。在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占82.90%，氫氧化鈉用量為1 500 g/t，硫酸亞鐵的用量為2 000 g/t，733用量為1 500 g/t，2#油用量為20 g/t的條件下，進(jìn)行了硅酸鈉的用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

從圖4中可以看到，隨著硅酸鈉用量的增加，鎢粗精礦中WO3品位也隨之增加，說(shuō)明在該范圍內(nèi)硅酸鈉對(duì)脈石礦物的抑制效果明顯，且硅酸鈉對(duì)礦泥的分散作用使得白鎢礦粗精礦品位不斷增加。當(dāng)硅酸鈉用量高于5 000 g/t時(shí)，硅酸鈉開(kāi)始對(duì)白鎢礦起抑制作用，抑制劑的選擇性開(kāi)始變差，使得鎢粗精礦中WO3回收率有所下降，所以最佳的硅酸鈉的用量為5 000 g/t。

圖4 硅酸鈉用量條件試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Testing results of sodium dosage

2.2.4 助抑劑用量試驗(yàn)

由于該礦石當(dāng)中脈石礦物還有方解石、螢石，這兩種脈石礦物可浮性與白鎢礦接近。單獨(dú)采用硅酸鈉作為抑制劑時(shí)選擇性較差，對(duì)上述兩種含鈣脈石抑制效果不明顯，使得白鎢礦粗精礦中雜質(zhì)含量高，品位下降。如果不能解決抑制劑選擇性差的問(wèn)題，即使經(jīng)過(guò)多次精選也很難提高精礦品位，且較多的精選次數(shù)必定導(dǎo)致流程復(fù)雜，選礦成本增加以及回收率下降的問(wèn)題。因此，嘗試尋找其他藥劑與硅酸鈉聯(lián)合抑制含鈣脈石礦物進(jìn)而提高精礦品位。

在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，硅酸鈉與硫酸亞鐵配合使用在白鎢礦浮選過(guò)程中選擇性較好，可以有效提高精礦品位，減少精選次數(shù)。因此在試驗(yàn)中，采用硫酸亞鐵與硅酸鈉聯(lián)合作用抑制含鈣脈石，此時(shí)起到“助抑”效果的是Fe2+離子。

加入硫酸亞鐵，有利于硅酸鈉在方解石表面吸附，并且硫酸亞鐵會(huì)在方解石表面生成了親水基——水和氧化鐵（FeOOH），進(jìn)一步增強(qiáng)了方解石的親水性，大大增強(qiáng)了白鎢礦和方解石可浮性的差異。

粗選中采用硅酸鈉作為脈石礦物的抑制劑，在使用助抑劑硫酸亞鐵與前后的對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硅酸鈉的用量為5 000 g/t，硫酸亞鐵的用量為2 000 g/t時(shí)，助抑劑硫酸亞鐵配合硅酸鈉使用得到的粗精礦WO3回收率并沒(méi)有顯著變化，粗精礦WO3品位提高了1.05%，這說(shuō)明硫酸亞鐵可以增強(qiáng)硅酸鈉對(duì)含鈣脈石礦物的抑制效果。因此，在以后的試驗(yàn)中將使用硫酸亞鐵+硅酸鈉的組合來(lái)抑制脈石礦物。

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占82.90%，氫氧化鈉用量為1 500 g/t，硅酸鈉用量為5 000 g/t，733用量為1 500 g/t，2#油用量為20 g/t的條件下，進(jìn)行了硫酸亞鐵的用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 硫酸亞鐵用量條件試驗(yàn)Fig.5 Testing results of FeSO4dosage

從試驗(yàn)結(jié)果我們可以看出，隨著助抑劑用量的增加，硫酸亞鐵與硅酸鈉協(xié)同抑制含鈣脈石的效果十分明顯，粗精礦WO3的品位不斷增加，當(dāng)硫酸亞鐵用量大于2 000 g/t時(shí)，粗精礦WO3回收率開(kāi)始下降，說(shuō)明硫酸亞鐵用量在2 000 g/t時(shí)，硫酸亞鐵與硅酸鈉的聯(lián)合抑制作用達(dá)到最強(qiáng)。綜合考慮，確定硫酸亞鐵的用量為2 000 g/t。

2.2.5 鎢粗選捕收劑試驗(yàn)

