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白钨矿选矿工艺研究现状及发展趋势方

发布日期:2019-06-12  来源:万方  浏览次数:532
 白钨选矿工艺研究现状及发展趋势方 浩 1 ,艾光华 1,2 ,刘艳飞 1 (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)摘 要:简述了白钨矿资源开发与利用现状,从白钨矿选矿方法、药剂和设备三个方面,介绍了白钨矿选矿工艺研究现状和发展趋势。重点探讨了联合工艺流程、组合药剂及新型浮选设备,在白钨矿选别中的应用价值。采用合理的联合工艺流程,不仅能提高白钨精矿的品位和回收率,还可以高效回收白钨矿中共伴生的各类有价属,提高经济效益。 新型组合药剂,对目的矿物的选择性和捕收性都大大增强,是未来浮选药剂开发的一个重要方向。 新型细粒浮选设备的出现,尤其是针对白钨矿这种脆性矿物,极大地提高了微细粒白钨矿的回收率,避免了资源浪费。关键词:白钨矿;联合工艺;组合药剂;浮选设

钨是一种稀有金属,具有熔点高、硬度高等优异的金属特性,常被用来制作金属合金、光学器件、超硬磨具等,在等众多领域具有十分广泛的用途。中国钨资源储量在全球已探明的钨矿资源中位居前列。但是,随着我国经济的快速发展,加上一些不合理开采,钨矿资源消耗加剧,面临钨矿资源短缺的困境。目前, 我国主要通过开采黑钨矿和白钨矿来获取钨矿资源,而随着黑钨矿资源逐步消耗殆尽,高效合理地开发利用白钨矿资源就显得至关重要。中国白钨矿资源储量大, 很多地区都分布有白钨矿床,但其中大部分白钨矿品位低、成分复杂,选别难度大,难以大规模开采[1]。 白钨矿性脆易过粉碎,在选矿过程中极易形成微细颗粒,表面能变大,从而导致其表面被脉石矿物所包裹, 大大降低其原有的可浮性。而且白钨矿常与含钙脉石矿物共伴生,这类脉石矿物的可浮性与白钨矿很接近, 在浮选过程中会对白钨矿的浮选产生很大干扰, 影响白钨精矿品位。针对白钨矿选矿难点及现状,寻找合理的选矿工艺,提高白钨资源的综合利用率,具有深远的意义。 1 白钨矿选矿方法研究现状对不同类型的白钨矿,其选别方法也不尽相同。目前,在白钨矿富集过程中,常用的选矿方法有浮选法、磁选法、重选法。对于粗粒嵌布白钨矿,且白钨矿与脉石矿物密度差异较大时, 重选法一般能取得较好的选别效果,而对于细粒嵌布白钨矿,一般采用浮选法。

1.1 浮选工艺现状白钨矿具有较好的天然可浮性, 浮选法仍然为当前分选白钨矿的重要方法之一。在工业生产中,其浮选过程包括粗选段和精选段: 粗选段的主要目的是淘汰大部分脉石矿物以保证白钨矿回收率。 王忠锋等[2]对冷水白钨选矿厂原有的粗选段流程进行改造,增加扫选次数,并选用新型捕收剂 FX-6,将粗选回收率由建厂初期的 59.17 %提高到 76 %, 粗精矿品位也从 1.089 %提高到 1.5 %。 陈剑等[3]对云南某白钨选矿厂粗选工艺优化以后, 从而得到品位为 5.76 %的精矿,其回收率也提高到了 81.14 %。 精选段主要是为了提高白钨精矿最终品位, 通常需要五次以上的精选,才能最终满足要求。 目前,白钨精选主要包括加温浮选和常温浮选两种方法。加温浮选法即是在加温的矿浆中对白钨矿进行浮选的一种选矿方法。 徐晓萍等[4]针对江西某大型白钨矿矿山选厂,改进原有流程,在加温搅拌过程中加入组合调整剂,加温后的矿浆直接进行浮选,对含钨 0.75 %的矿样进行试验, 最终得到品位为 65.37 %、收稿日期:2016-02-19 资助项目:国家自然科学基金项目(51304085);江西省自然科学基金项目(20122BAB216021);江西省科技支撑计划项目(20121BBG70005)作者简介:方 浩(1992-),男,湖北随州人,硕士研究生,研究方向:矿物分选理论与工艺。通讯作者:艾光华(1980-),男,云南楚雄人,副教授,主要从事矿物加工工程及资源综合利用研究工作。第 31 卷回收率为 86.31 %的钨精矿。 过建光等[5]对原矿厂的加温浮选法进行改进,在加温过程中加入组合药剂,去除了脱药和脱硫工序, 使最终精矿品位达到 68 %,精矿回收率也提高了 6 %,取得了不错的效果。 加温浮选虽然能取得不错的选矿指标,但选矿成本高,难以满足选矿生产要求。相对于加温浮选,常温浮选在经济成本、环保等方面有诸多优势。因此,如何实现白钨矿的常温环境下的浮选,是我们需要迫切解决的问题。 高湛伟等[6] 为了回收栾川地区某浮尾矿中的白钨矿, 将原矿厂采用的加温浮选法改为常温浮选法。 通过小型闭路试验, 对原尾矿中钨品位仅为 0.062 %的原矿样进行试验,得到品位为 22.56 %、回收率为 83.02 % 的钨精矿,取得了不错的选矿指标。 温德新等[7]针对江西某白钨矿石品位低、嵌布粒度细、萤石含量高的特点, 采用新型药剂 WH 作活化剂,(GYW+731)作组合捕收剂,采用常温浮选法选别矿石,使得最终钨精矿品位为 35.11 %、回收率达到 72.20 %。

