白鎢礦選礦工藝綜述

陳 瑜

(遼寧科技大學(xué)，遼寧 鞍山 114000)

0 引言

自然界鎢礦物種類大致有20多種，但具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值、能夠大量投入到工業(yè)領(lǐng)域使用和利用的只有白鎢礦和黑鎢礦[1]。我國(guó)鎢礦資源占全球探明儲(chǔ)量的65%，其中白鎢礦占大多數(shù)，僅有少量的黑鎢礦。然而隨著鎢礦資源的利用，某些地區(qū)已出現(xiàn)資源匱乏和全國(guó)鎢礦資源分布不均等情況，為此鎢礦的回收和提升鎢礦選礦技術(shù)是至關(guān)重要的。尤其是內(nèi)蒙地區(qū)，通過(guò)考察發(fā)現(xiàn)，多數(shù)礦廠的鎢礦資源較比之前的選礦品質(zhì)均有所下降[2]。

1 白鎢礦資源特點(diǎn)

1.1 鎢礦分布情況

鎢金屬在地殼中的含量非常稀少，屬于稀有金屬，其在1783年被我國(guó)科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)，至今已有約200年的開采歷史。我國(guó)鎢資源的儲(chǔ)量約占65%，排行榜位居于首位，是當(dāng)之無(wú)愧的鎢礦儲(chǔ)量王國(guó)[3]。

而我國(guó)已發(fā)現(xiàn)的多數(shù)以白鎢礦為主，主要集中在我國(guó)的中部地區(qū)，少數(shù)分布在東、西部地區(qū)。據(jù)資料顯示，東部地區(qū)白鎢礦占全國(guó)總儲(chǔ)量的4.4%，中部地區(qū)的占全國(guó)總儲(chǔ)量的57.4%，西部地區(qū)的占全國(guó)鎢儲(chǔ)量的8.6%。其中，有16個(gè)省區(qū)白鎢礦儲(chǔ)量較多，江西、河南、湖南，分別占全國(guó)白鎢總儲(chǔ)量的12%、17%和 46% 。

1.2 鎢礦的礦石性質(zhì)

白鎢礦是由鈣的鎢酸鹽組成，其化學(xué)式為CaWO4，化學(xué)成分為CaO和WO3(含量分別為16.4%和80.6%)。白鎢礦的物理性質(zhì)：韌性脆、硬度為5～5.5、密度為6.8、無(wú)磁性、色澤為白色。

我國(guó)鎢礦床主要分為矽卡巖型、巖體型、鹽鹵類型、石英脈型4種類型，對(duì)應(yīng)不同的選礦方法。就白鎢礦來(lái)說(shuō)，目前使用的選礦技術(shù)主要為化學(xué)分選、浮選及新型技術(shù)等幾種方法。

2 白鎢礦選礦技術(shù)

2.1 白鎢礦的化學(xué)分選

1)鹽酸分解法：在酸性條件下白鎢礦易被分解，理論上可以使用硝酸、硫酸和鹽酸，在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中大多采用鹽酸。其優(yōu)勢(shì)為：白鎢礦的分解率將近99%、時(shí)間短、工藝流程簡(jiǎn)單、成本低，對(duì)入選的鎢礦石沒(méi)有較高的要求。

2)苛性鈉浸出法[4]：這項(xiàng)選礦技術(shù)多用于黑鎢礦的分選，也可以用于白鎢礦的分解。其優(yōu)勢(shì)為：在原有堿法生產(chǎn)線工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)白鎢礦選礦工藝來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)新型技術(shù)的突破，有較高的推廣價(jià)值和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3)蘇打溶液壓煮法：國(guó)外的多數(shù)白鎢礦選礦廠均采用此技術(shù)手段，同時(shí)也是針對(duì)入選礦石的低品位有非常好的分選效果。其優(yōu)勢(shì)：可以將白鎢礦石的品位進(jìn)行分類，針對(duì)低品位礦石在一定條件的配合下，也能獲得較高的分解率；其劣勢(shì)：該條件通常為高溫、高壓和高蘇打用量。

4)氟鹽分解法：白鎢礦與氟化鈉或氟化銨相互作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以將白鎢礦分解率的數(shù)值穩(wěn)定在99%左右[5]。其優(yōu)勢(shì)為：鎢礦分解率高、氟鹽用量較少、分解時(shí)間短、廢渣(CaF2)可回收利用、濾液純凈，是目前最為有效的分解方法之一。

2.2 白鎢礦的浮選法

浮選方法對(duì)于白鎢礦來(lái)說(shuō)，是其中的一種精選工藝。其至關(guān)重要的一點(diǎn)就是白鎢礦與脈石礦物的分離，從而盡可能提高白鎢礦精礦的品位，具體分為常溫浮選法和加溫浮選法兩種方法。通過(guò)查閱全國(guó)各大礦山的工業(yè)實(shí)際案例發(fā)現(xiàn)，常溫浮選法適合用于石英脈礦山，而加溫法則適合用于鎢含量較低的礦山。

1)加溫浮選法[6-7]：又稱為“彼德洛夫法”，其過(guò)程為：將磨礦階段所得得粗精礦先進(jìn)行濃縮，待濃縮度介于60%至70%時(shí)，添加大量的硅酸鈉，測(cè)定溫度，當(dāng)溫度達(dá)到90℃以上時(shí)通過(guò)強(qiáng)烈攪拌，保溫30分鐘到一小時(shí)，最后將濃縮礦漿稀釋，進(jìn)入下一階段的工藝。

