白钨与锡石选矿分离工艺研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿 冶 工 程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G D 咂凰R 矾G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 白钨与锡石选矿分离工艺研究① 张建文，张华，梁汉，刘洋，马崇振，钟文利 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要在对白钨选矿、锡石选矿评述基础上，分别对白钨与锡石的电选分离和浮选分离工艺进行了研究与比较。 关键词白钨；锡石；电选；浮选；钨锡分离 中图分类号T D 9 2 文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 - 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 5 0 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 - 0 1 8 9 - 0 4 钨作为一种不可再生资源，在工业生产领域具有 广泛的用途。世界上开采出的钨矿，约5 0 ％用于优质 钢的冶炼，约3 5 ％用于生产硬质钢，约1 0 ％用于制钨 丝，约5 ％用于其他用途。钨的用途十分广泛，涉及矿 山、冶金、机械、建筑、交通、电子、军工、航天、科技等各 个工业领域。我国是世界公认的钨矿大国。在全国已 探明钨矿储量有2 1 个省 区 。以湖南、江西两省储 量最多，河南、广西、福建、广东、甘肃、云南次之，以上 8 省 区 占全国钨保有储量的9 1 ．7 ％。目前发现的2 0 余种钨矿物具有开采经济价值的仅有黑钨矿和白钨 矿㈣] 。 锡是人类历史上最早发现和使用的金属之一。锡 在现代国防、现代工业、尖端科学技术和人类生活中得 到了广泛的应用。中国是世界上锡矿资源丰富的国家 之一，其保有储量居世界第2 位。我国锡矿分布于1 5 个省 区 ，以广西、云南两省储量最多，湖南、广东、内 蒙古、江西次之，以上6 省 区 共占全国的9 3 ％。自 然界含锡矿物约有5 0 多种，锡石 S n O 是主要的含 锡矿物1 1 。 自然界中白钨常与锡石共生在一起，白钨与锡石 的分离在选矿生产实践中经常遇到。白钨与锡石都为 比重大的矿物，采用重选可以获得它们的混合精矿，但 无法使二者分离。本文在对白钨选矿、锡矿选矿评述 基础上，对白钨与锡石的选矿分离工艺进行了研究与 比较。 1 白钨选矿 我国是世界上钨矿资源最丰富的国家，钨矿储量 及开采规模等均居世界首位。我国钨业开发的矿产资 源主要是黑钨矿，占全国钨精矿产量的9 0 ％以上。由 于长期大量开发黑钨资源，现有储量 W O ， 已处于紧 缺状况。因而一方面要加强黑钨资源地质找矿工作， 进而提出在南岭、秦岭、祁连山等地区勘查黑钨矿，以 保证黑钨资源可持续供给能力。另一方面，为实现我 国钨业可持续发展，应进行从大规模开发黑钨资源向 大规模开发白钨资源的战略性转移。白钨资源分布较 广，具有极大的开发潜力。近年来，钨价格的不断上涨 和选冶技术的提高，为大规模开发利用白钨资源创造 了有利条件屯J 。 白钨矿嵌布粒度一般较细，可浮性良好，回收白钨 矿的主要工艺是浮选。由于白钨矿原矿品位往往较 低，仅靠一段浮选流程很难达到合格精矿品位要求 W O ， 6 5 ％ ，因此一般采用两段浮选流程，即粗选段 和精选段’5 。6 J 。粗选段以最大限度地捕收白钨矿物 淘汰脉石矿物提高粗选回收率为目的，白钨粗选作业 主要采用弱碱介质一脂肪酸法、螯合剂法和石灰法等。 精选的目的是提高白钨矿的品位，精选工艺的恰当与 否是得到高品位白钨精矿的关键，目前精选工艺分为 加温法和常温法J 。 