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鎢礦選礦工藝

文章來源:河南宏科重工機械 發布時間:2014-12-16 09:45:21         瀏覽次數:1404      
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鎢礦選礦工藝流程

 

     因黑鎢礦石一般粒度較粗,黑鎢礦物同脈石礦物比重差異也很大,所以通常采用重選法選別。由于我國鎢礦幾乎都是多金屬礦床,共生礦物較多,經重選得出的粗精礦,由于比重較大的伴生礦物如錫石及各種硫化物等隨同或部分隨同進入鎢精礦,致使精礦指標很低,滿足不了冶煉要求,故粗精礦尚需采用粒浮、磁選、電選、浮選、冶金等聯合工藝精選才能得到多種合格產品。同時也解決了綜合利用問題。

 
    據物質組成研究結果得知:該礦石中主要共生礦物有黑鎢礦、錫石、白鎢礦、黃銅礦、閃鋅礦,其比重皆在4以上,嵌布粒度又多較粗大,如黑鎢礦晶體最長者達20厘米以上,錫石單晶最大粒徑為2~3厘米,一般為1厘米,所以適于采用重選方法。重選法是鎢錫礦常用而有效的方法。 我國黑鎢礦多呈薄礦脈賦存,分支、復合、尖滅變化較多,貧化率高,大量廢石在重選前需預先選出,目前采用的主要方法是:大型選廠將出窿原礦經洗礦篩分手選,丟棄+250m/m大塊廢石,-250m/m破到-150m/m分三級進行反手選,其中150~40m/m工效高,-40m/m低;中小型選廠由于出窿原礦粒度上限較小,一般手選扒攔丟+80m/m廢石,-80m/m分三級進行反手選,一部分礦山細粒級用正手選。有的選廠對50~20m/m粒級原礦采用光電選礦,選出廢石,用人工復選,揀出塊鎢和少數花石。有的礦山堅持試驗,終于試驗成功了重介質旋流器和重介質渦流分選器,前者已用于生產,后者目前處于試生產階段。

 

    各鎢礦原礦石中-0.074毫米礦泥的含量一般約為0.5%~7%。若不能有效地除去礦泥,將使手選難于進行,手選時會造成金屬損失,因此,在手選前預先洗礦是不可缺少的作業。

     由于共生礦物比重都比較大,因此在重選過程中大部分富集于粗精礦中。伴生有用礦物多,品位高,如粗精礦不經精選是無法得到合格產品,國家資源也沒有充分利用。為了充分利用國家資源,必須將粗選精礦進行精選,分離其有用礦物,除去其有害雜質。
      精選方法的選擇,主要根據粗精礦中共生礦物的物理性質和化學性質的差異,利用這種差別采用各種方法加以分離。單獨采用一種方法或聯合采用幾種方法,決定于鎢精礦的類型及其中所含雜質的種類、含量和性質。

 

     粗精礦中主要有用礦物為黑鎢礦、白鎢礦、錫石、黃銅礦、閃鋅礦等,主要有害雜質為砷、硫等。處理這種類型精礦的精選方法有比較豐富的經驗,一般采用聯合方法:用粒浮和浮選脫硫,重選進一步提高品位。磁選法使黑鎢與錫石、白鎢等分離。電選或粒浮、浮選分離白鎢礦與錫石。銅、鋅、砷等硫化物用浮選使之相互分離,并回收成單獨產品。

 

1、選礦工藝流程及設備

 

   選礦工藝流程主要由粗選段,重選段和精選段三段組成。

 

    A、 粗選段

 

    包括洗礦、破碎、脫泥、手選作業。

 

  (1)、礦石準備

 

             手選和洗礦

 

              手選

 

    該礦由于礦脈呈側幕狀排列,尖滅側現、分支復合、彎曲扭轉及膨大縮小等現象較為顯著,致使出窿礦石貧化率高至60.05%,原礦品位WO30.542%,Sn0.223%。

 

     原礦中混入大量圍巖,增加選礦的困難,因此有必要將圍巖預先選出。同時有用礦物均有比較粗的結晶,也應事先選出。由于它們與脈石英和圍巖等在顏色、光澤上各有差別,故適用于手選。經手選后,試樣貧化率為41.9%,品位為WO30.765%,Sn0.314%

 

    洗選

 

