西藏林芝某含鎵矽卡巖型白鎢礦選礦工藝研究

李代會(huì)

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅蘭州730046）

鎢礦資源在地殼中分布極不均勻［1］，具有品位低、礦物組合復(fù)雜和共伴生元素多的特征，增加了礦石的選冶和綜合利用難度［2-3］。隨著我國高尖端科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，對(duì)稀有稀散元素的需求量逐漸增加［4］，因此，在提升鎢礦冶煉工藝的同時(shí)，加強(qiáng)稀有稀散伴生元素的綜合利用逐漸成為鎢礦選冶領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一［5］。近年來，隨著西藏地區(qū)鎢礦勘查工作的突破，鎢礦資源成為西藏地區(qū)潛在優(yōu)勢(shì)礦種之一，但前人的研究成果主要集中在鎢礦床地質(zhì)特征及成果規(guī)律等方面［6］，對(duì)鎢礦選冶工藝的研究工作涉及較少。因此，為制定該資源合理開發(fā)利用方案，本文選擇具有代表性的某含鎵矽卡巖型的鎢礦礦石樣品進(jìn)行了選礦工藝試驗(yàn)，同時(shí)探索了伴生元素鎵的回收工藝，可為西藏該類礦石的綜合回收及礦產(chǎn)的開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)、試驗(yàn)設(shè)備及藥劑

1.1 礦石性質(zhì)

西藏某矽卡巖型白鎢礦礦石中金屬礦物主要為白鎢礦，黑鎢礦、輝鉬礦、閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦、錫石等次之；脈石礦物主要為石榴子石、透輝石、綠簾石、方解石、石英，次為長石、透閃石、金云母等［6］。礦石的化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，礦石中鎢的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

注：Ga的含量單位為g/t。

由表1可知，礦石中WO3含量達(dá)0.52%，可以回收利用；礦石中鎵的含量為19.08 g/t，可作為伴生金屬元素綜合回收，礦石中銅、鐵、鋅等含量極少，不具備綜合回收利用價(jià)值；礦石中脈石組分主要為SiO2和CaO，其次為Al2O3、CaF2及MgO，其它脈石組分含量較低。

由表2可知，礦石中的鎢主要賦存于白鎢礦中，分布率為85.19%；少量賦存于黑鎢礦和鎢華中，分布率分別為9.23%和5.58%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備與藥劑

用于小型試驗(yàn)的設(shè)備見表3，試驗(yàn)所用的浮選藥劑見表4。

2 原礦粒度篩析

白鎢礦的粒度組成及其分布特點(diǎn)直接影響磨礦細(xì)度和制定選礦工藝流程［7］。為此，在鏡下對(duì)礦石中白鎢礦的嵌布粒度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表5。

由表5可知，白鎢礦嵌布粒度較粗，屬于中粗粒嵌布。原礦石經(jīng)磨細(xì)后，礦石粒級(jí)在-0.30+0.21 mm時(shí)，樣品中白鎢礦的嵌布粒度分布率達(dá)到最大值，為15.43%。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 鎢粗選試驗(yàn)

由礦石性質(zhì)分析可知，原礦中含硫0.18%，可能對(duì)白鎢的浮選產(chǎn)生影響，因此，本研究采用先脫硫再浮鎢的方案進(jìn)行選礦試驗(yàn)［8］，在此基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行了鎢粗選磨礦細(xì)度、碳酸鈉用量、抑制劑種類及用量、捕收劑種類及用量等條件試驗(yàn)。

3.1.1 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

采用先脫硫再浮鎢的方案，固定脫硫條件：丁基黃藥用量50 g/t、2號(hào)油用量15 g/t。鎢粗選條件：礦漿溫度15～22℃，碳酸鈉用量500 g/t、水玻璃用量 2 500 g/t、733（氧化石蠟皂，下同）用量300 g/t，進(jìn)行了不同磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，鎢粗精礦的產(chǎn)率先增加后降低，WO3的品位不斷升高，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm占75.0%時(shí)，鎢粗精礦WO3的品位為2.29%，WO3的回收率為74.95%，繼續(xù)增大磨礦細(xì)度，WO3的回收率下降。綜合考慮，確定最佳的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占75.0%。

