江西某白钨矿浮选试验研究

艾光华，易 琮，邬海滨

（1.江西理工大学 资源与环境工程学院，江西 赣州 341000；2.江西省矿业工程重点实验室，江西 赣州 341000）

江西某白钨矿浮选试验研究

艾光华1，2，易 琮1，邬海滨1

（1.江西理工大学 资源与环境工程学院，江西 赣州 341000；2.江西省矿业工程重点实验室，江西 赣州 341000）

江西某白钨矿为夕卡岩型矿石，含WO30.39%，脉石矿物含量较高，属于低品位难选白钨矿。针对该矿特点，进行了磨矿细度试验，并对矿浆pH值、水玻璃用量、水玻璃模数、捕收剂种类及用量等对选矿指标的影响进行了研究。最终确定了以Na2CO3为pH调整剂、水玻璃（m=2.5）为抑制剂、ZL为捕收剂的药剂制度，经一粗三精二扫的粗选闭路流程得到白钨粗精矿；白钨粗精矿在经一粗四精三扫的加温精选闭路流程，最终可获得含WO368.70%、WO3回收率79.26%的白钨精矿选矿指标。

白钨矿；捕收剂；加温精选；预先脱硫

0 引言

钨是一种战略资源，世界上许多国家都在进行资源储备，因其熔点高和化学性质稳定的优点被应用在许多领域上，比如制造飞机和飞船领域、核领域、电子制造领域等等。钨矿是我国的优势矿产资源，储量居世界首位，储量极为丰富，分布于全国21个省，但是集中分布在江西、福建、湖南、广东、广西和河南，其中以江西最多；我国钨资源查明总储量为571.0万t，其中白钨矿为382.0万t，占钨总储量的66.9%[1]，尽管白钨矿储量大，但是矿石品位普遍较低，组成成分复杂，共生矿物较多，难处理矿石占相当比重。目前，随着钨资源的逐渐减少，人们不可避免的将视线逐步转移到低品位白钨矿的选矿研究，因此，研究如何开发低品位白钨矿具有重大的研究意义。

1 矿石性质

该矿石以夕卡岩型为主，少量为云母岩型，矿物组成成分复杂，其中主要金属矿物以白钨矿为主，并含有少量硫化矿如黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿；脉石矿物组成成分复杂，主要含有透闪石、石英、萤石、绿帘石、白云母和方解石等。原矿化学多元素分析结果见表1，矿石矿物相对含量见表2。

表1 原矿化学多元素分析结果 w/%Tab.1 Analysis results of chemical composition of raw ore

表2 矿石矿物相对含量 w/%Tab.2 Analysis results of copper phase

2 试验

2.1 试验方案

试验在前期探索研究的基础上，采用先脱硫化矿，硫化矿浮选尾矿进行常温粗选白钨矿，粗选得到的白钨矿粗精矿加温精矿的原则方案。目前国内对硫化矿的研究较多，选矿工艺技术比较成熟，添加丁黄和2#油、经过一粗一扫的浮选流程即可预先脱除硫化矿，避免硫化矿对白钨矿的浮选干扰[2]；白钨矿粗选采用捕收剂ZL进行粗选段浮选；白钨矿精选采用一粗四精二扫的加温浮选流程，试验流程如图1所示。

图1 白钨矿浮选的原则流程Fig.1 Flowsheet of copper sulfide mixed floating conditions test

2.2 试验设备及药剂

试验用到的选矿设备主要有真空抽滤机、打样机、XMQ240×90球磨机、XFG、XFD型浮选机等。所用的药剂主要有氧化钙、碳酸钠、水玻璃、氢氧化钠、ZL、丁黄、731、733、油酸、GYB等。

3 结果与分析

3.1 磨矿细度试验

磨矿细度对白钨矿的浮选选别指标有重要影响，目的矿物过粗，容易导致矿物单体解离不充分；磨矿细度过细，容易导致矿物过粉碎，确定合适的磨矿细度对白钨矿的浮选有重要意义[3]。试验采用Na2CO3调节矿浆pH=9，其中捕收剂为200 g/t ZL，4 000 g/t水玻璃（m=2.3～2.4）作为脉石矿物的抑制剂，考察不同磨矿细度对浮选指标的影响，试验结果见图2。

图2 磨矿细度试验细度结果Fig.2 Grinding fineness test results

由图2所示：随着磨矿细度的增大，硫和白钨回收率有所上升，品位呈先升后降趋势，这是由于矿浆中细粒级矿物增多，导致部分矿泥夹杂上浮。综合考虑磨矿细度对选别指标的影响，当磨矿细度为75%时，效果最佳，此时可获得含WO33.97%，回收率为70.08%的白钨矿粗精矿和含硫6.74%，回收率为45.67%的硫精矿。