    據-20毫米原礦篩析:-0.074毫米,含量為4.95%、WO30.478%、Sn0.761%、Cu0.173%、Zn0.769%。有用礦物品位較高,如粘附在圍巖和粗礦粒表面,手選時就會造成金屬損失。同時使礦物和圍巖本來顏色和光澤顯不出來,使手選難于進行,故手選前必須洗礦。

 

    重介質選礦

 

    重液分離試驗結果表明,該礦不宜于采用重介質選礦。原因是圍巖比重(2.73~2.86)比脈石比重(2.60~2.65)大,無法選出單體圍巖,小于圍巖或等于圍巖比重的連生體將同圍巖一起上浮,造成大量金屬損失。只能考慮采用手選。

 

    重介質選礦機械化程度高,勞動生產率高,選別效果也高,但不適用于圍巖比重比脈石比重大的礦石和大塊圍巖的分選,特別是礦石中含有較多的比重輕的伴生礦物時更不能采用。

 

    (2)、入選粒度、磨礦段數和粒度---球磨機碎顆粒

 

     顎式破碎機(粗破)----球磨機/雷蒙磨(細磨)

 

    據原礦單體解離測定:20~12毫米,僅黑白鎢有12%單體,20毫米入選太粗。12~6毫米,黑白鎢單體達30%,錫石達12%,此粒度入選適宜。

 

    據原礦單體解離表可知,0.5~0.3毫米級有用礦物已大部分單體分離,因而最終磨礦粒度定為0.5毫米。若將-12毫米原礦一次磨到-0.5毫米,則磨礦比大,易過粉碎,因而分兩段,第一段磨至2毫米,第二段磨至-0.5毫米,并插入一段選別(國內大多數鎢選廠均為兩段磨礦,中插一段選別,實行少磨多選,能收早收)。

 

    (3)、泥礦處理

    礦泥(-74μ)國內各鎢選廠大都是分成原生和次生,分別集中利用烘干機處理礦泥。

B、鎢礦的篩選-精選段

 

    主要包括臺浮、臺洗、磨礦、磁選、電選、浮選、冶金等聯合作業。

 

浮選

 

      鎢礦浮選的研究始于上世紀30年代初。隨著理論研究的不斷深入及生產實踐的不斷推進,浮選法正逐漸在鎢礦細泥處理方面得到越來越多的應用。鎢礦細泥浮選的關鍵是捕收劑的選擇。過去常用的捕收劑有脂肪酸、嶙酸、腫酸等。雖然這些捕收劑用于鎢細泥的浮選能取得一定的效果,但是由于脂肪酸類捕收劑選擇性太差,而嶙酸、腫酸類捕收劑本身有毒性,所以都沒有得到推廣。近年來,各種輕肪酸如水楊輕肪酸、蔡輕肪酸、苯甲輕肪酸等鰲合捕收劑的應用取得了很好的成效。
    浮選法在鎢礦細泥的選別中占有重要地位。處理一些礦物粒度較細、組分較為復雜的難選物料時,只有采用浮選才能獲得較理想的指標。當前,浮選法正逐漸成為鎢礦細泥的主要回收手段。 國外黑鎢礦的精選,據已見到資料介紹,一般是采用臺浮、浮選、磁選等手段。對難選的低品位精礦,則多采用水冶處理。

 

分級一搖床一離心選礦機流程

 

       隨著時代的發展,單一的全搖床工藝己不能滿足鎢資源高效回收利用的要求,而聯合工藝的應用可以克服全搖床流程回收率低的缺陷。其中分級一搖床一離心選礦機工藝將細泥經過濃縮后分為+0.037mm和-0.037mm兩個級別,+ 0.037mm粒級用搖床回收,-0.037mm粒級用離心選礦機選別,使總回收率可以達到47%一60%。
    同全搖床工藝相比,分級一搖床一離心選礦機工藝強化了一0. 037 mm粒級的回收,而且操作簡單、指標穩定。

 

重選預富集-浮選-重選流程

 

      這種流程是將細泥集中濃縮后,先用離心機進行預富集,然后對離心機粗精礦進行硫化礦浮選,浮選尾礦再用搖床富集鎢礦。江西某大型鎢礦日產-0. 074 mm含量大于90%、品位為0.13%一0.5%的鎢細泥400一500t,采用重選預富集-浮選-重選工藝對該細泥進行選別,小型試驗指標為鎢精礦W03品位45.26%、回收率62.33%,工業試驗指標為鎢精礦wo3,品位51.48%、回收率62.52%.
    該工藝的優點是采用離心機進行預選,可先丟棄大量的脈石礦物,不僅大幅減少了進入后續作業的給礦量,同時對細泥起到脫泥和預富集作用,提高了給礦品位。