目前，白鎢礦浮選的難題之一就是對(duì)含鈣脈石礦物的分離，在前面的試驗(yàn)中采用硅酸鈉+硫酸亞鐵作為脈石礦物的抑制劑起到了較好的試驗(yàn)指標(biāo)。由于白鎢礦與含鈣脈石可浮性相近，找到一種選擇性好的捕收劑是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，本次的試驗(yàn)中，采用了731、733、油酸、羥肟酸4種常見(jiàn)的氧化礦浮選藥劑[9-10]，粗選藥劑用量都為1 400 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3的試驗(yàn)結(jié)果可以看出：731的浮選指標(biāo)和733相近，但733是通過(guò)將731閃蒸后得到的，并且采用733捕收劑獲得的鎢粗精礦的品位和回收率均高于731。所以試驗(yàn)選用733作為白鎢礦回收的捕收劑。

2.2.6 捕收劑733用量試驗(yàn)

試驗(yàn)中采用了733作為白鎢礦的捕收劑，733價(jià)格低廉，選礦成本較低。其屬于羧酸類捕收劑，因其含有長(zhǎng)鏈脂肪酸，能與多種礦物金屬表面生成絡(luò)合物，可大幅度提高礦物表面的疏水性，同時(shí)也兼具起泡性。在使用733作為氧化礦捕收劑時(shí)，出現(xiàn)的缺點(diǎn)主要是選擇性差，捕收劑用量過(guò)大，會(huì)失去選擇性；當(dāng)捕收劑用量過(guò)小時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)目的礦物的有效回收[11]。在僅改變733用量的情況下，考查精礦品位和回收率的變化情況。在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占82.90%，氫氧化鈉用量為1 500 g/t，硅酸鈉用量為5 000 g/t，硫酸亞鐵的用量為2 000 g/t，2#油用量為20 g/t的條件下，進(jìn)行了粗選捕收劑用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

表3 不同種類捕收劑試驗(yàn)結(jié)果 %Tab.3 Testing results of different collectors

圖6 733用量條件試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Testing results of 733 dosage

從圖6的試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著733用量的增加，鎢粗精礦WO3的品位逐漸提高，鎢粗精礦WO3的回收率先升高后下降。綜合考慮，733的最佳用量為1 500g/t，此時(shí)白鎢礦粗精礦品位和回收率指標(biāo)最好。

2.3 閉路試驗(yàn)流程

為進(jìn)一步提高鎢精礦產(chǎn)品的WO3品位及回收率，在進(jìn)行條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用圖7所示的試驗(yàn)流程進(jìn)行閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

圖7 閉路試驗(yàn)流程Fig.7 Flow sheet of closed-circuit test

表4 閉路流程試驗(yàn)結(jié)果 %Tab.4 Testing results of closed circuit flotation

表4表明，常溫浮選條件下閉路試驗(yàn)可以獲得的鎢精礦WO3品位為69.87%、WO3回收率為87.34%，硫精礦WO3品位為0.15%，回收率為2.31%。由于原礦中螢石含量較高，兩種礦物的陽(yáng)離子均為鈣離子，導(dǎo)致兩種礦物浮選行為極其相似，而難以分離，繼續(xù)增加精選次數(shù)，鎢精礦WO3品位提高甚微。另外，原礦中有用礦物嵌布粒度較細(xì)，且該礦石性脆易磨，在磨礦過(guò)程中產(chǎn)生一定量無(wú)法回收的礦泥。因此，經(jīng)一粗五精三掃的閉路流程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該白鎢礦資源的有效利用。

3 結(jié)論

（1）云南文山某礦石主要有用礦物為白鎢礦，礦石WO3品位為0.28%，有用礦物與脈石礦物的嵌布關(guān)系復(fù)雜，屬難選低品位白鎢礦。

（2）在磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量占82.90%條件下，進(jìn)行脫硫浮選，再以氫氧化鈉為pH調(diào)整劑、硅酸鈉+硫酸亞鐵為脈石組合抑制劑、733為捕收劑經(jīng)一粗五精三掃流程進(jìn)行鎢礦浮選后，獲得了WO3品位為69.87%、回收率為87.34%的鎢精礦，可為該礦石資源的開(kāi)發(fā)利用提供技術(shù)依據(jù)。

（3）針對(duì)礦石性質(zhì)，在常溫浮選的條件下，采用硅酸鈉+硫酸亞鐵作為脈石組合抑制劑，實(shí)現(xiàn)了白鎢礦和脈石礦物的有效分離，使工藝流程更加簡(jiǎn)單合理，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。對(duì)國(guó)內(nèi)外類似白鎢礦選別具有借鑒意義。

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