阿根廷某钨矿选矿试验研究

李 军 王建磊 安峰文 张金庆

(山东华特磁电科技股份有限公司，山东 潍坊 262600)

0 引言

钨金属具有高硬度、耐磨、耐腐蚀、热电性能优异等特性[1]，属于重要的战略资源，目前广泛用于通讯技术、电子计算机、航空航天发展、医疗卫生、光敏材料、和催化剂领域等[2]。随着世界钨矿的开采，易选矿石日益减少，合理利用较难选钨资源具有重要意义。

目前，黑钨矿最常用的选别工艺是重选[3]，对于较复杂钨矿还常采用重、浮、磁等联合工艺进行选别[4,5]。阿根廷某钨矿矿区位于阿根廷内格罗河省(RIO NEGRO)，WO3品位为0.62%，WO3主要赋存于黑钨矿中，极少量赋存于白钨矿中；钨矿物的嵌布粒度不均。此次研究的目的是通过试验选择合理的选矿工艺流程，有效回收矿石中的钨资源。试验研究表明，采用球磨—弱磁—强磁抛尾—浮选脱硫化物—摇床重选”的联合选矿工艺回收钨资源可得到较佳的选矿指标。

1 矿石性质

1.1 矿石化学成分分析及物相分析

此次试验矿样取自阿根廷内格罗河省某选矿厂的磨头仓，粒度约为-15mm；原矿化学元素分析结果见表1；钨物相分析结果见表2。

表1 原矿化学成分分析结果(%)

表2 钨物相分析结果(%)

由表1的原矿化学分析结果可知，该矿石的主要有价元素为钨，含WO30.62%；由表2的钨物相分析结果可知，WO3基本赋存于黑钨矿中，黑钨矿占95.94%，白钨矿占3.74%，钨华占0.32%。

1.2 矿物组成

该矿石中主要包括钨矿物和脉石矿物。钨矿物主要有黑钨矿、少量白钨矿及微量钨华。黑钨矿在矿石中多以自形、半自形的板状、粒状及其集合体产出，主要分布于脉石矿物中，嵌布粒度不均。脉石矿物主要以非金属矿物为主，含有少量硫化矿物和铁矿物。非金属矿物主要为石英、少量长石及角闪石、云母；硫化矿物主要包含黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿；铁矿物主要为磁铁矿、褐铁矿。

2 试验内容

2.1 试验矿样

试验矿样取自阿根廷内格罗河省某选矿厂的磨头仓，粒度约为-15mm，根据后续选矿试验需要，将矿样破碎筛分至-1mm，混匀缩分后备用。

2.2 试验方案

根据该矿石的特点，有价矿物主要为黑钨矿，如何提高黑钨矿的回收率为本次探索试验的重点。黑钨矿的比磁化系数约为32×10-9～42×10-9m3/kg，具有弱磁性，可通过强磁选工艺进行有效回收；黑钨矿的比重约为7.2～7.5g/cm3，与脉石矿物差异较大，可通过重选工艺进行有效选别。在对该矿进行了一系列探索试验后确定试验方案如下，先采用弱磁选将磁性较强的磁铁矿、磁黄铁矿选出；然后采用强磁工艺抛尾，既可提高品位又可以大大减少后续作业处理量；另外矿石中含少量硫化矿物，在重选过程中易富集到钨精矿中而影响精矿品位，因此需采用浮选工艺提前分离。此外，矿石中钨矿物嵌布粒度粗细不均，尽可能提高钨的回收率是本次试验的关键，鉴于上述矿石特性，采用球磨—弱磁选—强磁选—浮选—重选的联合工艺进行探索性试验。

2.3 试验设备及药剂

试验设备主要包括XMQ-350×160锥形球磨机、标准筛、XCRS-φ400×240电磁湿法磁选机、LHGC-500油冷立环脉动高梯度磁选机(0～1.4T可调)、XFD单槽浮选机、LYN(S)-1100×500摇床，浮选药剂为碳酸钠、丁基黄药、2#油。