 

強磁選-浮選流程

 

      鎢礦具有弱磁性,利用這一點可將經過脫雜濃縮的鎢細泥先通過強磁粗選丟棄尾礦,強磁選粗精礦經脫硫浮選后再用脂肪酸、輕肪酸、水玻璃等藥劑進行精選

 

該工藝可獲得品位較(W0350%)的細泥精礦,回收率可達54%-65% 。
    近年來,強磁選一浮選工藝在許多鎢選廠得到了廣泛的應用。通過試驗,在鎢細泥處理環節引入強磁選-浮選工藝改變原來的單一重選工藝,投入生產后使鎢細泥精礦品位提高10個百分點、作業回收率提高30個百分點。某鎢選廠根據試驗結果,采用強磁選一浮選流程代替原流程對其鎢細泥處理工藝進行技術改造,使鎢細泥精礦W03品位提高了16.18個百分點、作業回收率提高了29.71個百分點。
    同全浮選工藝相比,強磁選一浮選工藝能大幅度減少藥劑用量,并具有流程短、操作簡單等優點,其缺點是絕大部分硫化礦隨強磁選尾礦被丟棄,不適宜處理硫化礦和白鎢礦含量高的礦石。

 

脫硫一離心選礦機一浮選(強磁選)流程

      該流程首先對鎢細泥進行脫硫,然后用離心選礦機進行粗選,得到的粗精礦再次脫硫后進入鎢浮選或強磁選,得到的鎢細泥精礦回收率一般在65%左右。2006年,某選廠鎢細泥精礦作業回收率達66.87%,在國內同行業中處于領先水平。
    雖然這種工藝能獲得較高的鎢細泥回收率,但流程比較復雜,而且對浮選工藝要求較高。另外,離心選礦機的效率比搖床低。

    精選方法主要是用臺浮和浮選脫硫,重選進一步提高品位。磁選使黑鎢礦與錫石、白鎢、氧化鉍礦等分離。電選或臺浮、浮選分離白鎢和錫石。銅、鉬、鉍、鉛、鋅等硫化物則用浮選使之分離,并回收成單獨產品。個別選廠的部分精礦尚需通過焙燒脫砷、錫,酸浸脫磷方能達到產品標準。有的選廠尚設有合成白鎢工段,對難選半成品進行水冶處理。各廠精選流程,因原料不同,而有所差異。精選所得合格精礦還常含有一些稀有元素和貴金屬,如黑鎢礦中可能含鉭、鈮、鈧。鋅精礦中可能含銦、鎘。鉬精礦中可能含錸。黃鐵礦精礦中可能含金。都應通過定量分析確定其含量,以便在冶煉過程中注意回收。

 

    硫化礦的分離方法及順序取決于粗精礦中硫化礦物種類及其嵌布粒度。鎢粗礦中常見的硫化礦物有:輝鉬礦、輝鉍礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、毒砂等。一般輝鉬礦首先自硫化礦物混合精礦中浮出。輝鉍礦有三種回收方案:自粗鎢精礦中直接優先浮選;自硫化礦混合精礦中優先浮選;自硫化礦物混合精礦中浮去其他硫化礦而讓輝鉍礦作為尾礦產出,通常還含有較多的脈石和黑鎢礦,需進一步用搖床選和磁選分別除去。分離順序為:輝鉬礦→輝鉍礦、方鉛礦→黃銅礦→閃鋅礦→黃鐵礦。輝鉍礦同方鉛礦可浮性非常相似,一般混出待冶煉再行分離。細粒采用浮選法,粗粒采用粒浮。

    當前精選存在突出問題是:細泥毛精礦的精選回收率低,有的高錫細泥精礦采用干式磁選和氯化焙燒損失甚大,有時還得不到合格產品。

    該流程特點是貫徹了“少磨多選,能收早收,能丟早丟及按窄級別分選的原則”。多采用“三級跳汰,多級床選,跳尾再磨,搖床中礦掃選的貧富分選或合選的工藝流程。”該流程適應鎢礦石的特點,避免了過粉碎,強化了粗選段。為了強化粗級別和礦泥的處理,有的選廠采用了反修-Ⅱ型跳汰機處理+4.5m/m的原礦石,選別指標超過了“米哈諾布爾”跳汰機,許多鎢礦在粗選段對手選前篩分分級篩下的產物用跳汰機回收一部分精礦,提高了全廠實收率。

