細(xì)粒難選黑鎢礦磁浮聯(lián)合選礦工藝研究

崔立鳳，田樹國

（1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 上杭 364200；2.低品位難處理黃金資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 上杭 364200）

鎢資源是中國優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源，儲(chǔ)量豐富，鎢主要礦物為黑鎢礦與白鎢礦。黑鎢礦常規(guī)選礦工藝一般為破碎后預(yù)選拋廢—磨礦后重選拋尾得到粗精礦—粗精礦精選獲得合格的鎢精礦。由于黑鎢礦性脆，易過粉碎，破碎磨礦過程中易產(chǎn)生鎢細(xì)泥，對(duì)鎢細(xì)泥回收工藝主要有磁選法、浮選法和重選法[1-3]。生產(chǎn)實(shí)踐中黑鎢細(xì)泥的回收通常采用重選法、磁選法及磁-重聯(lián)合法，但重選法、磁重聯(lián)合工藝選黑鎢細(xì)泥精礦回收率低，磁選法選黑鎢細(xì)泥精礦品位低，很難有效解決鎢細(xì)泥回收的難題。黑鎢礦回收主要面臨的問題是“細(xì)粒難收”，在鎢礦被大量開采，鎢資源“貧、細(xì)、雜”問題日益突出的大環(huán)境下，解決“細(xì)粒難收”問題是鎢資源有效回收的關(guān)鍵[4-5]。

根據(jù)礦石性質(zhì)的不同，預(yù)選拋廢得到的強(qiáng)磁選粗精礦可采用重選、浮選、浮選-磁選聯(lián)合、浮選-重選聯(lián)合及浮選-磁選-重選聯(lián)合等工藝進(jìn)行提純。本研究中黑鎢粗精礦的主要雜質(zhì)為硫化物與磁鐵礦，針對(duì)該黑鎢粗精礦采用浮選脫硫、脫硫鎢精礦脫磁處理后弱磁選除鐵、除鐵鎢精礦強(qiáng)磁選精選獲得高品質(zhì)鎢精礦[6-9]。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦物組成及元素含量

某黑鎢礦石物質(zhì)成分復(fù)雜，礦物種類繁多，有用金屬礦物以黑鎢礦為主，含有少量的錫石、輝鉬礦、輝鉍礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、銅藍(lán)、磁鐵礦等。非金屬礦物有石英、長(zhǎng)石、螢石、綠泥石、云母、絹云母等。礦石中各礦物嵌布粒度均較細(xì)。黑鎢礦主要呈脈狀、不規(guī)則狀集合體，少數(shù)呈星點(diǎn)狀分布，多沿石英粒間裂紋充填；亦見黑鎢礦被石英等脈石交代殘留呈孤島狀、破布狀殘缺不全。見部分黑鎢礦解理發(fā)育，沿解理面被黃鐵礦交代。黑鎢礦嵌布特征影響其單體解離度，較難回收。

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，鎢物相分析結(jié)果見表2。礦石中主要回收的金屬元素為鎢，伴生有價(jià)元素鐵、硫、錫、鉬可在選鎢尾礦中綜合回收。礦石中鎢礦物主要是黑鎢礦，占總鎢的98.10 %，白鎢礦及鎢華含量較少。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 ω/%Tab.1 Chemical multi-element analysis results of raw ore

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

1.2 黑鎢礦單體解離情況

試驗(yàn)考查了不同磨礦細(xì)度條件下黑鎢礦的解離度及粒度情況，試驗(yàn)結(jié)果見表3。黑鎢礦解離情況測(cè)試結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度的增加，礦石中黑鎢礦單體解離度及富連生體含量逐漸增加，貧連生體含量減少，未解離的黑鎢礦主要與脈石礦物連生，與硫化物連生相對(duì)較少。除貧連生體較難回收外，黑鎢礦的解離單體及富連生體均較易回收。當(dāng)磨礦細(xì)度提高至–74 μm 含量占55.36 %時(shí)，黑鎢礦的單體及富連生體含量90.86 %，說明該磨礦細(xì)度下黑鎢礦得到較好地解離。從黑鎢礦粒度分布情況可知，由于黑鎢礦性脆，易過粉碎，隨著磨礦細(xì)度的增加，–20 μm 粒級(jí)的黑鎢礦含量逐漸增加，將會(huì)給鎢礦的回收帶來不利影響。因此，后續(xù)在選礦工藝選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，合理地選擇磨礦工藝及選別工藝。

表3 不同磨礦細(xì)度下黑鎢礦解離度及粒度情況 %Tab.3 Dissociation degree and particle size of wolframite under different grinding fineness

