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钨矿选矿工艺

文章来源:河南宏科重工机械 发布时间:2014-12-16 09:45:21         浏览次数:926      
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一、钨矿选矿工艺流程

 

     因黑钨矿石一般粒度较粗,黑钨矿物同脉石矿物比重差异也很大,所以通常采用重选法选别。由于我国钨矿几乎都是多金属矿床,共生矿物较多,经重选得出的粗精矿,由于比重较大的伴生矿物如锡石及各种硫化物等随同或部分随同进入钨精矿,致使精矿指标很低,满足不了冶炼要求,故粗精矿尚需采用粒浮、磁选、电选、浮选、冶金等联合工艺精选才能得到多种合格产品。同时也解决了综合利用问题。

 


    据物质组成研究结果得知:该矿石中主要共生矿物有黑钨矿、锡石、白钨矿、黄铜矿、闪锌矿,其比重皆在4以上,嵌布粒度又多较粗大,如黑钨矿晶体最长者达20厘米以上,锡石单晶最大粒径为2~3厘米,一般为1厘米,所以适于采用重选方法。重选法是钨锡矿常用而有效的方法。 我国黑钨矿多呈薄矿脉赋存,分支、复合、尖灭变化较多,贫化率高,大量废石在重选前需预先选出,目前采用的主要方法是:大型选厂将出窿原矿经洗矿筛分手选,丢弃+250m/m大块废石,-250m/m破到-150m/m分三级进行反手选,其中150~40m/m工效高,-40m/m低;中小型选厂由于出窿原矿粒度上限较小,一般手选扒拦丢+80m/m废石,-80m/m分三级进行反手选,一部分矿山细粒级用正手选。有的选厂对50~20m/m粒级原矿采用光电选矿,选出废石,用人工复选,拣出块钨和少数花石。有的矿山坚持试验,终于试验成功了重介质旋流器和重介质涡流分选器,前者已用于生产,后者目前处于试生产阶段。

 

    各钨矿原矿石中-0.074毫米矿泥的含量一般约为0.5%~7%。若不能有效地除去矿泥,将使手选难于进行,手选时会造成金属损失,因此,在手选前预先洗矿是不可缺少的作业。

 

     由于共生矿物比重都比较大,因此在重选过程中大部分富集于粗精矿中。伴生有用矿物多,品位高,如粗精矿不经精选是无法得到合格产品,国家资源也没有充分利用。为了充分利用国家资源,必须将粗选精矿进行精选,分离其有用矿物,除去其有害杂质。
      精选方法的选择,主要根据粗精矿中共生矿物的物理性质和化学性质的差异,利用这种差别采用各种方法加以分离。单独采用一种方法或联合采用几种方法,决定于钨精矿的类型及其中所含杂质的种类、含量和性质。

 

     粗精矿中主要有用矿物为黑钨矿、白钨矿、锡石、黄铜矿、闪锌矿等,主要有害杂质为砷、硫等。处理这种类型精矿的精选方法有比较丰富的经验,一般采用联合方法:用粒浮和浮选脱硫,重选进一步提高品位。磁选法使黑钨与锡石、白钨等分离。电选或粒浮、浮选分离白钨矿与锡石。铜、锌、砷等硫化物用浮选使之相互分离,并回收成单独产品。

 

1、选矿工艺流程及设备

 

   选矿工艺流程主要由粗选段,重选段和精选段三段组成。

 

    A、 粗选段

 

    包括洗矿、破碎、脱泥、手选作业。

 

  (1)、矿石准备

 

             手选和洗矿

 

              手选

 

    该矿由于矿脉呈侧幕状排列,尖灭侧现、分支复合、弯曲扭转及膨大缩小等现象较为显著,致使出窿矿石贫化率高至60.05%,原矿品位WO30.542%,Sn0.223%。

 

     原矿中混入大量围岩,增加选矿的困难,因此有必要将围岩预先选出。同时有用矿物均有比较粗的结晶,也应事先选出。由于它们与脉石英和围岩等在颜色、光泽上各有差别,故适用于手选。经手选后,试样贫化率为41.9%,品位为WO30.765%,Sn0.314%

 

    洗选

 

