新型捕收劑浮選云南個(gè)舊矽卡巖型白鎢礦試驗(yàn)研究

陳明波，宋寶旭 ，趙榮，袁強(qiáng)，姚樂

1.云南錫業(yè)股份有限公司卡房分公司，云南 個(gè)舊 661000；2.遼寧科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院， 遼寧 鞍山 114001

個(gè)舊錫多金屬礦床是一個(gè)以錫為主，同時(shí)伴生有銅、鉛、鋅、鎢、銻、鉬、鉍、銀、鈮、鉭、鈹、銦、鎵、鍺、鉻以及鐵、硫、砷、螢石等的超大型礦床，礦物成分復(fù)雜，是典型的難選共伴生多金屬礦床[1]，其中卡房礦區(qū)的矽卡巖型白鎢礦是重要的伴生資源。

一直以來，云錫集團(tuán)一直非常重視卡房礦區(qū)共伴生鎢礦產(chǎn)資源的綜合利用工作，始終堅(jiān)持根據(jù)不同性質(zhì)礦石，采用與之對應(yīng)的工藝流程進(jìn)行回收，鎢綜合回收利用水平居于全國先進(jìn)水平[2-3]。然而，隨著開采的不斷深入，鈣鐵榴石、方解石等含鈣脈石礦物含量不斷增加，導(dǎo)致原礦鎢品位越來越低，加上由于鎢礦物性脆易碎易泥化的特點(diǎn)[4]，大量鎢礦物以微細(xì)粒形式損失在尾礦中，鎢金屬回收率逐年下降。如何進(jìn)一步穩(wěn)定鎢資源綜合利用水平成為新的挑戰(zhàn)和難題。

對于白鎢礦浮選，鎢捕收劑的選擇至關(guān)重要[5]。一直以來，云錫集團(tuán)卡房礦區(qū)采用GY-10作為白鎢捕收劑，可以獲得鎢品位符合要求的鎢精礦產(chǎn)品，但隨著礦石品位的降低和微細(xì)粒白鎢礦的增多，鎢回收率由原來的70%逐步降至不足60%，因此，能否尋找或復(fù)配出更適應(yīng)礦石性質(zhì)的新型捕收劑尤為重要。

基于此，本論文以云南卡房矽卡巖型白鎢礦為研究對象，在礦石性質(zhì)研究基礎(chǔ)上，開展了選礦試驗(yàn)研究[6]，目的是在原有GY-10捕收劑的基礎(chǔ)上，通過改性和復(fù)配，開發(fā)新型白鎢礦捕收劑，進(jìn)一步降低浮選藥劑成本，穩(wěn)定和提高鎢的回收率，為國內(nèi)矽卡巖型白鎢礦資源的高效綜合利用提供參考和借鑒。

1 礦石性質(zhì)

原礦主要元素分析結(jié)果見表1。表1結(jié)果表明，原礦鎢品位為0.20%，達(dá)到了鎢礦床開采工業(yè)指標(biāo)的要求，同時(shí)伴生有銅、硫等多種有價(jià)元素，是伴生銅硫的鎢礦床。

表1 礦石主要元素分析結(jié)果 /%

為了進(jìn)一步查明礦石中的主要礦物類型，采用礦物參數(shù)自動(dòng)定量分析儀(AMICS)對原礦進(jìn)行了主要礦物組成測定，測定結(jié)果見表2。由表2結(jié)果可知，鎢主要以白鎢礦形式存在，同時(shí)含有微量黑鎢礦，脈石礦物主要為透輝石、鈣鐵榴石、方解石、長石、石英等，為矽卡巖型白鎢礦床。對白鎢礦的嵌布粒度進(jìn)行了測定，測定結(jié)果見圖1，圖1結(jié)果表明，白鎢礦的嵌布粒度較均勻，主要集中在0.02～0.32 mm，適宜采用浮選法回收[7]。

