阿根廷某鎢礦選礦試驗研究

李 軍 王建磊 安峰文 張金慶

(山東華特磁電科技股份有限公司，山東 濰坊 262600)

0 引言

鎢金屬具有高硬度、耐磨、耐腐蝕、熱電性能優(yōu)異等特性[1]，屬于重要的戰(zhàn)略資源，目前廣泛用于通訊技術(shù)、電子計算機、航空航天發(fā)展、醫(yī)療衛(wèi)生、光敏材料、和催化劑領(lǐng)域等[2]。隨著世界鎢礦的開采，易選礦石日益減少，合理利用較難選鎢資源具有重要意義。

目前，黑鎢礦最常用的選別工藝是重選[3]，對于較復(fù)雜鎢礦還常采用重、浮、磁等聯(lián)合工藝進行選別[4,5]。阿根廷某鎢礦礦區(qū)位于阿根廷內(nèi)格羅河省(RIO NEGRO)，WO3品位為0.62%，WO3主要賦存于黑鎢礦中，極少量賦存于白鎢礦中；鎢礦物的嵌布粒度不均。此次研究的目的是通過試驗選擇合理的選礦工藝流程，有效回收礦石中的鎢資源。試驗研究表明，采用球磨—弱磁—強磁拋尾—浮選脫硫化物—搖床重選”的聯(lián)合選礦工藝回收鎢資源可得到較佳的選礦指標。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)成分分析及物相分析

此次試驗礦樣取自阿根廷內(nèi)格羅河省某選礦廠的磨頭倉，粒度約為-15mm；原礦化學(xué)元素分析結(jié)果見表1；鎢物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦化學(xué)成分分析結(jié)果(%)

表2 鎢物相分析結(jié)果(%)

由表1的原礦化學(xué)分析結(jié)果可知，該礦石的主要有價元素為鎢，含WO30.62%；由表2的鎢物相分析結(jié)果可知，WO3基本賦存于黑鎢礦中，黑鎢礦占95.94%，白鎢礦占3.74%，鎢華占0.32%。

1.2 礦物組成

該礦石中主要包括鎢礦物和脈石礦物。鎢礦物主要有黑鎢礦、少量白鎢礦及微量鎢華。黑鎢礦在礦石中多以自形、半自形的板狀、粒狀及其集合體產(chǎn)出，主要分布于脈石礦物中，嵌布粒度不均。脈石礦物主要以非金屬礦物為主，含有少量硫化礦物和鐵礦物。非金屬礦物主要為石英、少量長石及角閃石、云母；硫化礦物主要包含黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦；鐵礦物主要為磁鐵礦、褐鐵礦。

2 試驗內(nèi)容

2.1 試驗礦樣

試驗礦樣取自阿根廷內(nèi)格羅河省某選礦廠的磨頭倉，粒度約為-15mm，根據(jù)后續(xù)選礦試驗需要，將礦樣破碎篩分至-1mm，混勻縮分后備用。

2.2 試驗方案

根據(jù)該礦石的特點，有價礦物主要為黑鎢礦，如何提高黑鎢礦的回收率為本次探索試驗的重點。黑鎢礦的比磁化系數(shù)約為32×10-9～42×10-9m3/kg，具有弱磁性，可通過強磁選工藝進行有效回收；黑鎢礦的比重約為7.2～7.5g/cm3，與脈石礦物差異較大，可通過重選工藝進行有效選別。在對該礦進行了一系列探索試驗后確定試驗方案如下，先采用弱磁選將磁性較強的磁鐵礦、磁黃鐵礦選出；然后采用強磁工藝拋尾，既可提高品位又可以大大減少后續(xù)作業(yè)處理量；另外礦石中含少量硫化礦物，在重選過程中易富集到鎢精礦中而影響精礦品位，因此需采用浮選工藝提前分離。此外，礦石中鎢礦物嵌布粒度粗細不均，盡可能提高鎢的回收率是本次試驗的關(guān)鍵，鑒于上述礦石特性，采用球磨—弱磁選—強磁選—浮選—重選的聯(lián)合工藝進行探索性試驗。

2.3 試驗設(shè)備及藥劑

試驗設(shè)備主要包括XMQ-350×160錐形球磨機、標準篩、XCRS-φ400×240電磁濕法磁選機、LHGC-500油冷立環(huán)脈動高梯度磁選機(0～1.4T可調(diào))、XFD單槽浮選機、LYN(S)-1100×500搖床，浮選藥劑為碳酸鈉、丁基黃藥、2#油。