    据-20毫米原矿筛析:-0.074毫米,含量为4.95%、WO30.478%、Sn0.761%、Cu0.173%、Zn0.769%。有用矿物品位较高,如粘附在围岩和粗矿粒表面,手选时就会造成金属损失。同时使矿物和围岩本来颜色和光泽显不出来,使手选难于进行,故手选前必须洗矿。

 

    重介质选矿

 

    重液分离试验结果表明,该矿不宜于采用重介质选矿。原因是围岩比重(2.73~2.86)比脉石比重(2.60~2.65)大,无法选出单体围岩,小于围岩或等于围岩比重的连生体将同围岩一起上浮,造成大量金属损失。只能考虑采用手选。

 

    重介质选矿机械化程度高,劳动生产率高,选别效果也高,但不适用于围岩比重比脉石比重大的矿石和大块围岩的分选,特别是矿石中含有较多的比重轻的伴生矿物时更不能采用。

 

    (2)、入选粒度、磨矿段数和粒度---球磨机碎颗粒

 

     颚式破碎机(粗破)----球磨机/雷蒙磨(细磨)

 

    据原矿单体解离测定:20~12毫米,仅黑白钨有12%单体,20毫米入选太粗。12~6毫米,黑白钨单体达30%,锡石达12%,此粒度入选适宜。

 

    据原矿单体解离表可知,0.5~0.3毫米级有用矿物已大部分单体分离,因而最终磨矿粒度定为0.5毫米。若将-12毫米原矿一次磨到-0.5毫米,则磨矿比大,易过粉碎,因而分两段,第一段磨至2毫米,第二段磨至-0.5毫米,并插入一段选别(国内大多数钨选厂均为两段磨矿,中插一段选别,实行少磨多选,能收早收)。

 

    (3)、泥矿处理 

 


    矿泥(-74μ)国内各钨选厂大都是分成原生和次生,分别集中利用烘干机处理矿泥。

 


B、钨矿的筛选-精选段

 

    主要包括台浮、台洗、磨矿、磁选、电选、浮选、冶金等联合作业。

 

浮选

 

      钨矿浮选的研究始于上世纪30年代初。随着理论研究的不断深入及生产实践的不断推进,浮选法正逐渐在钨矿细泥处理方面得到越来越多的应用。钨矿细泥浮选的关键是捕收剂的选择。过去常用的捕收剂有脂肪酸、嶙酸、肿酸等。虽然这些捕收剂用于钨细泥的浮选能取得一定的效果,但是由于脂肪酸类捕收剂选择性太差,而嶙酸、肿酸类捕收剂本身有毒性,所以都没有得到推广。近年来,各种轻肪酸如水杨轻肪酸、蔡轻肪酸、苯甲轻肪酸等鳌合捕收剂的应用取得了很好的成效。
    浮选法在钨矿细泥的选别中占有重要地位。处理一些矿物粒度较细、组分较为复杂的难选物料时,只有采用浮选才能获得较理想的指标。当前,浮选法正逐渐成为钨矿细泥的主要回收手段。 国外黑钨矿的精选,据已见到资料介绍,一般是采用台浮、浮选、磁选等手段。对难选的低品位精矿,则多采用水冶处理。

 

分级一摇床一离心选矿机流程

 

       随着时代的发展,单一的全摇床工艺己不能满足钨资源高效回收利用的要求,而联合工艺的应用可以克服全摇床流程回收率低的缺陷。其中分级一摇床一离心选矿机工艺将细泥经过浓缩后分为+0.037mm和-0.037mm两个级别,+ 0.037mm粒级用摇床回收,-0.037mm粒级用离心选矿机选别,使总回收率可以达到47%一60%。
    同全摇床工艺相比,分级一摇床一离心选矿机工艺强化了一0. 037 mm粒级的回收,而且操作简单、指标稳定。

 

重选预富集-浮选-重选流程

 

      这种流程是将细泥集中浓缩后,先用离心机进行预富集,然后对离心机粗精矿进行硫化矿浮选,浮选尾矿再用摇床富集钨矿。江西某大型钨矿日产-0. 074 mm含量大于90%、品位为0.13%一0.5%的钨细泥400一500t,采用重选预富集-浮选-重选工艺对该细泥进行选别,小型试验指标为钨精矿W03品位45.26%、回收率62.33%,工业试验指标为钨精矿wo3,品位51.48%、回收率62.52%.
    该工艺的优点是采用离心机进行预选,可先丢弃大量的脉石矿物,不仅大幅减少了进入后续作业的给矿量,同时对细泥起到脱泥和预富集作用,提高了给矿品位。

