云南某低品位黑钨矿选矿试验研究

邱廷省 ，严华山 ，艾光华 ，何发钰 ，盛园萍

（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；3.中国五矿集团总公司，北京 100010；4.江西铜业股份有限公司德兴铜矿，江西 上饶 334200）

钨金属拥有比重大、硬度高、导热导电性能良好、耐高温、耐磨、耐腐蚀等众多优异的理化特性，是重要的战略金属资源[1]，广泛应用于国防和国民经济各领域，有“工业牙齿”之称，但全球钨资源储量极少，保障程度不高，世界上许多发达国家都建立了钨金属的战略储备。根据美国地质调查局统计[2]，2014年全球钨储量330万t，其中中国钨储量190万t，占全球近60%，但由于长期的过量开采，导致我国钨矿资源的开采速度比世界钨矿资源的开采速度快，储采比以及可开采年限明显低于全球平均水平。同时，经过长期的开采，国内高品位、简单、易选的钨矿资源已接近枯竭。因此，加强我国钨矿尤其是低品位难选钨矿[3-4]的回收利用具有重要意义。

目前，黑钨矿选矿最主要的选别工艺是重选[5-6]，对于黑白钨混合矿及复杂钨矿还常采用联合工艺进行选别[7-9]。云南某钨矿含WO30.31%，WO3主要以黑钨矿存在，次为白钨矿、钨华、钨铋矿，此外还含部分硫化矿物和磁性矿物，属较难选低品位钨矿。研究旨在通过试验制定合理选矿工艺流程，充分回收矿石中的钨资源。试验研究表明，采用“磨矿—摇床抛废（产出部分钨精矿）—中矿再磨—浮选脱硫—磁选除铁—摇床重选”的联合工艺流程对钨矿进行回收利用，可获得良好的回收指标。

1 矿石性质

原矿样取自云南某钨矿山采矿坑道，该矿石中主要金属矿物为黑钨矿、白钨矿，其次为磁铁矿、黄铁矿，此外还含少量钨华与钨铋矿；脉石矿物主要为石英、云母等。矿石中钨矿物嵌布粒度粗细不均，其嵌布粒度在30～100 μm之间。原矿化学多元素分析结果见表1，钨物相分析结果见表2。

表1 化学多元素分析结果 w/%Tab.1 Chemical multielement analysis results

表2 钨物相分析结果 %Tab.2 Phase analysis of tungsten

由原矿化学多元素和钨物相分析结果可知，该钨矿WO3品位为0.31%，主要有害杂质为SiO292.91%、S 2.02%及Fe 1.79%；矿石中钨主要赋存于黑钨矿和白钨矿中，其中82.71%的钨赋存于黑钨矿，约13%的钨赋存于白钨矿，还有少量的钨以钨华及钨铋矿的形式存在；钨矿粒度偏细，-40 μm占36.24%，白钨矿-40 μm占33.81%，属于低品位难选钨矿。

2试验

2.1 试验矿样

根据原矿性质研究和选矿试验研究的需要，将取自云南某钨矿山采矿坑道的大块原矿通过破碎、筛分至粒径小于2 mm的矿样，混匀、缩分后取样装袋，以下所述“原矿”均为粒径小于2 mm选矿试验样。

2.2 试验方案

由于矿石中钨矿物与脉石矿物的比重差异较大，在对该矿进行一系列的探索试验的基础上，研究采用重选工艺，且充分考虑“能收早收，能丢早丢”和“阶段磨矿，阶段选别”的原则对钨矿物进行回收[10]。同时，矿石中有害杂质S、Fe含量虽低，但原矿中WO3品位也较低，在选矿过程中含S、Fe矿物极易富集于钨精矿而影响精矿品质，需分别采取浮选、磁选手段脱除。此外，矿石中钨矿物嵌布粒度粗细不均，其嵌布粒度在30～100 μm之间，如何在保证矿物单体解离度的前提下提高钨的回收率，将是研究的难点。针对矿石的上述特点，研究将采用重选—磁选—浮选的联合工艺流程进行该钨矿石的选别试验。

2.3 试验药剂及设备

试验中所用药剂丁基黄药与2#油均为矿山选厂工业用药剂，试验用水为民用自来水。试验所用设备为LYN（S）-1100mm×500mm 摇床、XMQ-240mm×90 mm型锥形球磨机、XFD、XFG系列浮选机，湿式永磁筒式磁选机。

3 结果与分析

3.1 磨矿细度对摇床抛废的影响

黑钨矿的选别常需进行预先抛废，将大部分脉石矿物抛除，以达到有效降低生产成本的效果[11]。研究采用摇床进行预先抛废，但在摇床预先抛废前进行磨矿，既保证钨矿物达到单体解离，还要求磨矿细度不能过高而使黑钨矿过磨且增加成本。因此考察了磨矿细度对摇床抛废效果的影响，试验流程见图1，试验结果见图2。

由图2可知，随着磨矿细度的增加，摇床尾矿中WO3品位与WO3回收率均呈下降趋势、抛废效果越好，当磨矿细度达到-74 μm占60%后，随着磨矿细度的增加，尾矿的WO3品位与WO3回收率下降趋势减缓，基本达到最小值，继续增加磨矿细度只会增加生产成本。因此磨矿选用-74 μm占60%的细度时，摇床抛废效果最好，此时尾矿WO3品位为0.042%，WO3回收率为9.52%。

图1 一段磨矿细度条件试验流程Fig.1 Flow chart of first stage grinding fineness condition test

图2 磨矿细度对摇床抛废的影响Fig.2 Effect of grinding fineness on the discarding by table concentrator