表2 主要礦物組成測定結(jié)果 /%

圖1 白鎢礦嵌布粒度測定結(jié)果

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

云錫卡房選廠一直采用“磨礦—脫硫浮選—常溫粗選—加溫精選”的生產(chǎn)流程回收白鎢礦，本次試驗(yàn)也按照上述生產(chǎn)流程進(jìn)行，考慮到本次試驗(yàn)的重點(diǎn)為新型白鎢捕收劑的研發(fā)，因此磨礦作業(yè)仍沿用現(xiàn)場的磨礦細(xì)度(-0.074 mm占70%)，脫硫浮選作業(yè)也沿用現(xiàn)場戊基黃藥和2號油的藥劑制度，試驗(yàn)流程采用一粗兩精一掃閉路流程即可；鎢常溫粗選作業(yè)，在對比考察新型浮選藥劑與原GY-10藥劑之前，分別開展了調(diào)整劑碳酸鈉和水玻璃的用量試驗(yàn)，并進(jìn)行了閉路試驗(yàn)；在鎢加溫精選作業(yè)，同樣開展了調(diào)整劑水玻璃用量試驗(yàn)和閉路試驗(yàn)，最終對新型白鎢礦捕收劑和原GY-10的綜合試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行了對比，具體如下。

2.1 磨礦細(xì)度的選擇

云錫卡房選廠現(xiàn)場磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%，為了驗(yàn)證該磨礦細(xì)度的合理性，對不同磨礦細(xì)度下的白鎢礦單體解離度進(jìn)行了測定，測定結(jié)果見表3。

表3 不同磨礦細(xì)度下白鎢礦單體解離度測定結(jié)果 /%

表3結(jié)果表明，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%的情況下，白鎢礦的單體解離度可以達(dá)到90%以上，基于此，決定不改變現(xiàn)場已有設(shè)備和流程結(jié)構(gòu)，仍然沿用磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%，并對該磨礦細(xì)度下的鎢在各粒級中的金屬分布率進(jìn)行了測定，測定結(jié)果見圖2。

圖2結(jié)果表明，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%時(shí)，鎢主要分布在-0.074+0.010 mm粒級，該粒度區(qū)間的鎢礦物浮選回收效果一般較好，但由于鎢性脆易碎的特點(diǎn)，導(dǎo)致部分鎢礦物被磨至-0.020 mm粒級，對于這部分微細(xì)粒級的鎢礦物，能否實(shí)現(xiàn)較好地浮選回收將會直接影響鎢的回收效率。

圖2 鎢在各粒級中分布率測定結(jié)果

2.2 脫硫流程

對于矽卡巖型白鎢礦床，往往會伴生有有色金屬硫化礦，這些硫化礦不利于后續(xù)鎢的浮選回收，在鎢浮選前需要盡可能地脫除干凈[8]?；诖?，首先進(jìn)行了脫硫流程試驗(yàn)，試驗(yàn)采用一粗兩精一掃的閉路流程，捕收劑選擇戊基黃藥，用量為60 g/t，起泡劑選擇2號油，用量為15 g/t，掃選藥劑用量均為粗選用量的1/3，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 脫硫流程試驗(yàn)結(jié)果 /%

結(jié)果表明，采用該流程可以脫除92.23%的硫化物，鎢在硫化物中的損失率為1.77%。

2.3 鎢常溫粗選

對于矽卡巖型白鎢礦，為了有效抑制礦石中的方解石等含鈣脈石礦物，白鎢礦浮選通常分為常溫粗選和加溫精選兩部分[9]。

2.3.1 碳酸鈉和水玻璃用量

白鎢礦浮選的最佳pH范圍為8～9的弱堿性環(huán)境，碳酸鈉不僅具有分散礦泥的效果，而且能夠使礦漿pH保持穩(wěn)定的弱堿性環(huán)境，是白鎢礦浮選常用的礦漿pH調(diào)整劑。此外，在白鎢礦浮選過程中，也需要對方解石、螢石等含鈣礦物進(jìn)行抑制，水玻璃是含鈣礦物的有效抑制劑，同時(shí)也能起到分散礦泥的作用[10]?；诖?，在進(jìn)行捕收劑試驗(yàn)之前，進(jìn)行了調(diào)整劑碳酸鈉和水玻璃的用量試驗(yàn)，采用研制的新型白鎢礦捕收劑KF-1，并固定其用量為150 g/t，試驗(yàn)采用一粗一掃的開路流程，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 調(diào)整劑碳酸鈉(a)和水玻璃(b)用量試驗(yàn)結(jié)果