1.2 磁选工艺现状白钨矿本身无磁性, 但其中常会共伴生一些磁性矿物, 这些磁性矿物会对白钨矿浮选产生很大影响。 因此,采用磁选法预先回收黑钨矿、磁黄矿等磁性矿物,在保证白钨精矿品质的同时,又能有效回收白钨矿中的其他有价金属。另外,利用磁选法还能预先抛尾、富集白钨矿,减少浮选入矿量,提高入选品位,从而降低选矿成本,获得高品质白钨精矿[8]。周晓彤等[9]对某大型黑白钨矿尾矿,采用一粗一扫的强磁选别流程,将原矿钨品位从 0.20 %提高到 0.43 %,最终钨的回收率达到 73.26 %。 邓丽红等[10] 针对某大型铁矿尾矿性质特点, 改进原有工艺流程,在白钨矿原矿品位仅为 0.12 %情况下,最终得到含钨 67.92 %的白钨精矿, 回收率也提高到 64.04 %,取得了良好的选矿指标。 1.3 重选工艺现状重选是根据矿物间比重的差异来进行分选的一种物理选矿方法。重选具有生产成本低、可处理物料粒度范围宽、环境污染小等诸多优势。白钨矿相对密度为 5.8~6.2,与脉石矿物密度有较大差异,因此,重选法是分选白钨矿和黑白钨混合矿的有效方法之一。 章国权等[11]针对云南某白钨矿嵌布粒度粗的特点,采用重选工艺对原矿进行粗选,使最终白钨精矿品位达到 62.84 %,回收率也达到 70.03 %。 重选法一般用来处理粗粒白钨矿,既能满足环境要求,又能取得较好的经济效益。 1.4 联合工艺现状所谓的联合工艺,就是将重选、磁选、浮选等多种选矿方法高效的联合起来, 充分发挥各种选矿方法的优点,最大限度地提高选矿指标。从大量的选矿实践中, 发现仅用单一的选矿方法很难得到理想的选矿指标[12]。 联合工艺能够处理不同类型的白钨矿,在有效回收白钨矿提高白钨矿品位的同时, 也能回收白钨矿中共伴生的各类有价矿物, 最大限度地提高经济效益。不同类型的白钨矿,所选的联合流程也不一样。张成强等[13]针对新疆白干湖钨矿,提出“重选-磁选-电选”的联合工艺流程,得到钨品位为 66.47 %,回收率达 88.81 %的精矿。陈冬冬等[14]针对某碳酸脉型黑白钨矿的类型特点,采用了“磁选-重选-浮选-酸浸”的联合选矿工艺流程,不仅实现了黑白钨的有效分离,也得到了高品质的钨精矿,最终得到的黑钨精矿品位为 33.56 %,回收率为 15.92 %;白钨精矿品位为 66.56 %,回收率为 53.29 %。张忠汉等[15]针对某难选白钨矿,将原来的全浮流程改为“重选-浮选” 联合流程,获得品位为 66.58 %、回收率为 82.15 % 白钨精矿,不仅有效降低了选矿成本,而且获得了高品质的白钨精矿,取得了非常可观的经济效益。由此可见,联合工艺具有较高的应用价值,针对不同类型的白钨矿,确定高效合理的联合工业流程,是选矿工作者今后值得深入研究的重点。