 
我國鎢礦的發展趨勢

 

     鎢礦在我國儲量豐富,約占世界鎢礦的90%以上,是世界公認的鎢礦大國。
     我國的鎢礦大體上分布于我國南嶺山地兩側的粵東沿海一帶,尤其是以贛南為最多,儲量約占全世界的二分之一以上。此外,江西大余、湖南汝城、資興、荼陵等地;以及廣西和云南等省也都產有鎢礦。我國黑鎢礦多數是易選礦石類型,而白鎢礦礦石組成復雜,多數屬難選礦石,加之品位低,因而未能大量開發。此外,還有鎢礦石氧化物鎢華等目前也尚未回收利用。

 

     我國鎢礦的選礦,選廠大規模工廠化起步于1952年在大吉山鎢礦建立125t/d的重力選礦廠,50年代后期,由原蘇聯米哈諾布爾(MexaHoQp)研究設計院為大吉山、西華山和巋美山鎢礦設計的3座大型鎢礦選廠相繼建成投產。40多年來,在生產實踐中不斷總結經驗,并吸收國外選礦先進技術,經過不斷改進,使選礦工藝流程日臻完善,選礦技術經濟指標達到了世界先進水平。如具有代表性的南昌有色金屬公司的鎢礦選礦指標,盡管近10年來在原礦品位逐年下降的情況下,鎢礦的回收率仍保持在84%以上的高水平,精礦品位(WO3)66.7%~68.9%(達到一二級鎢精礦國家標準:WO3含量不小于65%),原礦品位(WO3)0.25%~0.27%,尾礦品位(WO3)0.036%0.046%。

 

勘探類型劃分

 

     根據我國鎢礦床的勘探經驗和礦山生產實踐以及勘探與開采對比研究,1984年修改補充了1981年制定的《鎢礦地質勘探規范(試行)》,將我國鎢礦劃分為4個勘探類型:

 

第一勘探類型

 

     礦體規模大至巨大(長>1500m,深>800m),形態較簡單至簡單,產狀較穩定(有小的起伏)到穩定,厚度變化較小,成礦后構造和火成巖體對礦體僅有局部破壞,品位較均勻(品位變化曲線呈波狀)至均勻(品位變化曲線呈舒緩波狀),礦化基本連續至連續,礦床規模為巨大型。如湖南瑤崗仙夕卡巖型白鎢礦床。

 

第二勘探類型

 

     礦體規模中等至大型(長1000~1500m,深500~800m),形態較簡單,產狀較穩定,厚度變化不大,成礦后構造和火成巖體對礦體有一定破壞或只有局部破壞,但礦體仍較易對比連接,品位較均勻。礦化基本連續,礦床規模為中—大型。如江西漂塘石英細脈型鎢錫礦床的Ⅰ、Ⅱ礦帶。

 

第三勘探類型

 

     礦體規模一般為中等(長300~1000m,深200~500m),少數為大型。總體形態較簡單至較復雜,組構形態較復雜,如石英大脈型鎢礦體的分支復合,尖滅側現,尖滅再現;夕卡巖型鎢礦體的彎曲變化,扁豆狀礦體的斷續相連等。厚度變化不大至較大。成礦后構造和火成巖體對礦體有一定破壞或只有局部破壞,部分礦體對比連接較困難,品位一般不均勻(品位變化曲線呈跳躍狀),少數礦體品位較均勻或很不均勻(品位變化曲線呈劇烈的跳躍狀),礦化基本連續,少數不連續,礦床規模多為中型,少數大型或小型。如湖南鄧阜仙石英大脈型鎢銅錫礦床,江西盤古山石英大脈型鎢鉍礦床。

 

第四勘探類型

 

    礦體規模中等至小型(長

 

鎢礦的特點

    鎢元素由瑞典化學家舍勒(C.W.Scheele)于1781年從當時稱為重石的礦物(現稱白鎢礦)中發現的,并以瑞典文tung(重)和sten(石頭)的復合詞tungsten命名這種新元素。1783年西班牙人德盧亞爾兄弟(F·de Elhuyar)從黑鎢礦中制得氧化鎢,并用碳還原為鎢粉。

 