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 選別流程的選擇

由于該礦石中黑鎢礦嵌布粒度較細(xì)，分別開展螺旋溜槽拋尾、搖床選別、粗粒強(qiáng)磁選拋尾、細(xì)粒強(qiáng)磁選拋尾等探索試驗(yàn)，以確定適合該黑鎢礦的選別工藝[10-13]，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見表4。–74 μm 含量占37.38 %條件下，螺旋溜槽預(yù)富集獲得WO3品位為9.97 %，WO3回收率為80.55 %的粗精礦；強(qiáng)磁選獲得WO3品位為15.36 %，WO3回收率為91.94 %的粗精礦，搖床選礦獲得WO3品位為28.37 %，WO3回收率為72.03 %的粗精礦；從強(qiáng)磁選、螺旋溜槽及搖床選礦結(jié)果對(duì)比可知，強(qiáng)磁選工藝獲得的WO3回收率最高。–600 μm 原礦強(qiáng)磁選工藝獲得WO3品位為14.93 %，WO3回收率為78.14 %的粗精礦；粗粒原礦強(qiáng)磁選與細(xì)粒強(qiáng)磁選工藝相比，細(xì)粒強(qiáng)磁選粗精礦WO3回收效果更好。因此，本研究選擇細(xì)磨后磁選預(yù)富集工藝回收黑鎢礦。

表4 不同選別流程試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比 %Tab.4 Comparison of testing results for different selection processes

2.2 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

根據(jù)不同細(xì)度下黑鎢礦解離度-粒度情況，考查磨礦細(xì)度對(duì)黑鎢礦回收的影響。主要進(jìn)行–74 μm 含量占28.76 %、37.38 %、46.59 %、55.36 %及65.48 %五種細(xì)度的磁選預(yù)富集條件試驗(yàn)，磁選預(yù)富集采用兩段磁選工藝，磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為0.8 T、1.3 T，兩段磁選精礦合并作為磁選預(yù)富集精礦。磨礦細(xì)度對(duì)黑鎢礦回收影響的結(jié)果如圖1 所示。

圖1 磨礦細(xì)度對(duì)黑鎢礦回收的影響Fig.1 Influence of grinding fineness on recovery of wolframite

由圖1 可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，磁選精礦品位逐漸增加，回收率先增加后降低。主要原因是隨著磨礦細(xì)度增加，黑鎢礦單體解離度增加，磁選精礦富集比增加，有利于提高磁選精礦品位。但是當(dāng)磨礦細(xì)度提高時(shí)，黑鎢礦在磨礦過程中產(chǎn)生的鎢細(xì)泥量逐漸增加，容易損失在尾礦中，導(dǎo)致鎢回收率下降。為了保持較高的鎢回收率，則磨礦細(xì)度不宜過細(xì)，磨礦細(xì)度為–74 μm 含量占46 %為適宜。

2.3 強(qiáng)磁粗選試驗(yàn)

2.3.1 磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

黑鎢礦為弱磁性礦物，磁場(chǎng)強(qiáng)度是影響黑鎢礦磁選精礦品位及回收率的重要因素。在磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)黑鎢礦回收影響試驗(yàn)中，主要開展0.5 T、0.8 T、1.1 T、1.3 T、1.5 T 五種不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的試驗(yàn)，磁選設(shè)備采用贛州金環(huán)磁選科技裝備股份有限公司生產(chǎn)的SLon100 實(shí)驗(yàn)室高梯度磁選機(jī)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。由圖2 可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，磁選精礦中WO3品位逐漸降低，回收率逐漸升高，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.3 T 時(shí)，磁選回收指標(biāo)較好，繼續(xù)增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，精礦中WO3回收率增加緩慢，品位降低。

圖2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)黑鎢礦回收的影響Fig.2 Influence of magnetic field intensity on recovery of wolframite

2.3.2 脈沖條件試驗(yàn)

脈沖條件是影響高梯度磁選機(jī)磁選效果的重要因素，研究進(jìn)行了脈沖次數(shù)條件試驗(yàn)。在磁場(chǎng)強(qiáng)度1.3 T 條件下，分別開展100 次/min、150 次/min、200 次/min、250 次/min、300 次/min 的脈沖次數(shù)條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。由圖3 可知，隨著脈沖次數(shù)的增加，磁選精礦中WO3品位逐漸增加，回收率逐漸降低，當(dāng)脈沖次數(shù)為200 次/min 時(shí)，磁選回收指標(biāo)較好，繼續(xù)增加脈沖次數(shù)，磁選粗精礦中WO3回收率下降明顯。

圖3 脈沖次數(shù)對(duì)黑鎢礦回收的影響Fig.3 Influence of pulse times on recovery of wolframite

2.4 鎢精礦脫硫試驗(yàn)

