江西某低品位白钨矿工艺矿物学及浮选试验研究

余新阳，王礼平，胡琳琪，王浩林，王强强，黄志强

（江西理工大学 江西省矿业工程重点实验室，江西 赣州 341000）

钨具有高熔点、高比重、高硬度等特性，用途极为广泛，是国民经济和现代国防不可替代的基础材料和战略资源。中国是钨资源大国，拥有世界62%以上的钨储量以及85%以上的钨及钨制品的产量[1]。随着工业的发展，钨的消耗在逐年增加，然而易采、易选、品位高的黑钨矿资源却在逐渐枯竭，合理开发利用白钨矿资源显得尤为重要[2-3]。目前大部分白钨矿品位低、单一矿床少、共生关系复杂、选别难度大[4-6]，因此，白钨浮选技术研究仍是钨选矿领域的重点突破的方向之一[7]。

江西某低品位白钨矿，含有大量的萤石、方解石、透闪石、滑石、金云母、黑云母、白云母等脉石矿物，这些矿物的可浮性与白钨矿极为相近，甚至比白钨矿更好，因此解决白钨矿与这些含钙、铝离子脉石矿物的浮选分离是浮选回收该白钨矿的技术难点[8]。试验在工艺矿物学研究的基础上，对该矿样进行了浮选探索试验研究，旨在为国内同类矿山的开发利用提供了参考与借鉴。

1 矿石工艺矿物学特性

1.1 矿石化学成分

根据X射线荧光光谱分析结果对原矿进行了主要元素的化学分析，结果见表1。从表1可以看出，该原矿中有用矿物钨的含量相对较低，WO3品位为0.21%，并伴生低品位的铜、铅、锌、硫等有色金属。

表1 原矿多元素分析结果 w/%Tab.1 Multi-elementanalysisresultsoftherawore

1.2 矿物组成

该原矿矿物种类繁多，矿石组成较复杂，钙、铝离子脉石矿物的含量较高。其中钨主要赋存在白钨矿中，黑钨矿含量稀少。其他金属矿物有锡石、辉铋矿、自然铋、毒砂、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿等；非金属矿物有萤石、石英、透闪石、滑石、金云母、黑云母、白云母、石榴石、长石、绢云母、方解石等。原矿石矿物相对含量如表2所示。

表2 原矿矿物组成及其含量 w/%Tab.2 Mineral composition and relative content of the raw ore

从表2可见，该原矿石矿样方解石含量10%，萤石含量11%，与白钨矿同为含钙矿物，可浮性相近，同时还含有大量的透闪石、滑石、白云母、金云母、黑云母，这些矿物的可浮性很好，因此，这些矿物与白钨矿的浮选分离难度较大。

1.3 矿石结构构造

该白钨矿矿石构造主要有五种类型：（1）脉状构造：由白钨矿、黑钨矿、闪锌矿、辉铋矿、自然铋、萤石、白云母、石英组成的矿脉穿切岩石。（2）条带状构造：由石英组成条带与云母、黑云母组成的条带相间产出。（3）斑杂状构造：由石英条带呈不规则状，与由白钨矿、闪锌矿、云母、萤石组成不规则条带，黑白相间产出。（4）浸染状构造：自然铋、辉铋矿、闪锌矿、磁黄铁矿呈浸染状分布。（5）星点状构造：辉铋矿、自然铋、黄铁矿呈星点状微细粒状在脉石中。

矿石结构主要呈现9种类型：（1）半自形晶结构：白钨矿呈半自形晶四方双锥状产出。（2）自形晶结构：毒砂呈自形柱状晶分布于石英中。（3）纤状变晶结构：透闪石呈纤维状，长柱状集合体产出。（4）显微鳞片变晶结构：白云母，金云母呈鳞片状变晶集合体产出，其中有白钨矿，闪锌矿萤石分布。（5）交代残余结构：黑钨矿被白钨矿交代残余在白钨矿中。（6）互边结构：闪锌矿与磁黄铁矿同时生长，接触界线较平整。（7）交代骸晶状结构：毒砂被方铅矿交代呈骸晶状穿孔状。（8）固溶体分离结构：闪锌矿与黄铜矿磁黄铁矿构成固溶体分离结构，后两种矿物呈乳滴状出溶物在闪锌矿中分布，呈格子状线状排列。（9）交代港湾状结构：黄铁矿被闪锌矿包裹交代呈港湾状。

图1 白钨矿矿物学光片Fig.1 Mineralogical optical photograph of scheelite

1.4 白钨矿嵌布特征

白钨矿多呈半自形晶，四方双锥，粒状，几个颗粒聚集连生，局部呈浸染，星点状产出。有的分布于云母，萤石，石英脉中，呈集合体，团粒状分布，被绢云母鳞片集合体交代呈残缺不全，偶见与黄铁矿连生，见图 1（a）；白钨矿还包裹交代黑钨矿，如图 1（b）所示；有的白钨矿在斜长石粒间分布，有的在萤石交代长石粒间产出，如图1（c）所示；在绢云母、白云母集合体局部呈侵染状分布，有的被绢云母交代呈港湾状，如图1（d）所示；在滑石化透闪石岩中，白钨矿呈星点状分布于透闪石，滑石方解石中如图1（e）所示；有的白钨矿呈串珠状分布，白钨矿在萤石脉边缘分布，被滑石透闪石包裹，见图1（f）。在萤石化的白云母，金云母集合体中，白钨矿零星分布于云母中，白钨矿被萤石包裹的现象也较常见，总之，白钨矿在以上矿物中的分布不均匀。此外，白钨矿在薄片中无色-浅黄褐色极高正突起，解离较发育，干涉色为黄-紫红色，紫外灯下发蓝色荧光，一轴晶正光性。