2.4 試驗結(jié)果及分析

2.4.1 磨礦細度對強磁拋尾的影響

黑鎢礦原礦的品位比較低，一般均需要預(yù)先拋尾，提前將脈石礦物拋掉，在提高礦石品位的同時又可以大大減少后續(xù)作業(yè)處理量，達到降本增效的目的。通過試驗探索強磁選預(yù)先拋尾的效果，首先探索了磨礦細度對強磁拋尾的影響，選擇最合適的磨礦細度，在保證單體解離的前提下，獲得回收率和經(jīng)濟效益的最佳平衡點。該礦石中含少量磁鐵礦、磁黃鐵礦，因此在強磁選之前先采用0.2T弱磁磁選機將強磁性礦物選出。強磁磁場強度固定為1.2T，脈動沖次固定為150次/分鐘、分選介質(zhì)固定為2mm圓棒。探索試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖2。

圖1 探索磨礦細度條件試驗流程

圖2 磨礦細度對強磁拋尾的影響

根據(jù)圖2數(shù)據(jù)分析，隨著磨礦細度的增加，強磁尾礦WO3品位呈下降趨勢，磨礦細度達到-74 μm含量75%后強磁尾礦WO3品位基本趨于平緩；強磁尾礦的WO3回收率隨著磨礦細度增加亦呈下降趨勢，磨礦細度達到-74μm含量75%后基本趨于平緩，繼續(xù)增加磨礦細度對降低尾礦WO3回收率作用微弱。因此，綜合考慮選礦指標及磨礦成本，選擇磨礦細度為-74 μm含量占75%時進行強磁拋尾作業(yè)，此細度時尾礦WO3品位0.042%，尾礦產(chǎn)率86.36%，尾礦WO3回收率5.85%。探索試驗表明，強磁拋尾效果顯著，可拋出86.36%的合格尾礦，大大減少了后續(xù)作業(yè)處理量，對選礦廠“降本增效”起到非常重要的作用。

2.4.2 磁場強度對強磁拋尾的影響

磁場強度也是影響強磁拋尾的主要因素。確定磨礦細度為-74μm含量75%，脈動沖次固定為150次/分、分選介質(zhì)固定為2mm圓棒，探索強磁選磁場強度條件對選礦指標的影響。試驗流程見圖3、試驗結(jié)果見圖4。

圖3 磁場強度條件試驗流程

圖4 磁場強度條件對強磁拋尾的影響

根據(jù)圖4試驗數(shù)據(jù)分析，強磁精礦WO3回收率隨著磁場強度提高呈上升趨勢，磁場強度達到1.2T后上升趨勢逐漸變緩；強磁精礦WO3品位隨著磁場強度提高呈下降趨勢，磁場強度達到1.2T后，精礦WO3品位下降趨勢明顯，精礦中的夾雜較多。綜合考慮強磁精礦品位和回收率，磁場強度為1.2T時選礦指標較佳。此時，精礦WO3品位為4.28%，精礦產(chǎn)率13.64%，精礦WO3回收率94.15%。

2.4.3 脈動沖次對強磁拋尾的影響

脈動沖次也是影響強磁拋尾的主要因素，在合適的沖次、沖程范圍內(nèi)，脈動可以大大減少脈石的夾雜。根據(jù)對立環(huán)脈動高梯度磁選機的研究，改變沖次對強磁精礦品位、回收率的影響比改變沖程更大[6]。因此，本次試驗選定強磁選磁場強度為1.2T、沖程為14mm、分選介質(zhì)為2mm圓棒，改變脈動沖次探索對選礦指標的影響。試驗流程見圖5，試驗數(shù)據(jù)見圖6。

圖5 脈動沖次條件試驗流程

圖6 脈動沖次條件對強磁拋尾的影響

由圖6試驗結(jié)果可知，強磁精礦WO3品位隨著脈動沖次加快呈上升趨勢，達到150次/分鐘后趨于平緩；強磁精礦WO3回收率在沖次超過150次/分鐘后有明顯下降。綜合考慮強磁精礦品位和回收率，確定選擇脈動沖次為150次/分鐘。此時，精礦WO3品位為4.28%，精礦產(chǎn)率13.64%，精礦WO3回收率94.15%。

2.4.4 浮選脫硫化物試驗

通過強磁選的試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，單一的磁選工藝只能使鎢精礦品位得到初步富集，仍需進一步提高鎢精礦品位。強磁鎢精礦中含少量硫化礦物，由于這部分硫化礦物比重較大，約4.2～5.2g/cm3，在后續(xù)重選過程中易富集到鎢精礦中而影響精礦品位，因此需提前采用浮選脫除。捕收劑為丁基黃藥，其用量是影響浮選脫硫化物的主要因素；確定調(diào)整劑為碳酸鈉、用量為200g/t，起泡劑為2#油、用量為6g/t，改變捕收劑用量探索對選礦指標的影響。試驗流程見圖7，試驗數(shù)據(jù)見圖8。