2 白钨矿浮选药剂研究现状由于白钨矿性脆的特点, 白钨矿在选别过程中很容易产生过磨现象,从而导致白钨矿浮选很困难。因此,白钨矿捕收剂和抑制剂的研究就显得极其重要。 2.1 捕收剂的研究现状常用的白钨矿捕收剂有很多, 其中阴离子捕收剂使用最为广泛。阴离子捕收剂又可分为脂肪酸类、磺酸类、膦酸类、羟肟酸以及螯合类捕收剂[16]。 目前选矿厂生产中,主要使用油酸、731、塔尔油、环烷酸等脂肪酸类捕收剂选别白钨矿, 这类捕收剂选择性较差,选别效果不理想。 王淀佐[17]通过试验发现,膦酸类捕收剂比脂肪酸类捕收剂具有更好的捕收效果,但其价格昂贵,难以大规模使用。 徐晓萍等[4]针对江西某大型钨矿, 选用 GY 为捕收剂, 得到含钨 65.37 %、回收率 86.31 %的高品质钨精矿,该类捕收剂的缺点同样是价格昂贵, 无法满足众多选矿厂要求。目前,阳离子捕收剂和两性捕收剂还处于实验室探索阶段,虽然取得了一些研究成果,但离真正全面 28 第 3 期推广使用还有很大的距离。 两性捕收剂主要作辅助用,用以强化泡沫,改善疏水效果。由于矿物表面会对不同类型捕收剂产生共吸附作用,而发生协同效应,新型组合捕收剂的使用,显著改善了药剂效果,使其捕收性能得到极大提高。艾光华等[18]针对栾川某尾矿,选用水杨醛肟为组合捕收剂, 原矿钨品位为 0.12 %, 获得钨精矿品位为 62.34 %,回收率达到了 73.78 %。 韩兆元[19]对云南马关钨矿进行浮选试验,采用 GYB 和 ZL 组合捕收剂浮选钨,并得出当用量配比 GYB∶ZL=1∶3 时,该组合捕收剂的浮选效果最好,对钨品位为 0.83 %的原矿进行试验,最终钨精矿品位达到 30.70 %,钨的回收率也达到 88.29 %。 郭玉武等[20]针对江西某白钨矿,采用 731 和 YK 作为组合捕收剂来浮选白钨, 改进现场原有工艺流程,最终得到品位为 62.29 %、回收率为 74.21 %的钨精矿,取得了非常不错的效果。 由此可见,相对于单一的捕收剂,组合捕收剂大大加强了对目的矿物的选择性和捕收性, 使精矿品位和回收率得到显著提高,避免了资源浪费,增加了企业的经济效益。 2.2 抑制剂的研究现状白钨矿同方解石石英等含钙脉石矿物的可浮性相当,因此,必须选用合适的抑制剂,才能有效抑制脉石矿物,获得高品质的白钨精矿。白钨矿浮选一般是在碱性环境中进行的, 通常采用 Na2CO3 或 NaOH 作为白钨矿浮选的 pH 调整剂。对于方解石含量较高的夕卡岩型白钨矿石,一般选用 Na2CO3 作调整剂; 而对于萤石含量高、 方解石含量低的白钨矿石,一般选用 NaOH 作调整剂[21]。 白钨抑制剂主要包括无机抑制剂和有机抑制剂两大类。 最常用的无机抑制剂有:水玻璃、氟硅酸钠、六偏酸钠、焦磷酸盐、亚磷酸等。 有机抑制剂主要有草酸、单宁、CMC、淀粉、柠檬酸等[21]。目前, 科研工作者在药剂组合的开发上取得了一些突破,开发出了一系列新型的高效组合抑制剂。王秋林等[22]在白钨精选过程中,使用 Y88 组合抑制剂,获得品位为 72.18 %、回收率为 84.85 %的白钨精矿。 杨耀辉等[23]采用一种高效的组合抑制剂 D1,来抑制钨矿物中的含钙脉石矿物,经一次粗选后,最终得到含品位为 4.56 %, 回收率为 82.34 %的钨粗精矿。 杨晓峰等[24]为了高效抑制白钨矿中的含钙脉石矿物, 分析了多种抑制剂及抑制剂组合对含钙矿物浮选行为的影响,最终采用 FeSO4+硅酸钠组合抑制剂,对云南某白钨矿资源进行了可选性研究,采用 6 次精选、2 次扫选的工艺流程, 使最终钨精矿品位达到 63.17 %、回收率达到 86.32 %。 近年来,药剂的组合使用已成为科研工作者研究的重点, 具有非常广阔的应用前景。 3 白钨矿选矿设备进展白钨矿大多呈细粒嵌布,要获得充分解离,必须细磨。 因此,细粒白钨矿高效回收一直是选矿难题。何廷树等[25]认为理想的细粒浮选设备应该具备充气量大、产生大量微泡、强化气泡矿化作用、提供稳定泡沫层等性能。针对细粒浮选特点,科研工作者开发出一系列新型高效细粒浮选设备。