1.5 白钨矿嵌布粒度及解离度测定

对原矿小于2 mm的混合样，筛分分级后制成光片，测定白钨矿的嵌布粒度和单体解离度，测定结果分别如表3和表4所示。

表3研究结果表明，该白钨矿嵌布粒度范围较广，主要分布在-0.64 mm+0.08 mm的中粒级，呈中-细粒嵌布。

由表4研究结果可知，白钨矿单体解离较好，+0.15 mm粒级单体含量达90.67%，与该白钨矿的嵌布特征较简单，自形程度较高嵌布粒度较均匀，为中细粒嵌布有关。

表3 白钨矿粒度分布Tab.3 Particle size distribution of scheelite

表4 白钨矿单体解离度测定结果Tab.4 Determination results of scheelite monomer dissociation

2 探索性浮选试验

该矿样属低品位白钨伴生多金属矿，铜、铅、锌、硫组分价值相对较低，脉石中石英、萤石、方解石、透闪石、滑石、白云母、金云母、黑云母含量较高。为降低浮选成本，提高白钨矿回收率及品位，对该矿样采用“预先脱硫浮选-白钨粗选-白钨常温精选-白钨加温精选”的原则流程进行选别。其中脱硫浮选以丁基黄药为捕收剂，松醇油为起泡剂，白钨粗选以氧化石蜡为捕收剂，碳酸钠为pH调整剂，水玻璃和栲胶为组合抑制剂，常温和加温精选的抑制剂为水玻璃。

2.1 磨矿细度试验

磨矿细度是影响白钨多金属矿浮选效果的重要因素之一。磨矿细度不够，可能会导致有用矿物浮选回收率下降，影响最终钨精矿质量以及造成硫化矿中钨损失较大，一定程度地强化磨矿，有利于铅锌矿物的浮选，也有利于降低脱硫过程中钨矿物的损失，但如果磨矿粒度太细，会导致白钨矿的过粉碎，增加白钨浮选的难度。因此，适宜的磨矿细度对白钨矿的回收有重要意义，试验结果见图2。

图2 磨矿细度结果Fig.2 Grinding fineness results

由图2（a）可知，随着磨矿细度的增加，钨粗精矿中WO3回收率急剧增加，当磨矿细度-74 μm含量大于65%，随磨矿细度增加钨精矿中钨回收率增加缓慢，钨品位略有所降低；从图2（b）可知，当磨矿细度-74 μm含量大于65%，随磨矿细度的增加，硫粗精矿中钨品位增加，钨损失率增加。由此可认为，该矿石中白钨矿嵌布粒度较为适中，易单体解离，这点与工艺矿物学结果相一致。综上所述，确定磨矿细度为-74 μm含量65%。

2.2 小型闭路试验

在矿石矿物学特性、最佳磨矿细度以及条件试验（硫化矿捕收剂用量试验、Na2CO3用量试验、组合抑制剂种类及用量试验、白钨矿捕收剂用量试验等）的基础上进行了小型闭路试验，试验流程及药剂制度如图3所示，闭路试验结果见表5和表6。

由表5和表6可知，在给矿WO3品位0.21%的条件下，探索性小型闭路试验研究获得了钨精矿WO3品位50.23%、回收率71.26%的选矿指标，且白钨精矿质量良好，白钨精矿中WO3品位、杂质含量要求均达到了Ⅱ类五级（钨精矿质量标准YST 231—2007）白钨精矿产品质量要求。

表5 闭路流程试验结果 %Tab.5 Results of closed-circuit floatation

表6 白钨精矿多元素分析 %Tab.6 Multi-element analysis of scheelite concentrate

图3 小型闭路试验流程Fig.3 Flowsheet of closed-circuit floatation

3 结 论

（1）该矿山矿石矿物组成较复杂，金属矿物中钨以白钨矿为主，微量黑钨矿，伴生少量的自然铋、辉铋矿、锡石、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等金属硫化矿；有害元素为As，矿物有毒砂。白钨矿嵌布特征相对简单，但在矿物中的分布不均匀，主要分布在萤石、云母中，同时透闪石、长石、石英等脉石中也有分布，这些脉石矿物的可浮性与白钨极为相近，使得浮选分离变得极其困难。此外，白钨矿嵌布粒度以中粒为主，呈中-细粒嵌布，有利于单体解离。

（2）探索性浮选试验研究采用“预先脱硫浮选-白钨粗选-白钨常温精选-白钨加温精选”的工艺流程，白钨粗选以氧化石蜡为捕收剂，Na2CO3为pH调整剂，水玻璃和栲胶为组合抑制剂，精选段以水玻璃为抑制剂，获得了WO3品位50.23%、回收率71.26%的钨精矿，有效实现了该低品位白钨矿的浮选回收。

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