白鎢粗選工藝流程優(yōu)化研究及應(yīng)用

王輝洲，楊劍波，任建國，郭愛兵，薛明向，劉柏中

（洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限責(zé)任公司，河南 洛陽 471500）

鎢是工業(yè)生產(chǎn)中一種重要的稀有金屬，是我國重要的戰(zhàn)略資源，廣泛用于冶金機(jī)械、石油化工、航空航天及國防等領(lǐng)域[1-2]。我國鎢資源儲量約占全球的41%，而國內(nèi)鎢資源以白鎢礦為主，共伴生的白鎢礦占全部鎢資源的70%左右[3]。由于我國長期以黑鎢礦為主要開采對象，經(jīng)過長期開采，黑鎢礦資源逐漸枯竭，白鎢礦逐漸成為主要的開采礦種，因此高效開采回收白鎢礦，提高白鎢礦選礦技術(shù)具有重要意義[4-6]。然而目前對于儲量豐富的細(xì)粒白鎢礦開發(fā)利用程度相對較低[7]，而且低品位白鎢礦含有較多的含鈣脈石礦物，其表面性質(zhì)與白鎢礦接近，溶解在礦漿中的雜質(zhì)離子導(dǎo)致浮選效果較差[8-9]。

目前白鎢礦選礦方法主要包括浮選、磁選、重選、化學(xué)選礦及聯(lián)合工藝[10]。該鎢鉬礦石采用浮選進(jìn)行白鎢回收，通過浮選柱粗選—加溫脫藥—常溫精選的方式最終得到鎢精礦品位30%以上，綜合回收率79%左右的選礦指標(biāo)。目前使用脂肪酸作為粗選捕收劑，但該捕收劑對溫度和水的硬度適應(yīng)性較差[11]。因此為增強(qiáng)藥劑作用效果，提高藥劑在礦物表面的吸附量，分別從延長浮選時間以及提高浮選劑的有效成分含量兩方面對現(xiàn)有工藝進(jìn)行改造。在實(shí)驗(yàn)室中對流程延長前后進(jìn)行浮選對比試驗(yàn)，以及分段添加浮選劑等試驗(yàn)研究流程改造對白鎢礦回收率的影響。

1 礦石性質(zhì)

礦區(qū)礦石以夕卡巖類型為主，主要有用礦物為輝鉬礦和白鎢礦[12]，原礦化學(xué)元素分析結(jié)果如表1，鎢物相分析結(jié)果如表2。

表1 原礦化學(xué)元素分析結(jié)果 w/%Tab.1 Chemical elements analyse

表2 鎢物相分析結(jié)果 %Tab.2 The analysis results of tungsten phase

化學(xué)多元素分析結(jié)果表明，原礦中WO3含量為0.11%，鋁、鎂、鈣相關(guān)礦物為主要脈石礦物。鎢物相分析結(jié)果表明，白鎢占比為82.71%，含量為0.11%。因此該鎢浮選流程主要回收白鎢礦。

2 試驗(yàn)部分

2.1 白鎢粗選試驗(yàn)

鎢粗選試驗(yàn)采用尾礦庫回水進(jìn)行，水中常見成分主要有硅酸根及其他不溶懸浮物，試驗(yàn)中純堿用量為1 500 g/t，脂肪酸鈉浮選劑用量為200 g/t。浮選流程如圖1 所示，試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 浮選試驗(yàn)結(jié)果 %Tab.3 The results of flotation text

圖1 浮選試驗(yàn)流程Fig.1 Flotation text process

為查明鎢在原礦、粗精礦以及尾礦中的粒級分布特征，取原礦、尾礦和粗精礦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室篩析試驗(yàn)，篩析結(jié)果如表4。

表4 篩析試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Sieve analysis results

粗選工段采用一次粗選、一次掃選，中礦返回原礦的工藝流程，當(dāng)原礦品位為0.097%時，回收率為81.54%。對原礦和尾礦進(jìn)行篩析，試驗(yàn)結(jié)果表明：0.074 mm 以上粒度 回收率為34.08 %；-0.074～+0.02 mm 粒級鎢回收率為88.58%；0.02 mm 粒級以下物料中鎢回收率為71.98%。由此可知白鎢礦浮選主要回收-0.074～+0.02 mm 粒級中的鎢，隨著粒度減小，鎢回收率下降。

2.2 粗選流程優(yōu)化試驗(yàn)

由于-0.074～+0.02 mm 粒級回收率較高，因此考慮增加浮選時間，來提高0.074 mm 以下粒級白鎢礦浮選回收率，優(yōu)化后工藝流程如圖2 所示，試驗(yàn)結(jié)果如表5。