3.1 充填介质浮选柱充填介质浮选柱[26]是一种不需要刮泡装置的新型浮选设备。与常规浮选柱相比,该浮选柱最大的不同在于其内部充满介质, 当空气经过这些介质形成的通道时,会产生大量细小的泡沫,使目的矿物更容易被气泡所黏附,从而提高微细粒矿物的浮选效率。该设备具有操作简便、能耗较少等优点,特别是对细粒物料有非常明显的选别效果。 3.2 旋流-静态微泡浮选柱旋流-静态微泡浮选柱[27]是一种新型高效的细粒物料分选设备。从浮选柱中上端给入矿料,而尾矿从底流口排出。通过气泡发生器能够产生大量气泡,有利于气泡与矿物的黏附。 该设备处理微细粒矿物具有良好的选择性, 能显著提高微细粒矿物的回收率。 周强等[28]选择旋流-静态微泡浮选柱对白钨矿粗选进行半工业试验,采用一次粗选、一次精选闭路流程,简化了浮选工艺流程,获得品位为 9.67 %的白钨粗精矿。 3.3 电浮选柱电浮选柱[29]也是近年来开发出的一种新型浮选柱。该浮选柱最大的特点,在于其独特的气泡发生方式。通过电解水来产生大量气泡,增加了溶液中微细粒矿物与气泡黏附的概率。 该设备所产生的气泡均匀稳定,能将目的矿物与脉石矿物有效分离,不仅能充分回收细粒矿物,还能进一步提高精矿品位。阳华玲等[29]为了回收香炉山钨矿尾矿中的微细粒白钨,采用电浮选柱进行浮选,在尾矿含钨仅 0.18 %的情况下,获得品位为 0.75 %的钨粗精矿,其中钨的作业回收率也提高了 8.54 %。 4 发展趋势白钨矿难选问题,是我们必须面对的严峻事实,方 浩,等:白钨矿选矿工艺研究现状及发展趋势 29 第 31 卷如何选择合理的选矿工艺流程、 浮选药剂及高效设备,提高白钨矿资源的综合利用率,是摆在广大选矿工作者面前不得不解决的难题。 基于白钨矿选矿工艺现状,从选别流程、药剂、设备三个方面,对白钨矿选别发展趋势做一些展望。(1)每一种选矿方法都有各自的特点,针对不同性质和类型的白钨矿,需确定合理的联合工艺,充分发挥各种选矿方法的优势。在高效回收白钨矿,提高白钨矿品位的同时, 也能回收白钨矿中共伴生的各类有价矿物,最大限度的提高经济效益。(2)传统的选矿药剂存在选择性差、价格昂贵、污染环境等缺点,都难以充分满足选矿生产的要求。目前对新型组合药剂的研究, 虽然取得了一些研究成果,但在组合药剂开发上,更多的是盲目性研究,缺乏对药剂组合规律及药剂作用机理等相关理论的系统研究。因此,对新型组合药剂进行更深入的理论研究,开发出选择性好、捕收性强、价格低廉、无污染的浮选药剂,是科研工作者的首要任务。(3)白钨矿嵌布粒度细、组成复杂,传统的浮选设备无法高效回收细粒白钨矿,造成资源浪费。新型细粒浮选设备,具有充气量大、产生大量微泡、提供稳定泡沫层等诸多优点, 能使细粒白钨与泡沫充分接触,从而显著提高白钨回收率。 因此,选择新型细粒浮选设备,对微细粒白钨浮选具有深远的意义,是今后发展的趋势。

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