细粒难选黑钨矿磁浮联合选矿工艺研究

2024-01-23崔立凤田树国

中国钨业 2023年3期

崔立凤，田树国

（1.紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭 364200；2.低品位难处理黄金资源综合利用国家重点实验室，福建上杭 364200）

钨资源是中国优势矿产资源，储量丰富，钨主要矿物为黑钨矿与白钨矿。黑钨矿常规选矿工艺一般为破碎后预选抛废—磨矿后重选抛尾得到粗精矿—粗精矿精选获得合格的钨精矿。由于黑钨矿性脆，易过粉碎，破碎磨矿过程中易产生钨细泥，对钨细泥回收工艺主要有磁选法、浮选法和重选法[1-3]。生产实践中黑钨细泥的回收通常采用重选法、磁选法及磁-重联合法，但重选法、磁重联合工艺选黑钨细泥精矿回收率低，磁选法选黑钨细泥精矿品位低，很难有效解决钨细泥回收的难题。黑钨矿回收主要面临的问题是“细粒难收”，在钨矿被大量开采，钨资源“贫、细、杂”问题日益突出的大环境下，解决“细粒难收”问题是钨资源有效回收的关键[4-5]。

根据矿石性质的不同，预选抛废得到的强磁选粗精矿可采用重选、浮选、浮选-磁选联合、浮选-重选联合及浮选-磁选-重选联合等工艺进行提纯。本研究中黑钨粗精矿的主要杂质为硫化物与磁铁矿，针对该黑钨粗精矿采用浮选脱硫、脱硫钨精矿脱磁处理后弱磁选除铁、除铁钨精矿强磁选精选获得高品质钨精矿[6-9]。

1 矿石性质

1.1 矿物组成及元素含量

某黑钨矿石物质成分复杂，矿物种类繁多，有用金属矿物以黑钨矿为主，含有少量的锡石、辉钼矿、辉铋矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、铜蓝、磁铁矿等。非金属矿物有石英、长石、萤石、绿泥石、云母、绢云母等。矿石中各矿物嵌布粒度均较细。黑钨矿主要呈脉状、不规则状集合体，少数呈星点状分布，多沿石英粒间裂纹充填；亦见黑钨矿被石英等脉石交代残留呈孤岛状、破布状残缺不全。见部分黑钨矿解理发育，沿解理面被黄铁矿交代。黑钨矿嵌布特征影响其单体解离度，较难回收。

原矿化学多元素分析结果见表1，钨物相分析结果见表2。矿石中主要回收的金属元素为钨，伴生有价元素铁、硫、锡、钼可在选钨尾矿中综合回收。矿石中钨矿物主要是黑钨矿，占总钨的98.10 %，白钨矿及钨华含量较少。

表1 原矿化学多元素分析结果 ω/%Tab.1 Chemical multi-element analysis results of raw ore

表2 钨物相分析结果 %Tab.2 Tungsten phase analysis results

1.2 黑钨矿单体解离情况

试验考查了不同磨矿细度条件下黑钨矿的解离度及粒度情况，试验结果见表3。黑钨矿解离情况测试结果表明，随着磨矿细度的增加，矿石中黑钨矿单体解离度及富连生体含量逐渐增加，贫连生体含量减少，未解离的黑钨矿主要与脉石矿物连生，与硫化物连生相对较少。除贫连生体较难回收外，黑钨矿的解离单体及富连生体均较易回收。当磨矿细度提高至–74 μm 含量占55.36 %时，黑钨矿的单体及富连生体含量90.86 %，说明该磨矿细度下黑钨矿得到较好地解离。从黑钨矿粒度分布情况可知，由于黑钨矿性脆，易过粉碎，随着磨矿细度的增加，–20 μm 粒级的黑钨矿含量逐渐增加，将会给钨矿的回收带来不利影响。因此，后续在选矿工艺选择时，应根据试验结果，合理地选择磨矿工艺及选别工艺。

表3 不同磨矿细度下黑钨矿解离度及粒度情况 %Tab.3 Dissociation degree and particle size of wolframite under different grinding fineness

2 试验结果与分析

2.1 选别流程的选择

由于该矿石中黑钨矿嵌布粒度较细，分别开展螺旋溜槽抛尾、摇床选别、粗粒强磁选抛尾、细粒强磁选抛尾等探索试验，以确定适合该黑钨矿的选别工艺[10-13]，对比试验结果见表4。–74 µm 含量占37.38 %条件下，螺旋溜槽预富集获得WO3品位为9.97 %，WO3回收率为80.55 %的粗精矿；强磁选获得WO3品位为15.36 %，WO3回收率为91.94 %的粗精矿，摇床选矿获得WO3品位为28.37 %，WO3回收率为72.03 %的粗精矿；从强磁选、螺旋溜槽及摇床选矿结果对比可知，强磁选工艺获得的WO3回收率最高。–600 µm 原矿强磁选工艺获得WO3品位为14.93 %，WO3回收率为78.14 %的粗精矿；粗粒原矿强磁选与细粒强磁选工艺相比，细粒强磁选粗精矿WO3回收效果更好。因此，本研究选择细磨后磁选预富集工艺回收黑钨矿。

表4 不同选别流程试验结果对比 %Tab.4 Comparison of testing results for different selection processes

2.2 磨矿细度条件试验

根据不同细度下黑钨矿解离度-粒度情况，考查磨矿细度对黑钨矿回收的影响。主要进行–74 μm 含量占28.76 %、37.38 %、46.59 %、55.36 %及65.48 %五种细度的磁选预富集条件试验，磁选预富集采用两段磁选工艺，磁场强度分别为0.8 T、1.3 T，两段磁选精矿合并作为磁选预富集精矿。磨矿细度对黑钨矿回收影响的结果如图1 所示。