圖2 優(yōu)化后工藝流程Fig.2 Optimized process flow chart

表5 優(yōu)化后試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Experimental results after optimization

仍采用生產(chǎn)回水進(jìn)行試驗(yàn)，最終得到鎢回收率為85.44%。對原礦尾礦和粗精礦進(jìn)行篩析試驗(yàn)結(jié)果如表6。流程優(yōu)化前后各粒級回收率對比如圖3所示。

圖3 流程優(yōu)化前后各粒級回收率Fig.3 Recovery rate of each fraction before and after process optimization

表6 優(yōu)化后篩析試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Sieve analysis results after optimization

流程優(yōu)化后0.074 mm 以上粒度鎢回收率為38.92%，比優(yōu)化前提高了4.84%；-0.074～+0.02 mm粒度鎢回收率為96.87%，比優(yōu)化前提高了8.29%；0.02 mm 以下粒度鎢回收率為74.32%，比優(yōu)化前提高了2.34%。篩析試驗(yàn)結(jié)果表明，延長粗選工藝流程主要能提高0.074 mm 以下顆粒的回收率，0.02 mm以下粗精礦品位會有較大幅度下降。由于增加一次掃選，導(dǎo)致鎢浮選時間增加，相當(dāng)于增加了浮選劑與白鎢礦的作用時間，有利于提高藥劑在白鎢礦表面的吸附量，從而提高白鎢礦浮選回收率。

2.3 分段加藥試驗(yàn)

流程改造完成后，鎢浮選時間比之前延長15.57 min，由于在氣溫較低時，浮選劑溶解度下降，容易從溶液中析出，從而使浮選劑的有效成分含量下降，為了使浮選劑能夠更有效地與礦物相互作用，將原加藥方式改為分段加藥。浮選劑用量為200 g/t。其中粗選用量為170 g/t，掃選Ⅰ用量為30 g/t。純堿用量為1 500 g/t。改造前后浮選工藝流程分別如圖4、圖5，試驗(yàn)結(jié)果如表7 所示。

表7 改造前后浮選試驗(yàn)結(jié)果 %Tab.7 Flotation test results before and after modification

圖4 改造前浮選工藝流程Fig.4 Flotation process before optimization

圖5 改造后浮選工藝流程Fig.5 Flotation process after optimization

試驗(yàn)結(jié)果表明：實(shí)施分段添加浮選劑之后，粗選回收率相比之前下降2.95 個百分點(diǎn)，粗選浮選劑用量下降15%；掃選Ⅰ由于添加30 g/t 的浮選劑，使得掃選Ⅰ回收率提高4.52 個百分點(diǎn)；掃選Ⅱ回收率提高9.67 個百分點(diǎn)，總回收率提高0.93 個百分點(diǎn)，粗精礦品位提高0.03 個百分點(diǎn)。分段添加浮選劑可以有效保留藥劑的有效成分，因此分段添加藥劑可以有效地促進(jìn)浮選劑與礦物表面相互作用，從而提高白鎢礦粗選工段回收率。

3 工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)對比

由表8 可知，改造后白鎢礦粗選工段回收率比改造前提高1.06%。2020 年4～6 月期間完成流程優(yōu)化，7～11 月粗選工段回收率累計(jì)達(dá)到83.32%。按目前處理量計(jì)算，粗選工段每天比改造前多回收白鎢金屬0.24 t，每年多回收87.6 t 白鎢金屬量。

表8 工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo) %Tab.8 Industrial production index

4 結(jié) 論

（1）白鎢礦粗選過程中主要回收的粒級為-0.074～+0.02 mm，該粒級回收率可達(dá)到88.58%，因此在磨礦過程中應(yīng)盡可能增加該粒級的產(chǎn)率。

（2）通過增加白鎢礦掃選次數(shù)，使得白鎢礦浮選時間延長15.57 min，提高了浮選劑與白鎢礦作用時間，最終有利于提高捕收劑吸附量，使白鎢礦回收率提高3.9 個百分點(diǎn)。

（3）分段添加浮選劑，通過提高浮選劑在溶液中的有效成分含量，在同等條件下最終可使白鎢礦粗選工段回收率提高0.93 個百分點(diǎn)。

（4）白鎢粗選工段回收率可提高1.06 %，粗選工段每年增加白鎢金屬量87.6 t，目前精選工段回收率95%左右，每年最終可增加鎢金屬量83.22 t，增加凈利潤800 萬元左右，當(dāng)年即可收回投資，經(jīng)濟(jì)效益顯著。參考文獻(xiàn)：

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