3.1.2 碳酸鈉用量條件試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-0.074 mm占75.0%的條件下，固定脫硫條件：丁基黃藥用量50 g/t、2號(hào)油用量15 g/t。鎢粗選條件：礦漿溫度15～22℃，水玻璃用量2 500 g/t、733用量300 g/t，進(jìn)行了碳酸鈉用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

由表7可知，隨著碳酸鈉用量的增加，鎢粗精礦產(chǎn)率不斷增加，WO3的品位先升高后降低，當(dāng)碳酸鈉用量為500 g/t時(shí)，鎢粗精礦中WO3的品位為2.29%，WO3的回收率為75.00%，分離效果最佳。因此，確定最佳的碳酸鈉用量為500 g/t。

3.1.3 抑制劑種類條件試驗(yàn)

本次試驗(yàn)主要是針對(duì)含鈣脈石礦物的抑制，因此，選擇水玻璃+YZJ-1（配比為1∶1）和水玻璃做鎢粗選脈石抑制劑［9-10］。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占75.0%的條件下，固定脫硫條件：丁基黃藥用量50 g/t、2號(hào)油用量15 g/t。鎢粗選條件：礦漿溫度15～22℃，碳酸鈉用量500 g/t、抑制劑用量2 500 g/t、733用量300 g/t，進(jìn)行了抑制劑種類條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8可知，采用水玻璃+YZJ-1為抑制劑時(shí)，鎢粗精礦中WO3的品位高于單獨(dú)使用水玻璃，但鎢粗精礦的產(chǎn)率和WO3的回收率均低于單獨(dú)使用水玻璃。因此，確定選用單一的水玻璃為抑制劑。

3.1.4 水玻璃用量條件試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-0.074 mm占75.0%的條件下，固定脫硫條件：丁基黃藥用量50 g/t、2號(hào)油用量15 g/t。鎢粗選條件：礦漿溫度15～22℃，碳酸鈉用量500 g/t、733用量300 g/t，進(jìn)行了水玻璃用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表9可知，隨著水玻璃用量的增加，鎢粗精礦的產(chǎn)率不斷降低，品位不斷升高，當(dāng)水玻璃用量為2 500 g/t時(shí)，WO3的品位為2.30%，WO3的回收率增加至最大75.24%，繼續(xù)添加水玻璃，鎢粗精礦中WO3的回收率降低，因此，確定最佳的水玻璃用量為2 500 g/t。

3.1.5 捕收劑種類條件試驗(yàn)

浮選白鎢礦常用的捕收劑為731、733和油酸鈉［11］。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占75.0%的條件下，固定脫硫條件：丁基黃藥用量50 g/t、2號(hào)油用量15 g/t。鎢粗選條件：礦漿溫度15～22℃，碳酸鈉用量500 g/t、水玻璃用量2 500 g/t，捕收劑用量300 g/t，進(jìn)行了捕收劑種類條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

由表10可知，油酸鈉為捕收劑時(shí)，選擇性較差，所得鎢粗精礦中WO3的品位最低；733為捕收劑時(shí)，鎢粗精礦中WO3的品位和回收率略高于731為捕收劑的情況，此時(shí)WO3的品位為2.34%，WO3的回收率為75.23%。因此，確定選用733為鎢粗選捕收劑。

3.1.6 733用量條件試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-0.074 mm占75.0%的條件下，固定脫硫條件：丁基黃藥用量50 g/t、2號(hào)油用量15 g/t。鎢粗選條件：礦漿溫度15～22℃，碳酸鈉用量500 g/t、水玻璃用量2 500 g/t，進(jìn)行了733用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表11。

由表11可知，隨著733用量增加，鎢粗精礦產(chǎn)率不斷增加，WO3的品位不斷降低，而WO3的回收率呈逐漸增加的趨勢(shì)。綜合考慮，確定最佳的733用量為100 g/t。

3.1.7 鎢粗選閉路試驗(yàn)

在鎢粗選條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了“1粗2精2掃”鎢粗選閉路試驗(yàn)，具體流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表12。