2.4 试验结果及分析

2.4.1 磨矿细度对强磁抛尾的影响

黑钨矿原矿的品位比较低，一般均需要预先抛尾，提前将脉石矿物抛掉，在提高矿石品位的同时又可以大大减少后续作业处理量，达到降本增效的目的。通过试验探索强磁选预先抛尾的效果，首先探索了磨矿细度对强磁抛尾的影响，选择最合适的磨矿细度，在保证单体解离的前提下，获得回收率和经济效益的最佳平衡点。该矿石中含少量磁铁矿、磁黄铁矿，因此在强磁选之前先采用0.2T弱磁磁选机将强磁性矿物选出。强磁磁场强度固定为1.2T，脉动冲次固定为150次/分钟、分选介质固定为2mm圆棒。探索试验流程见图1，试验结果见图2。

图1 探索磨矿细度条件试验流程

图2 磨矿细度对强磁抛尾的影响

根据图2数据分析，随着磨矿细度的增加，强磁尾矿WO3品位呈下降趋势，磨矿细度达到-74 μm含量75%后强磁尾矿WO3品位基本趋于平缓；强磁尾矿的WO3回收率随着磨矿细度增加亦呈下降趋势，磨矿细度达到-74μm含量75%后基本趋于平缓，继续增加磨矿细度对降低尾矿WO3回收率作用微弱。因此，综合考虑选矿指标及磨矿成本，选择磨矿细度为-74 μm含量占75%时进行强磁抛尾作业，此细度时尾矿WO3品位0.042%，尾矿产率86.36%，尾矿WO3回收率5.85%。探索试验表明，强磁抛尾效果显著，可抛出86.36%的合格尾矿，大大减少了后续作业处理量，对选矿厂“降本增效”起到非常重要的作用。

2.4.2 磁场强度对强磁抛尾的影响

磁场强度也是影响强磁抛尾的主要因素。确定磨矿细度为-74μm含量75%，脉动冲次固定为150次/分、分选介质固定为2mm圆棒，探索强磁选磁场强度条件对选矿指标的影响。试验流程见图3、试验结果见图4。

图3 磁场强度条件试验流程

图4 磁场强度条件对强磁抛尾的影响

根据图4试验数据分析，强磁精矿WO3回收率随着磁场强度提高呈上升趋势，磁场强度达到1.2T后上升趋势逐渐变缓；强磁精矿WO3品位随着磁场强度提高呈下降趋势，磁场强度达到1.2T后，精矿WO3品位下降趋势明显，精矿中的夹杂较多。综合考虑强磁精矿品位和回收率，磁场强度为1.2T时选矿指标较佳。此时，精矿WO3品位为4.28%，精矿产率13.64%，精矿WO3回收率94.15%。

2.4.3 脉动冲次对强磁抛尾的影响

脉动冲次也是影响强磁抛尾的主要因素，在合适的冲次、冲程范围内，脉动可以大大减少脉石的夹杂。根据对立环脉动高梯度磁选机的研究，改变冲次对强磁精矿品位、回收率的影响比改变冲程更大[6]。因此，本次试验选定强磁选磁场强度为1.2T、冲程为14mm、分选介质为2mm圆棒，改变脉动冲次探索对选矿指标的影响。试验流程见图5，试验数据见图6。

图5 脉动冲次条件试验流程

图6 脉动冲次条件对强磁抛尾的影响

由图6试验结果可知，强磁精矿WO3品位随着脉动冲次加快呈上升趋势，达到150次/分钟后趋于平缓；强磁精矿WO3回收率在冲次超过150次/分钟后有明显下降。综合考虑强磁精矿品位和回收率，确定选择脉动冲次为150次/分钟。此时，精矿WO3品位为4.28%，精矿产率13.64%，精矿WO3回收率94.15%。