加温法即“彼得罗夫法”，是将粗精矿浓缩 固体 占6 0 ％～7 0 ％ 后，添加大量的水玻璃在高温条件下进 行长时间强烈搅拌，再稀释常温浮选，利用矿物间表面 吸附的捕收剂膜解析速度的不同，以达到白钨矿与脉 石矿物浮选分离的目的。该法对矿石的适应性较强， 选别指标稳定，但需另设加温辅助设备，选矿成本高， 工作环境较差，操作较复杂，此法在白钨．方解石、萤石 型的白钨矿山得到广泛应用。而对于矿石性质复杂， 含钙类脉石矿物较高的白钨矿，传统的“彼得洛夫法” 难以获得良好结果，近年来对传统“彼得洛夫法”进行 了一些改进，如以组合抑制剂代替单一的水玻璃抑制 剂，强化对含钙脉石矿物和硫化矿的抑制；在脱药前预 先添加捕收剂强化对白钨矿的选择性捕收作用等。 常温法，也是在添加大量水玻璃的条件下，长时间 ①收稿日期2 0 1 4 0 7 1 4 作者简介张建文 1 9 8 2 - ，男，内蒙古呼和浩特人，硕士，工程师，主要从事选矿工艺及电选设备的研究工作。 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 3 0m i n 强烈搅拌后，利用矿物表面吸附捕收剂膜 解析速度的不同，提高抑制剂的选择性，然后稀释进行 常温精选。常温精选工艺由于操作相对简单、投资少、 能耗和生产成本相对较低，在以石英为主的脉石型白 钨矿山得到广泛的应用。与加温法相比，此法更加注 重粗选段工艺，强调碳酸钠与水玻璃的协同作用，通过 控制矿浆p H 值使矿浆中的H S i 0 3 - 保持在一个有利于 抑制脉石矿物的浓度范围内，并配以选择性较强的 7 3 1 氧化石蜡皂等作为白钨矿浮选的捕收剂来获得较 高的精矿品位。 2 锡石选矿 锡矿石的选矿是由其本身的特性所决定的H ’6 1 。 目前世界上生产的锡精矿绝大多数产自锡石矿床，而 锡石的工艺性质以其密度大、硬度高、性脆易碎为特 征，决定了回收方法以重选为主，而浮选则成为重要的 配套技术。对于不适宜重选的微细粒级锡石，根据锡 石的表面性质和共生关系，可以制定出合理的浮选 工艺。 同时由于锡矿物性脆易碎，减少过粉碎和强化矿 泥回收是提高锡石选矿技术经济指标的重要途径。 2 ．1 锡石重选 在我国现有锡选厂中有8 0 ％以上的原矿为砂锡 矿，含有大量一1 0 m 粒级细泥，对选矿产生干扰。分 级脱泥是锡石重选过程中必要的准备作业，这一作业 严格控制人选粒级，尽量排除矿泥的干扰，在锡石重选 中起到了重要作用。重介质预选已在国内外锡选矿厂 中得到应用。锡矿的矿砂选别一般采用多段磨矿、多 段选别流程，用细筛作为磨矿的闭路设备，该流程实现 了能拿早拿、能丢早丢的锡石选矿原则，尽量避免了锡 石的过粉碎，在不均匀嵌布的锡石选矿中起重要作用。 细粒锡石的重选，除了卧式离心机与皮带溜槽的组合 外，还没有形成能被广泛采用的成功的设备组合，细粒 锡石重选回收仍然存在较大的技术问题。 2 ．2 锡石浮选 由于锡石性脆，在磨矿过程中极易过粉碎，当锡石 粒度小于1 9 仙m 时，锡石重选回收的效率大幅下降， 锡石浮选成为回收细粒锡石的有效方法和扩大锡矿资 源的重要途径M ’8J 。锡石的浮选研究主要着重于高效 浮选药剂，需要解决的是捕收剂的捕收能力和选择性 问题。螯合类捕收剂如羟肟酸作为高选择性、捕收力 强的优良捕收剂而受到人们重视，显示出良好的应用 前景。锡石浮选调整剂的作用非常重要，选择合适的 调整剂能扩大目的矿物与脉石矿物的可浮性差异，提 高选矿效率。近年来，国内外研究了许多新型锡石捕 收剂，有机和无机抑制剂也取得了较大进展。此外，锡 石的浮选工艺流程也在实践中逐步得到完善，如矿浆 强烈搅拌、大口径水力旋流器分级、小口径水力旋流器 脱泥、降低分级粒度下限和脱泥粒度下限等方面均有 进展。锡石浮选前需要注意①不能忽视锡石浮选前 的“脱粗、脱泥、再次脱硫”准备作业；②应用甲苯胂 酸、苄基胂酸以及水杨羟肟酸等组合用药时，需注意药 剂的用量配比、加药的搅拌时间和矿浆p H 值控制范 围‘9 | 。 