其原理為：在大量的硅酸鈉和高溫的雙重條件作用下，該礦石捕收劑膜的解析速度不同而呈現(xiàn)不同的可浮性，因此達(dá)到礦物的分離目的。

目前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)用的是基于“彼德洛夫法”的加溫精選法，然后根據(jù)需要進(jìn)行工藝調(diào)整，從大量的生產(chǎn)實(shí)例可知，其中一種加溫精選法的改進(jìn)就是在攪拌過(guò)程添加藥劑、水玻璃，另一種是在高溫?cái)嚢韬蟛幻撍?，直接稀釋、精選，再進(jìn)行常溫浮選。

2)常溫浮選法[8]：加溫精選工藝雖然能將礦物很好地分離，得到功能工業(yè)所需的目標(biāo)礦物，但需要在高溫的條件下進(jìn)行，不僅對(duì)廠區(qū)的工藝成本有著較高的要求，也對(duì)操作者的人身安全存在著較大的隱患，因此如今的許多新興礦企對(duì)常溫浮選進(jìn)行研究，并投入大量的時(shí)間、資源和人力，也獲得了許多有利的成果，發(fā)現(xiàn)了兩種代表性的常溫浮選方法。一種為利用堿性調(diào)整劑、三價(jià)鐵離子金屬鹽兩種活化劑和水玻璃抑制劑，用組合捕收劑代替單一捕收劑進(jìn)行白鎢礦的浮選。另一種則是在堿性調(diào)整劑調(diào)漿的基礎(chǔ)上，通過(guò)水玻璃與大分子作用的抑制劑對(duì)礦石中的脈石礦物進(jìn)行抑制，從而達(dá)到白鎢礦被捕收的效果。

3 新藥劑新工藝的發(fā)展

3.1 石灰法

“石灰法”浮選白鎢的過(guò)程為：白鎢礦中加入石灰，再添加碳酸鈉調(diào)漿，白鎢礦表面沒(méi)有生成沉淀，螢石、方解石表面生成沉淀，可判斷白鎢礦優(yōu)先被浮選出來(lái)。

通過(guò)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，王彥杰[9]曾對(duì)湖南的鎢礦用石灰法進(jìn)行試驗(yàn)，其鎢礦品位及回收率均高于70%；南方冶金學(xué)院深入研究“石灰法”的機(jī)理，指出待選礦石是因表面與Ca2+的選擇性吸附，使方解石和螢石的表面電荷發(fā)生改變，由負(fù)變正，而后再次加入蘇打攪拌，這時(shí)就會(huì)形成CaCO3沉淀，再用抑制劑水玻璃使白鎢礦優(yōu)先被浮選。

3.2 細(xì)粒技術(shù)

浮選技術(shù)的一個(gè)主要分支為細(xì)粒技術(shù)，其對(duì)于白鎢礦來(lái)說(shuō)有著重大意義。細(xì)粒技術(shù)主要分為高分子絮凝和疏水聚團(tuán)分選，前者在我國(guó)還未被成熟應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，因此對(duì)疏水聚團(tuán)分選技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

疏水聚團(tuán)分選技術(shù)過(guò)程：調(diào)整礦漿使脈石礦物和微細(xì)粒礦物呈完全分散狀態(tài)，再選用具有選擇性的捕收劑或活化劑對(duì)入選礦物表面進(jìn)行疏水，及添加非極性油，使表面疏水的入選礦物聚集成團(tuán)，再采取浮選法將其和其他礦物進(jìn)行分離。

非極性油是疏水聚團(tuán)分選技術(shù)中一種作為橋聯(lián)介質(zhì)的載體，根據(jù)其用量的不同，可以分為以下3類：

1)載體浮選：在已處理的礦漿中添加粗粒載體，使得礦漿中原本存在的微細(xì)粒礦物在具有選擇性的活化劑或者捕收劑的作用下，黏附在粗粒載體上而形成聚團(tuán)，再浮選法得到目標(biāo)礦物。

2)剪切絮凝浮選：根據(jù)Warren[10]的觀點(diǎn)，這是一種通過(guò)懸浮在活化劑中的微細(xì)粒目標(biāo)礦物在外界施加剪切力作用下自發(fā)聚團(tuán)后被浮選分離的方法。

3)油團(tuán)聚分選：將被細(xì)磨后的目標(biāo)礦石通過(guò)調(diào)整劑和捕收劑的處理后，向其中加入非極性油，被覆蓋的油性顆粒相互粘粘形成球團(tuán)，再通過(guò)浮選法將球團(tuán)和其他顆粒分離。

4 結(jié)語(yǔ)

白鎢礦有多種選礦技術(shù)，但是每種選礦技術(shù)均有利有弊，因此需根據(jù)進(jìn)行處理的白鎢礦的自身特性和該礦區(qū)選礦技術(shù)的實(shí)際情況做進(jìn)一步改進(jìn)，使選礦結(jié)果達(dá)到最大化，在保護(hù)環(huán)境不受污染的情況下提升礦廠的經(jīng)濟(jì)效益。