 

强磁选-浮选流程

 

      钨矿具有弱磁性,利用这一点可将经过脱杂浓缩的钨细泥先通过强磁粗选丢弃尾矿,强磁选粗精矿经脱硫浮选后再用脂肪酸、轻肪酸、水玻璃等药剂进行精选

 

。该工艺可获得品位较(W0350%)的细泥精矿,回收率可达54%-65% 。
    近年来,强磁选一浮选工艺在许多钨选厂得到了广泛的应用。通过试验,在钨细泥处理环节引入强磁选-浮选工艺改变原来的单一重选工艺,投入生产后使钨细泥精矿品位提高10个百分点、作业回收率提高30个百分点。某钨选厂根据试验结果,采用强磁选一浮选流程代替原流程对其钨细泥处理工艺进行技术改造,使钨细泥精矿W03品位提高了16.18个百分点、作业回收率提高了29.71个百分点。
    同全浮选工艺相比,强磁选一浮选工艺能大幅度减少药剂用量,并具有流程短、操作简单等优点,其缺点是绝大部分硫化矿随强磁选尾矿被丢弃,不适宜处理硫化矿和白钨矿含量高的矿石。

 

脱硫一离心选矿机一浮选(强磁选)流程

 

      该流程首先对钨细泥进行脱硫,然后用离心选矿机进行粗选,得到的粗精矿再次脱硫后进入钨浮选或强磁选,得到的钨细泥精矿回收率一般在65%左右。2006年,某选厂钨细泥精矿作业回收率达66.87%,在国内同行业中处于领先水平。
    虽然这种工艺能获得较高的钨细泥回收率,但流程比较复杂,而且对浮选工艺要求较高。另外,离心选矿机的效率比摇床低。

 


    精选方法主要是用台浮和浮选脱硫,重选进一步提高品位。磁选使黑钨矿与锡石、白钨、氧化铋矿等分离。电选或台浮、浮选分离白钨和锡石。铜、钼、铋、铅、锌等硫化物则用浮选使之分离,并回收成单独产品。个别选厂的部分精矿尚需通过焙烧脱砷、锡,酸浸脱磷方能达到产品标准。有的选厂尚设有合成白钨工段,对难选半成品进行水冶处理。各厂精选流程,因原料不同,而有所差异。精选所得合格精矿还常含有一些稀有元素和贵金属,如黑钨矿中可能含钽、铌、钪。锌精矿中可能含铟、镉。钼精矿中可能含铼。黄铁矿精矿中可能含金。都应通过定量分析确定其含量,以便在冶炼过程中注意回收。

 

    硫化矿的分离方法及顺序取决于粗精矿中硫化矿物种类及其嵌布粒度。钨粗矿中常见的硫化矿物有:辉钼矿、辉铋矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、毒砂等。一般辉钼矿首先自硫化矿物混合精矿中浮出。辉铋矿有三种回收方案:自粗钨精矿中直接优先浮选;自硫化矿混合精矿中优先浮选;自硫化矿物混合精矿中浮去其他硫化矿而让辉铋矿作为尾矿产出,通常还含有较多的脉石和黑钨矿,需进一步用摇床选和磁选分别除去。分离顺序为:辉钼矿→辉铋矿、方铅矿→黄铜矿→闪锌矿→黄铁矿。辉铋矿同方铅矿可浮性非常相似,一般混出待冶炼再行分离。细粒采用浮选法,粗粒采用粒浮。

 


    当前精选存在突出问题是:细泥毛精矿的精选回收率低,有的高锡细泥精矿采用干式磁选和氯化焙烧损失甚大,有时还得不到合格产品。
  
 
    该流程特点是贯彻了“少磨多选,能收早收,能丢早丢及按窄级别分选的原则”。多采用“三级跳汰,多级床选,跳尾再磨,摇床中矿扫选的贫富分选或合选的工艺流程。”该流程适应钨矿石的特点,避免了过粉碎,强化了粗选段。为了强化粗级别和矿泥的处理,有的选厂采用了反修-Ⅱ型跳汰机处理+4.5m/m的原矿石,选别指标超过了“米哈诺布尔”跳汰机,许多钨矿在粗选段对手选前筛分分级筛下的产物用跳汰机回收一部分精矿,提高了全厂实收率。