3.2 矿浆pH值对白钨矿选别指标的影响试验

在浮选过程中，矿浆的pH是至关重要的参数，矿物通常在一定的pH值范围内才能得到较好的浮选。白钨矿中的脉石矿物主要是方解石和萤石，Na2CO3是白钨矿浮选中常用的pH调整剂，可以使矿浆中钙、镁离子沉淀，对脉石矿物进行有效的抑制；同时Na2CO3也可以有效的调节矿浆pH值[4-5]。试验采用Na2CO3作为pH调整剂，捕收剂为200 g/tZL，4 000 g/t水玻璃（m=2.3～2.4）作为脉石矿物的抑制剂，考察矿浆pH值对白钨矿浮选指标的影响，试验结果见图3。

图3 pH试验结果Fig.3 Test results of pH

由图3可见：随着pH调整剂Na2CO3用量的增加，钨精矿的回收率一直上升，在矿浆pH=9后开始趋于平衡；钨精矿品位随Na2CO3用量的增加而减少。采用Na2CO3调节矿浆pH=9时，白钨矿浮选指标效果最佳，此时可获得含WO33.84%、WO3回收率为69.89%的白钨粗精矿。

3.3 水玻璃对白钨矿选别指标的影响试验

水玻璃是白钨矿中常用的脉石抑制剂，考察水玻璃用量对试验结果的影响。试验采用Na2CO3调节矿浆pH=9，捕收剂为200 g/t ZL，水玻璃（m=2.3～2.4）作为脉石矿物的抑制剂，考察矿浆水玻璃用量对白钨矿浮选指标的影响，试验结果见图4。

图4 水玻璃用量试验结果Fig.4 Test results of water glass content

由图4可见：白钨矿的品位随着水玻璃用量的增加而上升，但是回收率却逐渐降低。综合考虑品位及回收率情况，最终选用水玻璃用量为6 500 g/t，此时可获得含WO34.10%、WO3回收率为73.87%的钨粗精矿。

白钨矿与含钙脉石矿物的分离是公认的世界性难题之一，两者的可浮性相接近，较难有效分离，因此选择一种良好的抑制剂是分离的重点。白钨矿浮选中常用的抑制剂分为有机抑制剂和无机抑制剂三种，目前最广泛使用的是无机抑制剂，如水玻璃[6]和磷酸钠等是目前应用最广泛的一类抑制剂。水玻璃抑制机理是HSiO3-的水化性很强，能和含钙脉石矿物离子直接作用吸附在矿粒表面，使矿粒表面产生亲水性，不容易随气泡上浮，从而使白钨矿与含钙脉石矿物分离，故水玻璃对这些矿物的抑制作用较强[7-8]。它又是矿泥的分散剂，其分散作用是由于硅酸离子和H+、OH-为石英及硅酸盐矿物的定位离子[9-10]，因为水玻璃可以强化含钙脉石矿物表面的负电位，让同种电荷的离子相互排斥，使矿物处于分散状态，有利于白钨矿浮选[11-12]。不同模数的水玻璃对白钨矿矿浆体系的抑制效果有差异，模数低，碱性强，其抑制脉石矿物的作用能力就较弱；而模数高，水玻璃不易溶解，在溶液中的分散作用较差，难以与脉石矿物起作用。白钨矿浮选常用的水玻璃的模数为2.0～3.0。考虑到现场实际情况，试验采用Na2CO3调节矿浆pH=9，捕收剂为200 g/t ZL，6 500 g/t水玻璃作为脉石矿物的抑制剂，考察了水玻璃模数对试验的影响，试验结果如图5所示。

由图5可见：白钨矿粗精矿的品位随着水玻璃模数的增加而缓慢上升，但回收率却逐渐降低，综合考虑后，在水玻璃模数为2.5时效果最好，其品位为含WO34.31%，回收率73.70%。

图5 水玻璃模数试验结果Fig.5 Water glass modulus test results

3.4 捕收剂种类对白钨矿选别指标的影响试验

捕收剂是白钨矿与含钙矿物分离的重要因素之一，为确定该白钨矿浮选最佳捕收剂，考察了目前常用的五种捕收剂有733、731、GYB、油酸、ZL[13]对白钨矿浮选的影响。试验采用Na2CO3调节矿浆pH=9，捕收剂用量为200 g/t，6 500 g/t水玻璃（m=2.5）作为脉石矿物的抑制剂，考察了捕收剂种类对白钨矿浮选指标的影响，试验结果如图6所示。

图6 捕收剂种类对白钨矿浮选指标的影响Fig.6 Effect of collector types on scheelite flotation indexes

由图6可知：在5种捕收剂试验结果中，使用ZL作为白钨矿粗选捕收剂时的白钨粗精矿的品位与回收率指标最好，此时可获得含WO34.68%、WO3回收率为76.47%的钨粗精矿。

3.5 捕收剂ZL的用量对白钨矿选别指标的影响试验

在水玻璃为抑制剂的矿浆体系中，ZL药剂也对萤石和方解石有强烈的抑制作用[14-16]，能够起到加强抑制脉石矿物的作用。试验采用Na2CO3调节矿浆pH=9，ZL为白钨矿粗选捕收剂，6 500 g/t水玻璃（m=2.5）作为脉石矿物的抑制剂，考察捕收剂用量对白钨矿浮选指标的影响，试验结果如图7所示。

图7 捕收剂ZL的用量对白钨矿浮选指标的影响Fig.7 Effect of collector ZL dosage on scheelite flotation indexes