圖3a試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著碳酸鈉用量的增加，鎢作業(yè)回收率逐步增加，當(dāng)碳酸鈉用量為2 000 g/t后，鎢作業(yè)回收率基本不再提高，此時(shí)礦漿pH值為9左右；圖3b試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著水玻璃用量的增加，雖然鎢品位逐步增加，但水玻璃用量超過4 000 g/t以后鎢作業(yè)回收率降低明顯。綜合考慮，最終確定碳酸鈉用量為2 000 g/t，水玻璃用量為4 000 g/t，此時(shí)礦漿pH值為9左右。

2.3.2 捕收劑種類與用量

云錫卡房選廠一直采用廣東省資源綜合利用研究所(原廣州有色金屬研究院)研發(fā)的脂肪酸類GY-10捕收劑，但隨著開采的不斷深入，原礦鎢品位由原來的0.30%逐步降低至0.20%左右，鎢回收率指標(biāo)也由原來的80%逐步降低至70%左右。

為了提高鎢回收指標(biāo)，卡房選廠經(jīng)過充分調(diào)研，在原有的脂肪酸類GY-10捕收劑基礎(chǔ)上，加入了一定比例的脂肪酸鈉和羥肟酸，并將新的組合捕收劑編號為KF-1[10]。為了比較新藥劑KF-1與原有GY-10的使用效果，分別進(jìn)行了GY-10和KF-1的用量對比試驗(yàn)，結(jié)果見圖4。

圖4試驗(yàn)結(jié)果表明，從鎢品位角度看，GY-10獲得的鎢粗精礦品位明顯高于KF-1，更有利于后續(xù)的鎢加溫精選作業(yè)，但從鎢回收率角度看，KF-1獲得的鎢粗精礦作業(yè)回收率顯著高于GY-10。綜合考慮，決定在后續(xù)加溫精選作業(yè)繼續(xù)對兩種捕收劑進(jìn)行對比，并固定兩者常溫粗選的藥劑用量為150 g/t。

圖4 捕收劑GY-10 (a)與KF-1 (b)用量對比試驗(yàn)結(jié)果

2.3.3 鎢常溫粗選閉路試驗(yàn)

采用上述兩種捕收劑，進(jìn)行了鎢常溫粗選閉路試驗(yàn)對比，試驗(yàn)采用一粗兩精兩掃流程，粗選藥劑制度如下：碳酸鈉用量為2 000 g/t，水玻璃用量為4 000 g/t，捕收劑用量為150 g/t，精選采用空白精選，掃選藥劑用量為粗選的1/3，閉路試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 鎢常溫粗選閉路試驗(yàn)結(jié)果 /%

由表5試驗(yàn)結(jié)果可知，兩種捕收劑均可獲得鎢品位大于5%的鎢粗精礦，其中GY-10獲得的鎢粗精礦品位更高，而KF-1獲得的鎢粗精礦回收率更高。

2.4 鎢加溫精選

2.4.1 水玻璃用量

加溫精選法是目前白鎢礦與含鈣脈石礦物精選分對于加溫后的鎢粗精礦，水玻璃是常用的抑制劑。基于此，分別采用GY-10和KF-1作捕收劑，進(jìn)行了水玻璃用量試驗(yàn)，試驗(yàn)采用一粗一掃試驗(yàn)流程，藥劑制度如下：氫氧化鈉用量為8 000 g/t(給礦)，加入水玻璃用量為變量，捕收劑用量為150 g/t(給礦)，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 調(diào)整劑水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果(a:捕收劑為GY-10 b: 捕收劑為KF-1)