 

 
二、我国钨矿的发展趋势

 

     钨矿在我国储量丰富,约占世界钨矿的90%以上,是世界公认的钨矿大国。
     我国的钨矿大体上分布于我国南岭山地两侧的粤东沿海一带,尤其是以赣南为最多,储量约占全世界的二分之一以上。此外,江西大余、湖南汝城、资兴、荼陵等地;以及广西和云南等省也都产有钨矿。我国黑钨矿多数是易选矿石类型,而白钨矿矿石组成复杂,多数属难选矿石,加之品位低,因而未能大量开发。此外,还有钨矿石氧化物钨华等目前也尚未回收利用。

 

     我国钨矿的选矿,选厂大规模工厂化起步于1952年在大吉山钨矿建立125t/d的重力选矿厂,50年代后期,由原苏联米哈诺布尔(MexaHoQp)研究设计院为大吉山、西华山和岿美山钨矿设计的3座大型钨矿选厂相继建成投产。40多年来,在生产实践中不断总结经验,并吸收国外选矿先进技术,经过不断改进,使选矿工艺流程日臻完善,选矿技术经济指标达到了世界先进水平。如具有代表性的南昌有色金属公司的钨矿选矿指标,尽管近10年来在原矿品位逐年下降的情况下,钨矿的回收率仍保持在84%以上的高水平,精矿品位(WO3)66.7%~68.9%(达到一二级钨精矿国家标准:WO3含量不小于65%),原矿品位(WO3)0.25%~0.27%,尾矿品位(WO3)0.036%0.046%。

 

勘探类型划分

 

     根据我国钨矿床的勘探经验和矿山生产实践以及勘探与开采对比研究,1984年修改补充了1981年制定的《钨矿地质勘探规范(试行)》,将我国钨矿划分为4个勘探类型:

 

第一勘探类型

 

     矿体规模大至巨大(长>1500m,深>800m),形态较简单至简单,产状较稳定(有小的起伏)到稳定,厚度变化较小,成矿后构造和火成岩体对矿体仅有局部破坏,品位较均匀(品位变化曲线呈波状)至均匀(品位变化曲线呈舒缓波状),矿化基本连续至连续,矿床规模为巨大型。如湖南瑶岗仙夕卡岩型白钨矿床。

 

第二勘探类型

 

     矿体规模中等至大型(长1000~1500m,深500~800m),形态较简单,产状较稳定,厚度变化不大,成矿后构造和火成岩体对矿体有一定破坏或只有局部破坏,但矿体仍较易对比连接,品位较均匀。矿化基本连续,矿床规模为中—大型。如江西漂塘石英细脉型钨锡矿床的Ⅰ、Ⅱ矿带。

 

第三勘探类型

 

     矿体规模一般为中等(长300~1000m,深200~500m),少数为大型。总体形态较简单至较复杂,组构形态较复杂,如石英大脉型钨矿体的分支复合,尖灭侧现,尖灭再现;夕卡岩型钨矿体的弯曲变化,扁豆状矿体的断续相连等。厚度变化不大至较大。成矿后构造和火成岩体对矿体有一定破坏或只有局部破坏,部分矿体对比连接较困难,品位一般不均匀(品位变化曲线呈跳跃状),少数矿体品位较均匀或很不均匀(品位变化曲线呈剧烈的跳跃状),矿化基本连续,少数不连续,矿床规模多为中型,少数大型或小型。如湖南邓阜仙石英大脉型钨铜锡矿床,江西盘古山石英大脉型钨铋矿床。

 

第四勘探类型

 

    矿体规模中等至小型(长

 

三、钨矿的特点
    钨元素由瑞典化学家舍勒(C.W.Scheele)于1781年从当时称为重石的矿物(现称白钨矿)中发现的,并以瑞典文tung(重)和sten(石头)的复合词tungsten命名这种新元素。1783年西班牙人德卢亚尔兄弟(F·de Elhuyar)从黑钨矿中制得氧化钨,并用碳还原为钨粉。