1、 應用范圍
     鎢在冶金和金屬材料領域中屬高熔點稀有金屬或稱難熔稀有金屬。鎢及其合金是現代工業、國防及高新技術應用中的極為重要的功能材料之一,廣泛應用于航天、原子能、船舶、汽車工業、電氣工業、電子工業、化學工業等諸多領域。特別是含鎢高溫合金主要應用于燃氣輪機、火箭、導彈及核反應堆的部件,高比重鎢基合金則用于反坦克和反潛艇的穿甲彈頭。鎢精礦用于生產金屬鎢、碳化鎢、鎢合金及化合物。

 

2、化學特性
     鎢是一種分布較廣泛的元素,幾乎遍見于各類巖石中,但含量較低。
  
     通過有關地質作用加以富集才能形成礦床作為商品礦石開采。鎢在地殼中的平均含量為1.3×10-6,在花崗巖中含量平均為1.5×10-6。鎢在自然界主要呈六價陽離子,其離子半徑為0.68×10-10m。由于W6+離子半徑小,電價高,具有強極化能力,易形成絡陰離子,因此鎢主要以絡陰離子形式[WO4]2-,與溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等陽離子結合形成黑鎢礦或白鎢礦沉淀。黑鎢礦結晶溫度為320~240℃,白鎢礦的結晶溫度為300~200℃。
     在表生作用中,由于含鎢礦物較穩定,常形成砂礦。但在酸性條件下,含鎢礦物可被分解,并以WO3形式溶于地表水中,在一定條件下形成某些鎢的次生礦物。有時以礦物微粒或離子形式被粘土或鐵錳氧化物吸附而集聚于頁巖、泥質細砂巖及鐵錳礦層中。

 

     如今在古老的變質巖系中發現有層控鎢礦床和鎢的礦源層,說明在變質作用過程中,鎢也能發生某種程度的富集。

 
3、礦物組成
     鎢的重要礦物均為鎢酸鹽。在成礦作用過程中能與[WO4]2-絡陰離子結合的陽離子僅有幾個,主要有Ca2+、Fe2+、Mn2+、Pb2+,其次為Cu2+、Zn2+、Al3+、Fe3+、Y3+等,因而礦物種類有限,如今在地殼中僅發現有20余種鎢礦物和含鎢礦物,即黑鎢礦族:鎢錳礦、鎢鐵礦、黑鎢礦;白鎢礦族:白鎢礦(鈣鎢礦)、鉬白鎢礦、銅白鎢礦;鎢華類礦物:鎢華、水鎢華、高鐵鎢華、釔鎢華、銅鎢華、水鎢鋁礦;不常見的鎢礦物:鎢鉛礦、斜鎢鉛礦、鉬鎢鉛礦、鎢鋅礦、鎢鉍礦、銻鎢燒綠石、鈦釔釷礦(含鎢)、硫鎢礦等。
     盡管已發現的鎢礦物和含鎢礦物有20余種,但其中具有開采經濟價值的只有黑鎢礦和白鎢礦。黑鎢礦(Fe、Mn)WO4,含WO3 76%;白鎢礦CaWO4,含WO3 80.6%。

 

冶煉原料

     國外長期以來開發的鎢礦,主要是白鎢礦,占總生產能力的60%。而我國盡管白鎢礦已探明儲量376萬t,占世界鎢礦總儲量的71%,但由于一些大型、超大型鎢多金屬礦床的礦石物質成分復雜,嵌布粒度細,選冶技術尚未徹底解決,因而現階段開采仍以石英脈型黑鎢礦為主,占全國采出礦量的90%。

 
礦石工業要求

 

     鎢礦(18張)鎢礦產工業要求(或稱礦產工業要求),包括礦床邊界品位(WO3%)、工業品位(WO3%)、可采厚度(m)和夾石剔除厚度(m)。
     鎢礦床伴生有益組分通常有錫、鉬、鉍、銅、鉛、鋅、銻、金、銀、鈷、鈹、鋰、鈮、鉭、稀土、硫、磷、砷、壓電水晶、熔煉水晶、螢石等。其中,硫、磷、砷、鉬、鈣、錳、銅、錫、硅、鐵、銻、鉍、鉛、鋅等對鎢的冶煉工藝和鎢制品為有害雜質,對各類鎢精礦產品所含的這些有害雜質,國家已制定行業標準,即GB2825-81。因此,這些有害組分,要經過選冶技術途徑富集綜合回收,變害為益,變廢為寶,綜合利用。

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