钨及其合金已被广泛应用于现代工业、国防及高新技术等行业，并成为极为重要的功能材料之一。钨矿均以钨酸盐的形式存在，目前已发现的钨矿物和含钨矿物有20余种，其中具有开采价值的有黑钨矿（（fe、mn）wo3，含wo3 76%）和白钨（cawo4，含wo3 83%）2种。虽然我国白钨矿储量较大，但大部分都共生矿物多、成分比较复杂且钨矿嵌布粒度细，这些特点一直是常规选矿技术无法彻底解决的问题。提高多金属白钨矿的选矿指标，对增加钨矿资源的利用效率、增强矿山企业的竞争力意义重大。
湖南某白钨矿选矿厂一直采用浮选工艺分选白钨矿，其流程结构粗放单一，完全依赖于浮选作业，生产成本高，对自然环境污染大，选矿效率低。随着矿业资源的日趋匮乏和对矿山资源综合利用率要求的提高，此流程已经无法满足企业的需求。为此，通过对矿石的成分及特性分析，从降低成本及环保的角度进行了优化选矿工艺流程试验，最终试验取得了良好的效果。
1 矿物性质
对原矿进行矿石组成及白钨矿成分含量分析，分析结果分别见表1、表2。
表1 矿物组成及含量 %
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矿物 |
石榴石 |
透辉石 |
石英 |
透闪石 |
方解石 |
黄铁矿 |
| ||||||
|
含量 |
41.5 |
30 |
6.3 |
8.3 |
3 |
1.8 |
| ||||||
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矿物 |
褐铁矿 |
绢云母 |
绿泥石 |
滑石 |
白钨矿 |
其他微量成分 | |||||||
|
含量 |
1.7 |
2.5 |
1.67 |
1 |
0.78 |
1.45 | |||||||
由表1可知，湖南某白钨矿主要成分是石榴石、白钨及其他脉石等，还含有少量黑钨。原矿中wo3品位在0.78%左右，其中石榴石为主要杂质。
表2 白钨矿成分及含量 %
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成分 |
wo3 |
moo3 |
cao |
其他杂质 |
|
含量 |
77.20 |
19.62 |
1.67 |
1.51 |
经镜下观察，白钨矿多为自形粒状，呈单体，少量聚晶，常见为四方双锥体自形晶，也有部分被溶蚀成他形粒状；矿床中白钨矿的粒度比较均匀，一般粒度为0.3～0.07mm，从扫描图象发现，钨在白钨矿中呈均匀分布，矿石中的脉石矿物主要为石榴石，石榴石与白钨紧密共生，为集合体状聚集，其粒度极不均匀，大部分粒径在0.5 mm以上。透辉石也与白钨紧密共生，粒度比较均匀，大部分粒径为0.25～0.02mm。
2 工艺流程优化试验
湖南某白钨矿选矿厂采用单一浮选作业，通过1次粗选、2次扫选、6次精选流程浮选白钨，但由于白钨矿和伴生脉石矿物的表面化学组成相近，浮选行为相似，脉石的存在使捕收剂对白钨矿的选择性降低，增加药剂用量不但增加选矿成本还会造成更大的环境污染。因此，考虑在粗选作业中实现脉石矿物大量抛尾，以提高选矿效率，降低浮选药剂用量，从而达到降低选矿成本和实现环保的目的。其白钨浮选工艺流程见图1。
根据石榴石具有弱磁性，而白钨矿多为自形粒状、呈单体，少量聚晶且白钨无磁性的特点，试验在进入浮选作业前，通过阶段磨矿使矿物充分解离，利用磁选工艺将石榴石和白钨分离，实现提前抛尾，提高浮选精选作业效率。试验使用slon-100周期式脉动高梯度磁选机进行磁选抛尾，通过改变入选矿物的给矿粒度及高梯度磁选机磁场强度、磁介质，探索强磁抛尾的最佳工艺参数。
图1 白钨浮选工艺流程
2.1 强磁粗选探索试验
根据不同的给矿粒级，探索强磁抛尾适合的入选粒级。试验分别采用+0.300mm、-0.097mm、+0.097mm3个粒级进行高梯度磁选探索试验，磁场强度为636.94ka/m，其试验结果见表3。
表3 不同矿样强磁粗选探索试验
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给矿 |
磁选产品 | |||
|
粒级/mm |
wo3品位/% |
产率/% |
wo3品位/% |
回收率/% |
|
+0.300mm |
0.68 |
59.21 |
0.22 |
19.16 |
|
-0.097mm |
0.52 |
67.21 |
0.27 |
34.90 |
|
+0.097mm |
0.78 |
56.50 |
0.21 |
15.21 |
由表3可知，当给矿粒级为-0.097mm时，磁性产品wo3品位为0.27%，回收率为34.90%，这说明给矿粒级为-0.097mm是高梯度强磁抛尾损失的白钨矿最多。而给矿粒级为+0.097mm时，磁性产品wo3品位为0.21%、回收率为15.21%，说明在磁粒级抛尾时，白钨矿损失较小，因此应选择在+0.097mm进行强磁抛尾。
2.2 强磁抛尾条件试验
2.2.1 磁场强度试验
在给矿粒度为+0.097mm，磁介质为2mm，背景磁场强度分别为557.32ka/m和636.94ka/m，脉动冲次分别为70rpm和200rpm的条件下进行试验，磁场强度与脉动冲次的试验结果见表4。
表4 磁场强度与脉动冲次试验结果
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产品名称 |
产率/% |
wo3品位/% |
回收率/% |
磁场强度/（ka/m） |
脉动冲次/rpm |
|
磁性产品 |
57.70 |
0.35 |
30.61 |
557.32 |
70 |
|
非磁性产品 |
42.30 |
1.08 |
69.39 | ||
|
磁性产品 |
61.39 |
0.36 |
36.65 |
636.94 |
70 |
|
非磁性产品 |
38.61 |
1.08 |
63.35 | ||
|
磁性产品 |
40.94 |
0.24 |
15.17 |
636.94 |
200 |
|
非磁性产品 |
59.06 |
0.93 |
84.83 | ||
|
给矿 |
100.0 |
0.66 |
100.0 |
由表4可知：①当脉动冲次为70rpm、磁介质直径为2mm，而磁场强度分别在557.32ka/m和636.94 ka/m时，磁性产品中钨的品位分别为0.35%和0.36%，两者变化不大。然而557.32ka/m的磁性产品钨的回收率为30.61%，636.94 ka/m的磁性产品钨的回收率为36.65%，后者比前者高出6.04个百分点，因此高梯度强磁抛尾过程中，磁场强度应为557.32 ka/m左右；②当磁场强度为636.94 ka/m、磁介质直径2 mm，而脉动冲次分别为70rpm和200rpm时，磁性产品中钨的品位分别为0.36%和0.24%,后者比前者低0.12个百分点；而磁性产品分别为回收率36.35%和15.17%,后者比前者低21.18个百分点，由此说明脉动冲次的变化对分选此矿具有明显的作用。
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