3.2 磨矿细度对脱硫指标的影响

由于该钨矿中含部分硫矿物，这部分硫很容易进入钨精矿中而影响精矿质量，必须采用浮选方法脱除[12]。一段磨矿虽使钨矿物初步达到单体解离，但硫矿物尚未充分解离，必须进一步提高磨矿细度进行浮选脱硫。因此，在一段磨矿细度为-74 μm占60%，自然矿浆pH，以15 g/t的丁基黄药为捕收剂，6 g/t 2#油为起泡剂的条件下，考察了二段磨矿细度对浮选脱硫效果的影响，试验流程见图3，试验结果见图4。

由图4可知，随着磨矿细度的增加，硫矿物中S品位与S回收率均呈升高趋势、脱硫效果越好，当磨矿细度达到-74 μm占77.5%后，随着磨矿细度的继续增加，尾矿的S品位与S回收率升高趋势减缓，基本达到最大值，继续磨矿只会增加成本，因此磨矿细度选用-74 μm占77.5%时，浮选脱硫效果最好，此时硫矿物中S品位为42.76%，S回收率为70.91%。

图3 二段磨矿细度条件试验流程图Fig.3 Flow chart of second stage grinding fineness condition test

图4 二段磨矿细度对浮选脱硫的影响Fig.4 Effect of second grinding finiteness on flotation desulfurization

3.3 丁基黄药用量对脱硫指标的影响

在一段磨矿细度为-74 μm占60%，二段磨矿细度为-74 μm占77.5%，自然矿浆pH，以丁基黄药为捕收剂，6 g/t 2#油为起泡剂的条件下，考察了丁基黄药的用量对浮选脱硫效果的影响，试验流程见图5，试验结果见图6。

图5 丁基黄药用量条件试验流程Fig.5 Flow chart of butyl xanthate dosage condition test

由图6可知，随着丁基黄药用量的增加，硫矿物中S品位逐渐降低，S回收率逐渐升高，当丁基黄药用量增加到15 g/t后，硫矿物中S品位的下降趋势及S回收率的上升趋势渐趋平缓，继续增加丁基黄药用量对浮选脱硫的效果影响不大。因此，浮选脱硫时丁基黄药用量以15 g/t效果最佳，此时硫矿物中含S 42.94%、S回收率为71.39%。

图6 丁基黄药用量对浮选脱硫的影响Fig.6 Effect of butyl xanthate dosage on flotation desulfurization

3.4 磁场强度对除铁效果的影响

磁铁矿比重与黑钨矿接近，在重选过程中易混入钨精矿而影响精矿品质，由于磁铁矿是一种典型的强磁性矿物，必须采用弱磁选的方法脱除[13]。在一段磨矿细度为-74 μm占60%，二段磨矿细度为-74 μm占77.5%，自然矿浆pH，以15 g/t丁基黄药为捕收剂，6 g/t 2#油为起泡剂的条件下，考察了磁场强度对磁选除铁效果的影响，试验流程见图7，试验结果见图8。

由图8可知，随着弱磁选机的磁场强度的增加，一些较弱磁性的磁铁矿连生体或其他矿物也被磁选回收，因此磁性矿物中Fe品位逐渐降低而Fe回收率逐渐升高，当弱磁选机的磁场强度达到1 000 Oe时，磁性矿物中Fe回收率已基本达到最大值，因此采用1 000 Oe的磁场强度进行磁选除铁时效果最佳，此时磁性矿物中Fe品位为54.26%、Fe回收率为34.25%。

图7 磁场强度条件试验流程Fig.7 Flow chart of magnetic field intensity condition test

图8 磁场强度对磁选除铁效果的影响Fig.8 Effect of magnetic field intensity on iron removal by magnetic separation

3.5 实验室小型选矿试验

在条件试验的基础上，对该低品位钨矿采用“磨矿—摇床抛废（产出部分钨精矿）—中矿再磨—浮选脱硫—弱磁除铁—摇床重选”的工艺流程进行实验室小型选矿试验。试验流程见图9，试验结果见表3。由表3结果可知，实验室小型试验可获得含WO369.14%、WO3回收率为31.22%的精矿I和含WO360.19%、WO3回收率为48.54%的精矿II，总钨精矿含WO363.40%、WO3回收率为79.76%，回收效果较好。

图9 实验室小型试验流程Fig.9 Laboratory small-scale test flow

表3 实验室小型试验结果 %Tab.3 Laboratory small-scale test results

4结论

（1）云南某钨矿含WO30.31%，原矿中钨矿物以黑钨矿为主，其次为白钨矿，少量以钨华和钨铋矿的形式存在，脉石矿物为石英为主以及少量硫化矿物和磁性铁矿物。钨矿物嵌布粒度粗细不均，分布粒级在30～100 μm之间，属低品位难选钨矿。

（2）该矿石中S、Fe含量虽低，但是由于WO3品位低，精矿产率较小，这部分易浮硫矿物和磁性铁矿物由于比重较大，极易在重选过程中进入钨精矿，将严重影响钨精矿质量，故预先脱除硫矿物和磁性铁矿物是回收该低品位钨矿的关键。

（3）采用“磨矿—摇床抛废（产出部分钨精矿）—中矿再磨—浮选脱硫—磁选除铁—摇床重选”的联合工艺回收该低品位钨矿中的钨金属，最终获得了含WO363.40%、WO3回收率为79.76%的钨精矿，实现了对钨矿物的有效回收。