由图7可见，随着捕收剂用量的不断增大，白钨粗精矿的品位随之不断下降，回收率先急剧上升，到达顶峰后再缓慢降低。综合考虑白钨粗精矿的品位和回收率，当ZL用量为400 g/t，回收率达到最大，品位也相对较好，此时可获得含WO35.39%、WO3回收率为77.61%的白钨矿粗精矿。

3.6 白钨矿浮选粗选段闭路试验

在条件试验的基础上，进行一粗三精二扫的粗选段开路流程，可获得含WO30.28%、WO3回收率为2.46%的硫精矿；含WO37.02%、WO3回收率为75.76%的白钨矿粗精矿，开路流程结果较好。在此基础上进行白钨粗选段闭路流程，试验结果如表3所列。

表3 白钨矿粗选段闭路试验结果 %Tab.3 Closed circuit test result of scheelite flotation

如表3所列试验结果表明，原矿经过一粗三精二扫的白钨矿粗选段闭路流程，可获得含WO36.73%、WO3回收率为80.76%的白钨矿粗精矿。

3.7 白钨矿精选试验

由于该白钨矿组成成分复杂，含钙脉石矿物较多，用常温浮选时，浮选过程中精矿产率较难控制，白钨精矿品位难以提高。因此，白钨矿精选采用加温浮选的工艺[11]，加温搅拌浓度为55%，温度控制为90℃，搅拌时间为1 h，试验采用Na2CO3为矿浆pH调整剂，新型螯合捕收剂为白钨矿精选捕收剂，水玻璃（m=2.5）作为脉石矿物的抑制剂，白钨矿精选开路采用“一粗四精二扫中矿依次返回”的浮选流程，开路试验结果如表4所列。

表4 白钨矿精选开路流程试验结果 %Tab.4 White tungsten selected open circuit test results

如表4所列，白钨矿粗精矿经过一粗四精二扫的开路流程可以获得含WO372.32%、WO3回收率63.05%的白钨矿精矿。该流程相较于“一粗四精二扫中矿再磨流程”更简单，减少了再磨的生产成本等优势。

3.8 闭路试验

在前面白钨矿粗选闭路试验和精选开路试验的基础上进行整个流程的闭路试验，闭路试验流程如图8所示，试验结果如表5所列。

图8 闭路试验流程Fig.8 Process flow of closed-circuittest

表5的试验数据表明：该白钨矿原矿经过一粗三精二扫的粗选和一粗四精二扫的精选后可得到含WO368.70%、WO3回收率79.26%的白钨矿精矿。

表5 白钨矿浮选闭路试验结果 %Tab.5 Test results of scheelite flotation circuit

4 结语

（1）江西某白钨矿主要回收矿物为白钨矿，该白钨矿嵌布粒度较细，品位为WO30.39%，矿石中主要金属矿物为黄铁矿、磁黄铁矿、白钨矿，还有少量磁铁矿、褐铁矿和闪锌矿等；主要脉石矿物为石英、透闪石和白云母等，属含钙低品位难选白钨矿。

（2）试验在磨矿细度为75%，采用Na2CO3为pH调整剂，新型螯合捕收剂ZL为粗选捕收剂，水玻璃（m=2.5）作为脉石矿物的抑制剂，进行一粗三精二扫的粗选段闭路流程，可获得含WO36.73%、WO3回收率为80.76%的白钨矿粗精矿。

（3）白钨矿精选采用加温浮选的工艺，加温搅拌浓度为55%，温度控制为90℃，搅拌时间为1 h。试验采用Na2CO3为矿浆pH调整剂，新型螯合捕收剂为白钨矿精选捕收剂，水玻璃（m=2.5）作为脉石矿物的抑制剂，进行一粗四精二扫的精选段闭路流程，此时可得到含WO368.70%、WO3回收率79.26%的白钨矿精矿。

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Experimental Flotation on a Scheelite Ore of Jiangxi

AI Guanghua1,2,YI Cong1,WU Haibin1

(1.School of Resource&Environmental Engineering,Jiangxi University of Science&Technology,Ganzhou 341000,Jiangxi,China;2.Jiangxi Key Laboratory of Mining Engineering,Ganzhou 341000,Jiangxi,China)

In accordance with the characteristics of the refractory skarn type scheelite,whose WO3composition rate is 0.39%,we studied the effects of slurry pH value,water glass amount and modulus,collector type and dosage on beneficiation index.With roughing closed-circuit process,the crude scheelite was obtained by applying Na2CO3as pH adjusting agent,water glass(m=2.5)as inhibitor,ZL as collecting agent.After the heated refining process,the scheelite concentrate was produced(WO3rate is 68.70%and WO3recovery is 79.26%).

scheelite;collecting agent;heating selection;pre desulfurization

TD923

A

10.3969/j.issn.1009－0622.2016.06.002

2016-09-06

国家自然科学基金项目（51564014）；国家自然科学基金项目（51504103）

艾光华（1980-），男，云南楚雄人，副教授，博士，主要从事矿物分选理论与工艺方面的研究。