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细泥级钨矿跳汰联合选矿设备

责任编辑:金工机械 发表时间:2016-05-28 09:13

  钨是一种宝贵的稀有金属,被称为“工业的牙齿”。我国钨资源十分丰富,是公认的钨资源大国,储量占世界总储量的60%左右,居世界第一。长期以来,我国开发利用的钨矿产资源主要是黑钨矿,但近几年的统计资料表明,由于长期的超负荷开采,黑钨资源在不远的将来有可能枯竭。因此,加深对黑钨矿选矿技术的认识和理解,对合理开发和充分利用我国钨资源,保证钨资源的可持续发展具有重要的指导意义。

  长期以来,黑钨矿的选矿一般包含了粗粒级选别和钨细泥选别两个方面。黑钨矿密度较大,粗粒级矿石一般采用重选法进行回收即可得到较好的指标。但单一的重选工艺对钨细泥回收效果不理想,且重选设备处理能力较低,所以,钨细泥回收一般采用重选—浮选法、磁选—浮选法、磁选—重选法等联合工艺进行回收。

  粗粒级黑钨矿的选矿工艺以重选为主,其中跳汰早收、摇床精选是重选的核心。多年来,黑钨重选流程结构基本没有变化,只是一些高效节能的重选设备有所发展。跳汰选矿是在垂直变速介质流中按密度分选矿石的过程。动筛跳汰机由于跳汰室床层筛网的上下振动与水介质运动相结合,能获得比普通隔膜跳汰机更大的冲程,因而具有选别粒度粗(上限可达40mm)、处理能力大、选别效率高、耗水量小等特点,是一种粗、中粒矿石的优良重选设备。近年来,动筛跳汰机代替隔膜跳汰机在黑钨矿山中得到了广泛的应用。荡坪钨矿半山边选厂用动筛隔膜跳汰机取代原丹佛隔膜跳汰机进行粗粒和中粒黑钨矿的选别,作业回收率分别由70%和65%提高到76%和68%,节约用水3.46m³/t。大吉山钨矿选厂根据试验结果,将粗粒跳汰作业原先使用的隔膜跳汰机全部改为动筛跳汰机,使该选厂每年节约用水454万m³,节约用电341万kWh,大大降低了选矿成本。

  跳汰选矿法在粗粒黑钨矿选矿流程中居主要地位。同隔膜跳汰机相比,动筛跳汰机由于入选上限粒度大、分选精度高、耗能较少、自动化程度高等优点,受到选矿界的普遍关注。推广应用动筛跳汰机来代替隔膜跳汰机,很大程度上提高了重选厂的经济效益。

  摇床是最古老的重选设备,在我国黑钨选厂已经沿用了60多年。摇床选矿是在一个倾斜的宽阔床面上,借助床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的作用进行矿石分选的过程。摇床选别是重选厂的主要作业,具有富集比大、能直接丢尾、可以同时得到多个产品等优点。除此之外,矿物在摇床上分带明显,有利于观察、调节和接取产品。据统计,黑钨的重选过程中,有30%~70%的精矿是通过摇床选别得到的。但是摇床处理量小,使用台数多,占地面积大,水耗和电耗也较高。钨矿选厂重选时一般采用多级摇床流程,这种流程比较复杂,耗水量大,溢流浓度较低。

  近年来,以更合适的设备取代摇床为大家所关注。福建宁化行洛坑钨矿采用螺旋溜槽—摇床流程代替单一的摇床流程进行粗选,结果表明:螺旋溜槽—摇床流程所得精矿的品位高于单一摇床流程精矿的品位,而总回收率相近,可在很大程度上降低重选成本,提高经济效益。螺旋溜槽是一种矿砂分选重选设备,分选原理是矿浆流沿垂直的中心轴向下作螺旋运动,在重力和离心力的作用下使矿石按密度和粒度分层和分带,从而达到分离的目的。螺旋溜槽具有结构简单、单台设备占地面积小、无传动部件、处理量大、耗电耗水量相对较小等一系列优点,另外分选过程兼有分级和脱泥作用,是一种重选丢尾的好设备。其有效回收粒级下限与摇床相同,也是30μm。近年来,螺旋溜槽在很多钨矿山得到了广泛的应用。福建宁化行洛坑钨矿用螺旋溜槽对 -0.7+0.2mm粒级进行粗粒粗选,丢弃的尾矿产率达74.07%,含钨只有0.05%,丢尾效果十分显著。赣州有色冶金研究所熊新兴在对江西某贫细杂钨、钽、铌、铍矿石的实验室选矿试验中发现,螺旋溜槽的粗选指标与摇床相近,之后在选矿厂采用螺旋溜槽代替摇床进行粗选段的扩大试验,取得了较好的选矿指标,预计转化为生产后每年可节约成本约60万元。同摇床相比,螺旋溜槽本身不需动力,占用厂房面积小,节省了能耗和投资,且粗选指标与摇床相近,所以,螺旋溜槽用于钨矿重选流程中,在经济上比摇床优越。上述实例都说明应用螺旋溜槽的经济效益是十分可观的,值得推广。