图1 磨矿细度对黑钨矿回收的影响Fig.1 Influence of grinding fineness on recovery of wolframite

由图1 可知，随着磨矿细度的增加，磁选精矿品位逐渐增加，回收率先增加后降低。主要原因是随着磨矿细度增加，黑钨矿单体解离度增加，磁选精矿富集比增加，有利于提高磁选精矿品位。但是当磨矿细度提高时，黑钨矿在磨矿过程中产生的钨细泥量逐渐增加，容易损失在尾矿中，导致钨回收率下降。为了保持较高的钨回收率，则磨矿细度不宜过细，磨矿细度为–74 μm 含量占46 %为适宜。

2.3 强磁粗选试验

2.3.1 磁场强度条件试验

黑钨矿为弱磁性矿物，磁场强度是影响黑钨矿磁选精矿品位及回收率的重要因素。在磁场强度对黑钨矿回收影响试验中，主要开展0.5 T、0.8 T、1.1 T、1.3 T、1.5 T 五种不同磁场强度的试验，磁选设备采用赣州金环磁选科技装备股份有限公司生产的SLon100 实验室高梯度磁选机，试验结果如图2 所示。由图2 可知，随着磁场强度的增加，磁选精矿中WO3品位逐渐降低，回收率逐渐升高，当磁场强度为1.3 T 时，磁选回收指标较好，继续增加磁场强度，精矿中WO3回收率增加缓慢，品位降低。

图2 磁场强度对黑钨矿回收的影响Fig.2 Influence of magnetic field intensity on recovery of wolframite

2.3.2 脉冲条件试验

脉冲条件是影响高梯度磁选机磁选效果的重要因素，研究进行了脉冲次数条件试验。在磁场强度1.3 T 条件下，分别开展100 次/min、150 次/min、200 次/min、250 次/min、300 次/min 的脉冲次数条件试验，试验结果如图3 所示。由图3 可知，随着脉冲次数的增加，磁选精矿中WO3品位逐渐增加，回收率逐渐降低，当脉冲次数为200 次/min 时，磁选回收指标较好，继续增加脉冲次数，磁选粗精矿中WO3回收率下降明显。

图3 脉冲次数对黑钨矿回收的影响Fig.3 Influence of pulse times on recovery of wolframite

2.4 钨精矿脱硫试验

在强磁选钨粗精矿中含有部分硫化物，影响钨精矿质量。故需对强磁选钨粗精矿进行浮选脱硫试验。因矿石磨矿细度较粗，部分硫化物没有单体解离，为有效脱除硫化物，同时减少钨在硫化物中损失，对磁选钨粗精矿开展不磨浮选脱硫、再磨后浮选脱硫、浮选脱硫-硫粗精矿再磨精选工艺对比试验。不磨浮选脱硫采用一次粗选、一次扫选、一次精选工艺，捕收剂采用丁基黄药，起泡剂为松醇油，粗选阶段丁基黄药用量40 g/t，松醇油10 g/t，扫选阶段药剂用量减半，精选不添加浮选药剂；再磨后浮选脱硫工艺中，钨磁选粗精矿再磨细度为–74 µm含量占70 %，浮选工艺与药剂制度同不再磨工艺；浮选脱硫-硫粗精矿再磨精选工艺，采用一次粗选、一次扫选，磁选粗精矿再磨细度–74 µm 含量占80 %条件下一次精选，精选丁基黄药用量10 g/t，对比试验结果见表5。从表5 可知，三种脱硫工艺均能有效脱除钨磁选粗精矿中硫。其中钨磁选粗精矿直接浮选脱硫-硫粗精矿再磨精选工艺钨回收率较高，达99.43 %，因此，选择该工艺脱硫。

表5 磁选钨粗精矿脱硫工艺对比试验结果 %Tab.5 Comparative test results of desulfurization process with magnetic separation of rough tungsten concentrate

2.5 脱硫钨精矿精选试验

该黑钨矿原石中含有少量磁铁矿，黑钨矿强磁选回收过程中，磁铁矿容易进入钨粗精矿，影响钨精矿品质。因前面经过了磁选预富集处理，需先对脱硫钨精矿进行脱磁处理，再进行弱磁选铁。除铁后的钨精矿如果采用重选摇床进行精选，钨细泥易损失，摇床作业回收率低。由于除铁后的钨精矿主要成分是黑钨矿与脉石矿物，因此再次采用强磁选工艺进行黑钨矿精选，有利于提高钨细泥的回收，提高精选作业回收率，通过条件优化，精选试验流程及条件见图4，试验结果如表6 所示。

表6 脱硫钨精矿精选试验结果 %Tab.6 Results of desulfurization tungsten concentrate cleaning

根据表6 试验结果可知，脱硫钨精矿经过脱磁后，弱磁选铁获得Fe 品位65.18 %，Fe 作业回收率78.03 %的铁精矿；除铁后钨精矿经强磁选获得WO3品位60.76 %，WO3作业回收率91.42 %的钨精矿。

2.6 全流程试验

磁选-浮选工艺原则流程如图5 所示，试验结果如表7 所示。由表7 试验结果可知，原矿经强磁选回收钨—强磁选钨粗精矿浮选脱硫—硫粗精矿再磨精选—选硫尾矿弱磁选铁—选铁尾矿强磁选精选钨，可获得产率为2.16 %，WO3品位为61.48 %，WO3回收率为85.74 %的钨精矿；产率为1.07 %，Fe 品位为64.97 %，Fe 回收率为60.64 %的铁精矿；产率为0.46 %，S 含量33.37%，S 回收率为36.41 %的硫精矿。