2.4.4 浮选脱硫化物试验

通过强磁选的试验数据发现，单一的磁选工艺只能使钨精矿品位得到初步富集，仍需进一步提高钨精矿品位。强磁钨精矿中含少量硫化矿物，由于这部分硫化矿物比重较大，约4.2～5.2g/cm3，在后续重选过程中易富集到钨精矿中而影响精矿品位，因此需提前采用浮选脱除。捕收剂为丁基黄药，其用量是影响浮选脱硫化物的主要因素；确定调整剂为碳酸钠、用量为200g/t，起泡剂为2#油、用量为6g/t，改变捕收剂用量探索对选矿指标的影响。试验流程见图7，试验数据见图8。

图7 捕收剂用量条件试验流程

图8 捕收剂用量条件试验数据

根据图8试验数据可知，随着丁基黄药用量的增加，精矿WO3品位呈上升趋势，用量达到14g/t后，上升趋势趋于平缓；精矿WO3回收率随着丁基黄药用量增加呈下降趋势，用量在14g/t后，下降趋势趋于平缓，继续增加丁基黄药用量对选矿指标影响很小。综合考虑选矿指标、浮选成本，确定丁基黄药用量为14g/t。此时，浮选精矿WO3品位为4.79%，精矿作业产率87.25%，WO3作业回收率97.65%。

2.4.5 浮选精矿摇床重选试验

由强磁抛尾、浮选除硫化物试验数据可知，精矿WO3品位尚未达到工业要求，仍需进一步提高。由于黑钨矿与脉石的比重差异较大，因此对浮选精矿做摇床重选试验，横向坡度选择1.5°、冲次320次/分钟、冲程12 mm。试验流程见图9，试验数据见表3。

图9 摇床试验流程

表3 摇床试验数据(%)

由表3试验数据可知，浮选精矿通过摇床重选，可以获得WO3品位66.78%、作业回收率74.45%的摇床精矿一，WO3品位57.59%、作业回收率16.35%的摇床精矿二。将摇床精矿一与摇床精矿二混合作为综合精矿，综合精矿WO3品位64.92%、作业回收率90.80%。

2.4.6 全流程试验

通过条件试验探索，确定磨矿细度为-74μm含量75%、弱磁磁场强度为0.2T、强磁选磁场强度为1.2T、脉动冲次150次/分钟、脉动冲程为14mm、分选介质为2mm圆棒、浮选丁基黄药用量14g/t、摇床横向坡度1.5°、冲次320次/分钟、冲程12mm。在条件试验基础上，对该钨矿进行实验室小型选矿试验，试验流程采用“球磨—弱磁—强磁抛尾—浮选除硫化物—摇床重选”。试验流程见图10，试验数据见表4。

表4 实验室小型试验数据(%)

图10 实验室小型试验流程

由表4可知，实验室试验可获得WO3品位66.83%、产率0.61%的精矿一和WO3品位57.61%、产率0.18%的精矿二。将精矿一与精矿二混合作为综合精矿，综合精矿产率0.79%、WO3品位64.73%、回收率83.15%。整体选矿效果较佳。

3 结语

——阿根廷内格罗河省某钨矿原矿WO3品位0.62%，钨矿物主要是黑钨矿，存在少量白钨矿及微量钨华，黑钨矿在矿石中多以自形、半自形的板状、粒状及其集合体产出，多嵌布于脉石矿物中，且嵌布粒度粗细不均；脉石矿物主要为石英，部分长石及少量角闪石、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿。

——根据该矿石中黑钨矿的矿石性质，采用强磁抛尾可大大减少后续作业的处理量，提前抛出合格尾矿，利用强磁选设备处理量大、占地少且环保的优势，起到降本增效的作用；强磁精矿通过浮选脱除硫化矿物，可以减少后续重选作业时钨精矿中硫化矿物的夹杂；浮选精矿入摇床重选，可选出合格的钨精矿，并有效回收该钨矿中的钨金属。

——采用“球磨—弱磁—强磁抛尾—浮选除硫化物—摇床重选”的联合工艺回收该矿中的钨金属，最终可获得产率0.79%、WO3品位64.73%、回收率83.15%的钨精矿。整体分选效果较佳，实现了对钨金属的有效回收。