 

1、 应用范围
     钨在冶金和金属材料领域中属高熔点稀有金属或称难熔稀有金属。钨及其合金是现代工业、国防及高新技术应用中的极为重要的功能材料之一,广泛应用于航天、原子能、船舶、汽车工业、电气工业、电子工业、化学工业等诸多领域。特别是含钨高温合金主要应用于燃气轮机、火箭、导弹及核反应堆的部件,高比重钨基合金则用于反坦克和反潜艇的穿甲弹头。钨精矿用于生产金属钨、碳化钨、钨合金及化合物。

 

2、化学特性
     钨是一种分布较广泛的元素,几乎遍见于各类岩石中,但含量较低。
  
     通过有关地质作用加以富集才能形成矿床作为商品矿石开采。钨在地壳中的平均含量为1.3×10-6,在花岗岩中含量平均为1.5×10-6。钨在自然界主要呈六价阳离子,其离子半径为0.68×10-10m。由于W6+离子半径小,电价高,具有强极化能力,易形成络阴离子,因此钨主要以络阴离子形式[WO4]2-,与溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等阳离子结合形成黑钨矿或白钨矿沉淀。黑钨矿结晶温度为320~240℃,白钨矿的结晶温度为300~200℃。
     在表生作用中,由于含钨矿物较稳定,常形成砂矿。但在酸性条件下,含钨矿物可被分解,并以WO3形式溶于地表水中,在一定条件下形成某些钨的次生矿物。有时以矿物微粒或离子形式被粘土或铁锰氧化物吸附而集聚于页岩、泥质细砂岩及铁锰矿层中。

 

     如今在古老的变质岩系中发现有层控钨矿床和钨的矿源层,说明在变质作用过程中,钨也能发生某种程度的富集。

 


3、矿物组成
     钨的重要矿物均为钨酸盐。在成矿作用过程中能与[WO4]2-络阴离子结合的阳离子仅有几个,主要有Ca2+、Fe2+、Mn2+、Pb2+,其次为Cu2+、Zn2+、Al3+、Fe3+、Y3+等,因而矿物种类有限,如今在地壳中仅发现有20余种钨矿物和含钨矿物,即黑钨矿族:钨锰矿、钨铁矿、黑钨矿;白钨矿族:白钨矿(钙钨矿)、钼白钨矿、铜白钨矿;钨华类矿物:钨华、水钨华、高铁钨华、钇钨华、铜钨华、水钨铝矿;不常见的钨矿物:钨铅矿、斜钨铅矿、钼钨铅矿、钨锌矿、钨铋矿、锑钨烧绿石、钛钇钍矿(含钨)、硫钨矿等。
     尽管已发现的钨矿物和含钨矿物有20余种,但其中具有开采经济价值的只有黑钨矿和白钨矿。黑钨矿(Fe、Mn)WO4,含WO3 76%;白钨矿CaWO4,含WO3 80.6%。

 

4、冶炼原料
     国外长期以来开发的钨矿,主要是白钨矿,占总生产能力的60%。而我国尽管白钨矿已探明储量376万t,占世界钨矿总储量的71%,但由于一些大型、超大型钨多金属矿床的矿石物质成分复杂,嵌布粒度细,选冶技术尚未彻底解决,因而现阶段开采仍以石英脉型黑钨矿为主,占全国采出矿量的90%。

 


5、矿石工业要求

 

     钨矿(18张)钨矿产工业要求(或称矿产工业要求),包括矿床边界品位(WO3%)、工业品位(WO3%)、可采厚度(m)和夹石剔除厚度(m)。
     钨矿床伴生有益组分通常有锡、钼、铋、铜、铅、锌、锑、金、银、钴、铍、锂、铌、钽、稀土、硫、磷、砷、压电水晶、熔炼水晶、萤石等。其中,硫、磷、砷、钼、钙、锰、铜、锡、硅、铁、锑、铋、铅、锌等对钨的冶炼工艺和钨制品为有害杂质,对各类钨精矿产品所含的这些有害杂质,国家已制定行业标准,即GB2825-81。因此,这些有害组分,要经过选冶技术途径富集综合回收,变害为益,变废为宝,综合利用。

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