圖7 捕收劑用量條件試驗流程

圖8 捕收劑用量條件試驗數(shù)據(jù)

根據(jù)圖8試驗數(shù)據(jù)可知，隨著丁基黃藥用量的增加，精礦WO3品位呈上升趨勢，用量達到14g/t后，上升趨勢趨于平緩；精礦WO3回收率隨著丁基黃藥用量增加呈下降趨勢，用量在14g/t后，下降趨勢趨于平緩，繼續(xù)增加丁基黃藥用量對選礦指標影響很小。綜合考慮選礦指標、浮選成本，確定丁基黃藥用量為14g/t。此時，浮選精礦WO3品位為4.79%，精礦作業(yè)產(chǎn)率87.25%，WO3作業(yè)回收率97.65%。

2.4.5 浮選精礦搖床重選試驗

由強磁拋尾、浮選除硫化物試驗數(shù)據(jù)可知，精礦WO3品位尚未達到工業(yè)要求，仍需進一步提高。由于黑鎢礦與脈石的比重差異較大，因此對浮選精礦做搖床重選試驗，橫向坡度選擇1.5°、沖次320次/分鐘、沖程12 mm。試驗流程見圖9，試驗數(shù)據(jù)見表3。

圖9 搖床試驗流程

表3 搖床試驗數(shù)據(jù)(%)

由表3試驗數(shù)據(jù)可知，浮選精礦通過搖床重選，可以獲得WO3品位66.78%、作業(yè)回收率74.45%的搖床精礦一，WO3品位57.59%、作業(yè)回收率16.35%的搖床精礦二。將搖床精礦一與搖床精礦二混合作為綜合精礦，綜合精礦WO3品位64.92%、作業(yè)回收率90.80%。

2.4.6 全流程試驗

通過條件試驗探索，確定磨礦細度為-74μm含量75%、弱磁磁場強度為0.2T、強磁選磁場強度為1.2T、脈動沖次150次/分鐘、脈動沖程為14mm、分選介質(zhì)為2mm圓棒、浮選丁基黃藥用量14g/t、搖床橫向坡度1.5°、沖次320次/分鐘、沖程12mm。在條件試驗基礎(chǔ)上，對該鎢礦進行實驗室小型選礦試驗，試驗流程采用“球磨—弱磁—強磁拋尾—浮選除硫化物—搖床重選”。試驗流程見圖10，試驗數(shù)據(jù)見表4。

表4 實驗室小型試驗數(shù)據(jù)(%)

圖10 實驗室小型試驗流程

由表4可知，實驗室試驗可獲得WO3品位66.83%、產(chǎn)率0.61%的精礦一和WO3品位57.61%、產(chǎn)率0.18%的精礦二。將精礦一與精礦二混合作為綜合精礦，綜合精礦產(chǎn)率0.79%、WO3品位64.73%、回收率83.15%。整體選礦效果較佳。

3 結(jié)語

——阿根廷內(nèi)格羅河省某鎢礦原礦WO3品位0.62%，鎢礦物主要是黑鎢礦，存在少量白鎢礦及微量鎢華，黑鎢礦在礦石中多以自形、半自形的板狀、粒狀及其集合體產(chǎn)出，多嵌布于脈石礦物中，且嵌布粒度粗細不均；脈石礦物主要為石英，部分長石及少量角閃石、黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦。

——根據(jù)該礦石中黑鎢礦的礦石性質(zhì)，采用強磁拋尾可大大減少后續(xù)作業(yè)的處理量，提前拋出合格尾礦，利用強磁選設(shè)備處理量大、占地少且環(huán)保的優(yōu)勢，起到降本增效的作用；強磁精礦通過浮選脫除硫化礦物，可以減少后續(xù)重選作業(yè)時鎢精礦中硫化礦物的夾雜；浮選精礦入搖床重選，可選出合格的鎢精礦，并有效回收該鎢礦中的鎢金屬。

——采用“球磨—弱磁—強磁拋尾—浮選除硫化物—搖床重選”的聯(lián)合工藝回收該礦中的鎢金屬，最終可獲得產(chǎn)率0.79%、WO3品位64.73%、回收率83.15%的鎢精礦。整體分選效果較佳，實現(xiàn)了對鎢金屬的有效回收。