2 ．3 锡石其他选矿方法 锡石中往往有各种氧化铁矿物存在，如磁铁矿、赤 铁矿和褐铁矿等，这些矿物用浮选和重选均不能与锡 石很好的分离，所以需要在锡选矿流程中增加磁选作 业。这种磁选作业是以锡铁分离为主要目的，这有别 于以钨锡分离为目的的干式磁选工艺H ’6 1 。对于细 粒、微细粒锡石的研究还有电浮选、载体浮选、絮凝剂 选择性絮凝和抑制剂预处理等。总之，锡石选矿已由 传统单一重选工艺转变为几种选矿方法的联合使用。 特别对于锡矿石组成复杂，分选困难，常常需要采用磁 选、重选、浮选、电选等方法中一至二种或多种方法组 合才能获得优质精矿。 3 白钨与锡石的选矿分离 3 ．1 白钨与锡石的电选分离 白钨与锡石的分离最典型的方法是电选‘1 0 - 1 2 ] 。 原矿为重选得出的以黑钨为主的混合精矿，先用干式 强磁选分出黑钨精矿，磁选后的非磁性矿物即为白钨 锡石混合矿。由于白钨与锡石的密度很相近 前者为 5 ．9 - 6 ．2g ／e m 3 ，后者为6 ．8 ～7 ．1g ／e m 3 ，两者均无磁 性，且可浮性也很相近，因此用重选、磁选、浮选都很难 使两者分开。但由于两者的电性明显不同，锡石的介 电常数大，为2 4 ～2 7 ，白钨的介电常数小，仅为5 6 ，前 者为导体矿物，白钨为非导体矿物，故电选是使两者分 开的最有效方法，不但经济合理，且流程简单，没有污 染问题。 3 ．1 ．1 电选原理 在高压电选机中，利用物料导电性能的差异，在高 压电晕电场与高压静电场相结合的复合电场中，在电 力和机械力的作用下，实现对物料的分离，电选分选原 理见图1 。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 张建文等白钨与锡石选矿分离工艺研究 产品分隔板 图1 电选分选原理 被分选的物料从圆筒上部给人高压静电极和接地 圆筒电极之间的电晕电场中，物料荷电以后，导电性能 良好的颗粒在与接地圆筒电极表面接触时，能较快地 将它们所荷的电荷经圆筒电极传走，在旋转圆筒带来 的离心力和自身重力作用下，脱离圆筒电极，落入导体 接料槽中；非导体颗粒则因不能释放或非常缓慢地释 放其所荷电荷，而较牢固地吸附于圆筒表面，随着圆筒 转动带至后部被滚动毛刷刷入非导体接料槽中；导电 性能介于导体和非导体之间的中间产品颗粒，则落人 中间产品接料槽中。如此物料便按导电性能的差异实 现了分离。 3 ．1 ．2 白钨与锡石的电选分离 江西瑶岗仙矿业有限公司白钨与锡石混合矿中矿 物粒度粗细不均，但连生体较少，基本上单体解离。根 据白钨与锡石分离选矿生产实践经验，确定瑶岗仙白 钨与锡石分离采用原矿一分级．电选工艺流程。白钨与 锡石电选分离采用Y D 系列高压电选机。电选分选指 标见表1 。 表1瑶岗仙矿业有限公司白钨与锡石电选分离结果 3 ．2 白钨与锡石的浮选分离 江西铁山垅钨矿选厂‘1 3 1 主要产出优质的黑钨精 矿，同时产出铜、铋、钼、锌等副产精矿，其产品质量均 达到标准或用户要求，在市场中享有较好的声誉。唯 独钨锡中矿中有用矿物白钨、锡石的回收由于处理工 艺不合理难以获得合格精矿。钨锡中矿石中主要金属 矿物有白钨矿、锡石、黑钨矿等，脉石矿物有石英、萤 石、方解石等。细度为一7 4 斗m 粒级占7 5 ％，有用矿物 单体解离度达9 5 ％。 根据钨锡矿物与脉石矿物之间的比重差异，将脱硫 后的钨锡中矿采用摇床进行丢尾。给矿浓度1 5 ％，经摇 床一粗一扫处理后得到含S n3 4 ．4 ％，含W O ，2 8 ．4 3 ％的 摇床精矿。摇床尾矿品位低产率高，可以直接丢弃。 白钨粗选浮选试验选取油酸作为捕收剂，水玻璃 和有机抑制剂木薯淀粉组合作为抑制剂，对脱硫后的 摇床精矿高浓度加温调浆，药剂加入矿浆中均匀搅拌 再给入浮选机浮白钨。N a C O ，、油酸、煤油的用量按 原工艺添加，加温搅拌时间1 8 ～2 2m i n ，温度9 2 ℃左 右，浮选时间2 0m i n 。