由表12可知，經(jīng)過“1粗2精2掃”鎢粗選閉路試驗(yàn)，獲得的鎢精礦中WO3品位為9.24%，WO3回收率為84.61%。

3.2 鎢粗精礦加溫精選試驗(yàn)

鎢加溫精選是一種成熟的選礦工藝，依據(jù)參考文獻(xiàn)［12-13］的方法，首先對(duì)鎢粗精礦進(jìn)行濃縮脫水，再進(jìn)行鎢粗精礦加溫精選試驗(yàn)。加溫精選給礦為鎢浮選流程閉路試驗(yàn)的鎢粗精礦，其中WO3品位為9.24%。本部分研究考察了鎢粗精礦加溫精選中礦漿溫度、攪拌時(shí)間、水玻璃用量等對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響，具體試驗(yàn)流程見圖2。

3.2.1 礦漿溫度條件試驗(yàn)

固定鎢粗精礦加溫精選條件為：水玻璃用量2 000 g/t（對(duì)原礦計(jì)）、礦漿濃度60%、攪拌時(shí)間120 min，進(jìn)行了礦漿溫度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表13。

由表13可知，隨著礦漿溫度的升高，產(chǎn)率逐漸下降，鎢精礦中WO3品位不斷升高，作業(yè)回收率變大。礦漿溫度為85℃和95℃時(shí)，白鎢浮選指標(biāo)接近。因此，確定加溫精選最佳的礦漿溫度為85℃。

3.2.2 攪拌時(shí)間條件試驗(yàn)

固定鎢粗精礦加溫精選條件為：礦漿溫度85℃、水玻璃用量2 000 g/t（對(duì)原礦計(jì)）、礦漿濃度60%，進(jìn)行了攪拌時(shí)間條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表14。

由表14可知，隨著攪拌時(shí)間的增加，鎢精礦的產(chǎn)率逐漸下降，鎢精礦中WO3的品位先升高后基本不變，WO3的作業(yè)回收率先增加后略微降低。因此，綜合考慮確定加溫精選最佳的攪拌時(shí)間為120 min。

3.2.3 鎢粗精礦加溫精選水玻璃用量條件試驗(yàn)

固定鎢粗精礦加溫精選條件為：礦漿溫度85℃、礦漿濃度60%、攪拌時(shí)間120 min，進(jìn)行了水玻璃用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表15。

由表15可知，隨著水玻璃用量的增加，鎢精礦的產(chǎn)率不斷降低，WO3的品位逐漸增加。當(dāng)水玻璃用量為2 500 g/t（對(duì)原礦計(jì)）時(shí)，鎢精礦中WO3的品位為68.95%，WO3的作業(yè)回收率為80.84%，繼續(xù)水玻璃用量，鎢精礦的WO3回收率下降。因此，確定加溫精選最佳的水玻璃用量為2 500 g/t（對(duì)原礦計(jì)）。

3.2.4 鎢粗精礦加溫精選閉路試驗(yàn)

固定加溫精選條件為：礦漿溫度85℃、礦漿濃度60%、攪拌時(shí)間120 min、水玻璃用量2 500 g/t（對(duì)原礦），進(jìn)行鎢粗精礦加溫精選閉路試驗(yàn)，具體流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表16。

由表16可知，經(jīng)過“1粗3精3掃”加溫精選閉路試驗(yàn)，可獲得WO3的品位為66.20%，WO3的作業(yè)回收率為95.12%的鎢精礦，試驗(yàn)指標(biāo)較好。

4 鎵回收探索試驗(yàn)

由礦石性質(zhì)分析結(jié)果可知，礦石中含有19.08 g/t的鎵，具有回收價(jià)值。表17列出了鎵在各產(chǎn)品中的分布情況。

由表17可知，鎢精礦中Ga的品位最高，由于常溫鎢尾礦產(chǎn)率大，鎵主要分布在常溫鎢尾礦中，因此本部分研究主要對(duì)常溫鎢尾礦中的鎵元素進(jìn)行回收。

4.1 浸出試驗(yàn)