在強(qiáng)磁選鎢粗精礦中含有部分硫化物，影響鎢精礦質(zhì)量。故需對(duì)強(qiáng)磁選鎢粗精礦進(jìn)行浮選脫硫試驗(yàn)。因礦石磨礦細(xì)度較粗，部分硫化物沒有單體解離，為有效脫除硫化物，同時(shí)減少鎢在硫化物中損失，對(duì)磁選鎢粗精礦開展不磨浮選脫硫、再磨后浮選脫硫、浮選脫硫-硫粗精礦再磨精選工藝對(duì)比試驗(yàn)。不磨浮選脫硫采用一次粗選、一次掃選、一次精選工藝，捕收劑采用丁基黃藥，起泡劑為松醇油，粗選階段丁基黃藥用量40 g/t，松醇油10 g/t，掃選階段藥劑用量減半，精選不添加浮選藥劑；再磨后浮選脫硫工藝中，鎢磁選粗精礦再磨細(xì)度為–74 μm含量占70 %，浮選工藝與藥劑制度同不再磨工藝；浮選脫硫-硫粗精礦再磨精選工藝，采用一次粗選、一次掃選，磁選粗精礦再磨細(xì)度–74 μm 含量占80 %條件下一次精選，精選丁基黃藥用量10 g/t，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見表5。從表5 可知，三種脫硫工藝均能有效脫除鎢磁選粗精礦中硫。其中鎢磁選粗精礦直接浮選脫硫-硫粗精礦再磨精選工藝鎢回收率較高，達(dá)99.43 %，因此，選擇該工藝脫硫。

表5 磁選鎢粗精礦脫硫工藝對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 %Tab.5 Comparative test results of desulfurization process with magnetic separation of rough tungsten concentrate

2.5 脫硫鎢精礦精選試驗(yàn)

該黑鎢礦原石中含有少量磁鐵礦，黑鎢礦強(qiáng)磁選回收過程中，磁鐵礦容易進(jìn)入鎢粗精礦，影響鎢精礦品質(zhì)。因前面經(jīng)過了磁選預(yù)富集處理，需先對(duì)脫硫鎢精礦進(jìn)行脫磁處理，再進(jìn)行弱磁選鐵。除鐵后的鎢精礦如果采用重選搖床進(jìn)行精選，鎢細(xì)泥易損失，搖床作業(yè)回收率低。由于除鐵后的鎢精礦主要成分是黑鎢礦與脈石礦物，因此再次采用強(qiáng)磁選工藝進(jìn)行黑鎢礦精選，有利于提高鎢細(xì)泥的回收，提高精選作業(yè)回收率，通過條件優(yōu)化，精選試驗(yàn)流程及條件見圖4，試驗(yàn)結(jié)果如表6 所示。

表6 脫硫鎢精礦精選試驗(yàn)結(jié)果 %Tab.6 Results of desulfurization tungsten concentrate cleaning

根據(jù)表6 試驗(yàn)結(jié)果可知，脫硫鎢精礦經(jīng)過脫磁后，弱磁選鐵獲得Fe 品位65.18 %，F(xiàn)e 作業(yè)回收率78.03 %的鐵精礦；除鐵后鎢精礦經(jīng)強(qiáng)磁選獲得WO3品位60.76 %，WO3作業(yè)回收率91.42 %的鎢精礦。

2.6 全流程試驗(yàn)

磁選-浮選工藝原則流程如圖5 所示，試驗(yàn)結(jié)果如表7 所示。由表7 試驗(yàn)結(jié)果可知，原礦經(jīng)強(qiáng)磁選回收鎢—強(qiáng)磁選鎢粗精礦浮選脫硫—硫粗精礦再磨精選—選硫尾礦弱磁選鐵—選鐵尾礦強(qiáng)磁選精選鎢，可獲得產(chǎn)率為2.16 %，WO3品位為61.48 %，WO3回收率為85.74 %的鎢精礦；產(chǎn)率為1.07 %，F(xiàn)e 品位為64.97 %，F(xiàn)e 回收率為60.64 %的鐵精礦；產(chǎn)率為0.46 %，S 含量33.37%，S 回收率為36.41 %的硫精礦。

圖5 磁選-浮選工藝原則流程Fig.5 Principle and process of magnetic separation and flotation

表7 全流程試驗(yàn)結(jié)果 %Tab.7 Full-process test results

3 結(jié) 語

（1）某細(xì)粒嵌布黑鎢礦石WO3含量1.56 %，鎢主要以黑鎢礦存在，黑鎢礦嵌布粒度細(xì)，需要細(xì)磨后回收該礦石中的鎢礦物，由于黑鎢礦易過粉碎，磨礦時(shí)容易過磨，產(chǎn)生過量鎢細(xì)泥，增加回收難度，采用常規(guī)重選工藝難以有效回收礦石中的鎢礦物，屬于難處理礦石。

（2）黑鎢礦具有弱磁性，在細(xì)磨條件下采用強(qiáng)磁選工藝回收礦石中的鎢，鎢細(xì)泥損失率小，可有效提高鎢回收率；采用浮選脫硫-硫粗精礦再磨精選鎢可有效降低硫精礦中鎢礦物的損失；脫硫鎢精礦脫磁后采用弱磁選除鐵，除鐵鎢精礦采用強(qiáng)磁選精選，可綜合回收鐵，同時(shí)提高鎢精礦品位。

（3）全流程試驗(yàn)獲得WO3品位為61.48 %，WO3回收率為85.74 %的鎢精礦；Fe 品位為64.97 %，F(xiàn)e回收率為60.64 %的鐵精礦；S 品位為33.37 %，S回收率為36.41 %的硫精礦。