白钨粗精矿精选试验在浮选机 进行常温浮选，通过调节水玻璃用量可获得高品位的 白钨精矿。白钨浮选后的锡中矿通过干式强磁选作业 除去黑钨，富集锡石，锡中矿干燥后经一粗一精干式强 磁选作业，可实现锡石与黑钨的分离，可以获得满意的 技术指标。 经过工业闭路试验最终取得了白钨精矿产率 2 0 ．3 4 ％，含W O ，6 8 ．3 0 ％，回收率9 0 ．3 9 ％，锡精矿产率 为3 5 ．1 9 ％，含S n6 1 ．4 0 ％，回收率9 6 ．8 7 ％的理想指标， 获得了较好的经济效益。该工艺使用有机抑制剂木薯 淀粉 水玻璃对锡石的抑制作用强，选择性好，是白钨 与锡石分离的优良抑制剂。将原工艺的开路流程，增 加精选作业，中矿返回形成闭路流程。改进工艺后，为 企业新增收入开拓了新路。 3 1 3电选与浮选工艺比较 电选是白钨与锡石分离最典型的方法，在物料单 体解离的前提下，采用分级一电选工艺，就能获得较好 的选别指标。具有流程简单、分离效果好、回收率高、 环保无污染，操作方便等优点。 浮选工艺适于处理细粒物料，有利于对矿产资源 的综合回收。但白钨与锡石分离使用浮选工艺，流程 复杂，选矿成本较高，且污染环境，其原因主要如下。 ①白钨与锡石混合矿进入浮选需要磨矿作业。②需 要使用各类浮选药剂，对环境有污染。③影响浮选过 程的工艺因素较多，操作、控制技术要求高。④浮选 产品 泡沫精矿 脱水效率较低。对于白钨与锡石分 离而言，浮选仍需要与重选、磁选方法联合，才能获得 最佳的技术经济效益。 白钨与锡石分离全粒级入选只需采用分级．电选 工艺就可以达到较好的分选指标，在白钨与锡石矿物 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 单体解离的前提下，电选工艺处理矿石粒度上限可以 达到- 3m m 。当白钨与锡石混合矿全粒级进入浮选 时，粗粒级矿石浮选效果较差，需要经磨矿达到浮选适 宜的人选粒度范围，才可以获得较好的技术经济指标。 电选工艺最突出的特点是流程简单、分离效果好、环保 无污染、操作方便；浮选工艺考虑到磨矿和药剂成本较 高，药剂污染环境，操作和控制技术要求高等问题，在 白钨与锡石分离选矿实践中，在有用矿物基本单体解 离，全粒级分选条件下，电选工艺进行白钨与锡石分离 比浮选工艺更具优势。 4 结语 钨与锡金属是重要的不可再生资源，在工业生产 和人类生活领域具有广泛的用途。我国是世界上公认 的钨矿和锡矿大国。针对选矿生产实践中常见的白钨 与锡石共生问题，如何实现二者的有效分离是一项非 常有实践意义的选矿工作。 白钨嵌布粒度较细，可浮性良好，浮选是其回收的 主要工艺，一般采用两段浮选流程，即粗选段和精选 段。锡石选矿实践中选别锡石以重选法居多，阶段磨 矿、阶段选别是锡石重选的主体流程。浮选法是回收 细粒锡石的有效途径。 白钨与锡石分离主要采用电选，也有采用浮选工 艺。电选工艺要求白钨与锡石单体解离度高，分级人 选是实现二者有效分离的前提，分级后窄粒级进入电 选作业可使两者高效分离。浮选工艺采用两段浮选流 程，即粗选段和加温精选段。组合用药是一种很好的 途径，可以提高药剂的浮选性能，还可以降低药剂用 量，节约成本。对于白钨与锡石分离而言，浮选仍需要 与重选、磁选方法联合，才能获得最佳的技术经济 指标。 白钨与锡石分离的电选工艺与浮选工艺比较，电 选工艺处理矿石粒度范围宽，流程简单，分离效果好， 环保无污染，操作方便。而浮选工艺流程复杂，磨矿和 浮选药剂成本较高，药剂污染环境，操作和控制技术要 求严格。在白钨与锡石分离选矿实践中，在有用矿物 基本单体解离，全粒级分选条件下，电选工艺进行白钨 与锡石分离比浮选工艺更具优势。 参考文献 [ 1 ] 周源，吴燕玲．白钨浮选的研究现状[ J ] ．中国钨业，2 0 1 3 1 1 9 - 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