前期重選和強(qiáng)磁選試驗(yàn)均無法將常溫鎢尾礦礦中的鎵有效富集，因此擬采用浸出試驗(yàn)的方法進(jìn)行探索性選礦試驗(yàn)，考察了浸出溫度、浸出劑H2SO4用量及浸出時(shí)間對(duì)浸出效果的影響。

4.1.1 浸出溫度條件試驗(yàn)

固定浸出條件為：常溫鎢尾礦50 g，H2SO4用量300 g/L，浸出時(shí)間8 h，助浸劑CaF2用量2.5 g，液固比8∶1，攪拌轉(zhuǎn)速300 r/min，進(jìn)行浸出溫度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表18。

由表18可知，隨著浸出溫度升高，鎵的浸出率不斷增加，當(dāng)浸出溫度為90℃時(shí)，浸出率最高為61.87%，考慮到加溫生產(chǎn)增加成本的問題，確定最佳的浸出溫度為90℃。

4.1.2 H2SO4用量條件試驗(yàn)

固定浸出條件為：常溫鎢尾礦50 g，浸出溫度90 ℃，浸出時(shí)間8 h，助浸劑CaF2用量2.5 g，液固比8∶1，攪拌轉(zhuǎn)速300 r/min，進(jìn)行H2SO4用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表19。

由表19可知，隨著H2SO4用量的增加，鎵的浸出率逐漸升高。當(dāng)H2SO4用量為350 g/L時(shí)，浸出率最大，為62.60%；繼續(xù)增加H2SO4用量，鎵的浸出率反而下降。推斷其原因，可能是因?yàn)槌馗℃u尾礦中含有大量的硅，當(dāng)H2SO4用量為400 g/L時(shí)，H2SO4過量，進(jìn)而生成大量的硅膠，硅膠具有有很強(qiáng)的吸附性，使浸出液中的鎵吸附在其表面，溶液中鎵的濃度降低，從而導(dǎo)致計(jì)算所得鎵的浸出率降低。

4.1.3 浸出時(shí)間條件試驗(yàn)

固定浸出條件為：常溫鎢尾礦50 g，浸出溫度90 ℃，H2SO4用量350 g/L，助浸劑CaF2用量2.5 g，液固比8∶1，攪拌轉(zhuǎn)速300 r/min，進(jìn)行浸出時(shí)間條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表20。

由表20可知，隨著浸出時(shí)間的增加，鎵的浸出率不斷上升，浸出時(shí)間從6 h增加到8 h時(shí)，鎵的浸出率變化不大。因此，確定最佳的浸出時(shí)間為6 h。

通過鎵的浸出探索試驗(yàn)確定最佳的浸出條件為：浸出溫度90℃，H2SO4用量350 g/L，浸出時(shí)間6 h。在最佳的浸出條件下，固定助浸劑CaF2用量2.5 g、液固比8∶1、攪拌速度300 r/min，最終可獲得鎵的浸出率為62.55%的浸出液。

5 結(jié) 論

（1）西藏某含鎵矽卡巖型白鎢礦石中金屬礦物主要為白鎢礦，黑鎢礦、輝鉬礦等次之；鎢主要賦存于白鎢礦中，少量賦存于黑鎢礦和鎢華；白鎢礦的嵌布較粗，屬于中粗粒嵌布。

（2）礦石在磨細(xì)度為-0.074 mm占75.0%時(shí)，以水玻璃為抑制劑，733為捕收劑，碳酸鈉為調(diào)整劑，經(jīng)“1粗2精2掃”的閉路試驗(yàn)，可獲得含WO312.34%、WO3回收率64.91%的鎢粗精礦。

（3）在鎢粗精礦的基礎(chǔ)上，經(jīng)鎢加溫精選流程閉路實(shí)驗(yàn)，可獲得含WO366.20%，WO3作業(yè)回收率95.12%的鎢精礦。

（4）鎵作為伴生元素，經(jīng)鎵回收探索實(shí)驗(yàn)得出鎵回收的浸出條件為：攪拌溫度90℃，硫酸用量350 g/L，浸出時(shí)間6 h，助浸劑CaF2用量2.5 g，液固比8∶1，攪拌速度300 r/min，此時(shí)，鎵的浸出率為62.55%。