由圖5結(jié)果表明，隨著水玻璃用量的增加，鎢品位整體呈上升趨勢，鎢作業(yè)回收率逐步降低，適宜的水玻璃用為6×104g/t(給礦)，采用GY-10作捕收劑時(shí)，鎢粗精礦品位可以達(dá)到45%以上，高于KF-1作捕收劑時(shí)的38%左右，表明GY-10的選擇性更好，但在作業(yè)回收率方面，KF-1可獲得鎢作業(yè)回收率接近90%的粗精礦，高于GY-10作捕收劑時(shí)的80%，這與鎢常溫粗選的趨勢一致，即KF-1表現(xiàn)出了更強(qiáng)的捕收性能。

2.4.2 鎢加溫精選閉路試驗(yàn)

針對加溫后的鎢粗精礦，分別采用GY-10和KF-1兩種捕收劑，進(jìn)行了鎢加溫精選閉路試驗(yàn)對比，試驗(yàn)采用一粗兩掃兩精流程，藥劑制度如下：氫氧化鈉用量為8 000 g/t，水玻璃用量為6×104g/t，捕收劑用量為150 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 鎢加溫精選閉路試驗(yàn)結(jié)果 /%

由表6試驗(yàn)結(jié)果表明，GY-10可以獲得鎢品位接近70%的鎢精礦，但作業(yè)回收率不足85%，而KF-1雖然獲得了鎢品位為55.65%的鎢精礦，但作業(yè)回收率可以達(dá)到90%以上。

2.5 綜合試驗(yàn)指標(biāo)

最終確定的全工藝閉路試驗(yàn)流程如圖6。為了便于對比，對兩種捕收劑條件下的全流程綜合試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見表7。

圖6 全工藝閉路試驗(yàn)流程

表7 綜合試驗(yàn)指標(biāo)對比結(jié)果 /%

表7試驗(yàn)結(jié)果表明，采用GY-10作捕收劑，可以獲得鎢品位69.35%、鎢回收率為63.59%的鎢精礦，而采用KF-1作捕收劑，可以獲得鎢品位55.65%、鎢回收率為77.35%的鎢精礦，考慮到銷售市場上鎢品位對銷售價(jià)格的影響較小，最終建議采用鎢回收率更高的KF-1作捕收劑。與此同時(shí)，為了考察兩種捕收劑的鎢損失情況，對兩種捕收劑浮選后的尾礦產(chǎn)品也進(jìn)行了粒度分布測定，測定結(jié)果見圖7。

圖7試驗(yàn)結(jié)果表明，從金屬分布率來看，尾礦中鎢主要損失在-0.020 mm粒級。但采用KF-1作捕收劑時(shí)，在浮選較適宜回收的-0.074+0.020 mm粒級，鎢含量明顯低于采用GY-10作捕收劑時(shí)的鎢含量，也從側(cè)面表明KF-1對白鎢礦具有更強(qiáng)的捕收能力。對于-0.02 mm的微細(xì)粒級鎢礦物，采用KF-1作捕收劑時(shí)，鎢含量也明顯更低，表明相較于GY-10作捕收劑時(shí)，KF-1對微細(xì)粒鎢礦物的回收效果也較好。

圖7 鎢在尾礦中的粒級分布測定結(jié)果

3 結(jié)論

(1)礦石性質(zhì)研究結(jié)果可知：原礦鎢品位為0.20%，鎢主要以白鎢礦形式存在，同時(shí)含有少量硫化礦，脈石礦物主要為輝石、方解石等含鈣礦物，為矽卡巖型白鎢礦床，白鎢礦嵌布粒度主要集中在0.02～0.32 mm，適宜采用浮選法回收。

(2)選礦試驗(yàn)研究結(jié)果表明，原工藝所用GY-10捕收劑和新型KF-1捕收劑均可獲得鎢品位大于55%的鎢精礦，符合產(chǎn)品銷售要求，但KF-1作捕收劑時(shí)，鎢回收率可以達(dá)到77.35%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GY-10作捕收劑時(shí)的63.59%。

(3)對尾礦中的鎢進(jìn)行的粒級分布測定結(jié)果說明，相較于GY-10捕收劑，新型KF-1捕收劑不僅在浮選較適宜回收的-0.074+0.02 mm粒級保持了更強(qiáng)的白鎢礦捕收性能，而且對-0.02 mm的微細(xì)粒級，也表現(xiàn)出比原GY-10更優(yōu)的捕收性能。