  黑钨矿性脆,在采选过程中容易产生钨细泥(-0.074mm粒级)。钨细泥有原生细泥和次生细泥两种,选矿厂破碎系统碎矿和洗矿产生的细泥为原生细泥,磨矿系统磨矿产生的细泥为次生细泥。钨细泥采用重选法回收难度大,回收率低。因此,强化细粒黑钨矿的回收是提高钨选矿经济指标的关键。随着科技进步,细粒级黑钨矿处理工艺被不断改进和完善,许多选厂都采用了重、磁、浮多种选矿方法相结合的联合工艺流程,使精矿品位和回收率逐渐得到了提高。

  全摇床流程就是使用单一摇床对钨细泥进行回收。细泥经过浓缩后用摇床选别,获得的精矿即为细泥精矿。早期很多矿山为了降低成本,都采用全摇床流程。有的矿山为了提高精矿品位,将获得的细泥精矿用摇床进行再次精选。但是,这种流程获得的钨精矿回收率普遍偏低。单一摇床细泥回收工艺的优点是简单可靠,成本较低。但是摇床对小于37μm的细泥几乎不能回收,从而导致全摇床工艺获得的钨精矿回收率偏低,平均只有27%~35%,严重影响矿山企业的经济效益。目前很多钨矿选厂都已停止使用该工艺。

  黑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,浮选法正逐渐在黑钨细泥处理方面得到越来越多的应用。黑钨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、膦酸、胂酸等。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,而膦酸、胂酸类捕收剂本身有毒性,所以都没有得到推广。近年来,各种羟肟酸如水杨羟肟酸、萘羟肟酸、苯甲羟肟酸等螯合捕收剂的应用取得了很好的成效。高玉德用以苯甲羟肟酸为主的混合捕收剂BH处理柿竹园矿黑钨细泥,对于含WO3 1.7%~2.0%的给矿,获得了浮选精矿WO3品位为66.04%、回收率为81.41%的实验室试验结果和浮选精矿WO3品位为52.74%、回收率为68.07%的工业试验结果。朱一民等以萘羟肟酸为捕收剂、硝酸铅为活化剂、水玻璃为抑制剂、硫酸为pH调整剂,采用1粗1扫1精闭路流程对某 -10μm粒级占30%、品位为1.34%的黑钨细泥进行浮选,获得了精矿钨品位为19.91%、回收率为87.17%的试验指标。浮选法在黑钨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,浮选法正逐渐成为黑钨细泥的主要回收手段。

  随着时代的发展,单一的全摇床工艺已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—摇床—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%~60%。下垄钨矿和盘古山钨矿都曾采用这种工艺处理钨细泥。同全摇床工艺相比,分级—摇床—离心选矿机工艺强化了-0.037mm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黑钨矿。江西某大型钨矿日产-0.074mm含量大于90%、品位为0.13%~0.5%的钨细泥400~500t,邓丽红、周晓彤等采用重选预富集—浮选—重选工艺对该细泥进行选别,小型试验指标为钨精矿WO3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。

  黑钨矿具有弱磁性,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、羟肟酸、水玻璃等药剂进行精选。该工艺可获得品位较高(WO3≥50%)的细泥精矿,回收率可达54%~65%。近年来,强磁选—浮选工艺在许多钨选厂得到了广泛的应用。漂塘钨矿大龙山选厂通过试验,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—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WO3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—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—离心选矿机—浮选(强磁选)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。目前只有铁山垅钨矿杨坑山选厂采用这种流程处理钨细泥。2006年,该选厂钨细泥精矿作业回收率达到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。

  我国钨资源的开发和利用以黑钨矿为主,一般采用粗粒级和细泥分别处理的工艺流程进行选矿。粗粒级黑钨矿最主要的选别手段是重选,主要包括摇床选矿、跳汰选矿和螺旋溜槽选矿,其中跳汰早收、摇床精选是重选的核心。几十年来,粗粒级黑钨重选的流程结构没有太大的变化,但一些节能高效重选设备的发展在很大程度上提高了钨矿山的经济效益。因此,研究开发新型的重选设备是今后的发展方向。黑钨细泥都是采取集中归队后另行处理的方法进行回收。过去大多采用重选方法,但是回收率偏低。随着选矿技术的发展,钨细泥处理工艺被不断优化,目前,重、磁、浮等多种方法相结合的联合工艺流程已成熟应用于很多矿山。今后努力的方向是研发针对钨细泥浮选的高效捕收剂以及高效回收钨细泥的新型设备。另外,在钨细泥回收的研究中,还出现了一些如载体浮选、选择性絮凝浮选等比较有前景的分选工艺。但是这些新工艺还只是停留在实验室阶段,要使其应用在生产实践中,还需进行更深入广泛的研究。随着钨资源的逐渐减少,我国钨矿业将面临新一轮的挑战。为了提高钨矿山的综合效益和促进我国钨资源的可持续发展,开发和应用更多的贫、细、杂钨矿已成为未来的重任。