孟祥松，劉源超，孫　偉，韓海生

（中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長沙 410083）

湖南某白鎢粗精礦加溫精選試驗(yàn)研究

孟祥松，劉源超，孫偉，韓海生

（中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長沙 410083）

對品位為5.36%的某白鎢粗精礦進(jìn)行了加溫精選試驗(yàn)研究，系統(tǒng)考察了各藥劑用量對精礦品位和回收率的影響，研究發(fā)現(xiàn)Na2S對提高精礦品位和回收率起到關(guān)鍵作用，并對Na2S的作用機(jī)理進(jìn)行了分析，認(rèn)為Na2S在礦漿中的優(yōu)勢組分是HS-，HS-能排斥吸附在螢石、方解石等脈石礦物表面的捕收劑，促進(jìn)脂肪酸GYR在脈石礦物表面的解析，從而達(dá)到脫藥的目的；同時(shí)Na2S水解時(shí)產(chǎn)生的S2-可與游離的多價(jià)金屬離子生成不溶物沉淀，從而消除礦漿中Pb2+對非目的礦物的活化，提高白鎢精選效率。試驗(yàn)最終確定在GYR用量為1.5 kg/t，Na2S用量為8 kg/t，NaOH用量為2 kg/t，水玻璃用量為90 kg/t的藥劑條件下，經(jīng)過一粗一掃三精的閉路試驗(yàn)，取得了鎢精礦產(chǎn)率為6.63%，WO3品位為66.51%，回收率為83.25%的選礦指標(biāo)。

白鎢礦；加溫精選；硫化鈉

白鎢礦與螢石、方解石同屬含鈣礦物，在堿性介質(zhì)中，它們的浮游性十分相似，因而造成白鎢-方解石-螢石型礦石浮選分離困難[1-2]。白鎢粗精礦的精選是白鎢浮選的關(guān)鍵，目前國內(nèi)外對白鎢粗精礦精選普遍采用加溫浮選法[3-5]和常溫浮選法[6]。加溫浮選法即“彼德洛夫法”，是將粗精礦濃縮后添加大量水玻璃在高溫條件下長時(shí)間強(qiáng)烈攪拌，再脫藥浮選，利用不同礦物表面吸附的藥膜解析速度的不同，以達(dá)到白鎢礦與脈石浮選分離的目的。按礦石類型分，白鎢礦可分為白鎢-石英（或硅酸鹽礦物）型、白鎢-方解石-螢石（或重晶石）型兩大類。白鎢精選的常溫法在以石英為主的夕卡巖型白鎢礦礦山中得到廣泛應(yīng)用，國內(nèi)大部分白鎢-方解石-螢石型礦石采用加溫精選。加溫精選雖然選礦成本較高，但對礦石適應(yīng)性較強(qiáng)，選別指標(biāo)較高，生產(chǎn)過程較穩(wěn)定，便于操作，因此研究各因素對加溫精選選礦指標(biāo)的影響，仍具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

文章對湖南某白鎢粗精礦進(jìn)行了加溫精選試驗(yàn)研究，并對Na2S在加溫精選中的作用機(jī)理進(jìn)行了分析。

1　試樣及試驗(yàn)方法

1.1試樣

試驗(yàn)礦物取自湖南某鎢礦山，原礦多元素分析結(jié)果見表1。主要金屬礦物為白鎢礦、黑鎢礦、輝鉍礦、自然鉍、輝鉬礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、錫石等；非金屬礦物有螢石、石榴子石、方解石、輝石、石英、長石等。原礦經(jīng)過浮鉬、鉍脫硫及鎢粗選試驗(yàn)，得到黑白鎢混合精礦，其中鎢粗選試驗(yàn)采用GY法[7]，一粗三掃三精流程。黑白鎢混浮粗精礦經(jīng)強(qiáng)磁分選機(jī)[8]分離后得到白鎢粗精礦，白鎢粗精礦含WO35.36%，脈石礦物以螢石、方解石、石英、長石和石榴子石為主，其中螢石22.74%，方解石16.26%。

表1　原礦多元素分析結(jié)果　w/%Tab.1　Analysis resultsof oreelements

1.2試驗(yàn)儀器和試劑

試驗(yàn)主要儀器設(shè)備包括浮選機(jī)（XFG型掛槽式浮選機(jī)）、攪拌器（GZ型）、電爐、溫度計(jì)、燒杯、秒表等。

試驗(yàn)試劑有脂肪酸類捕收劑GYR、Na2S、NaOH、水玻璃，均為工業(yè)級。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1加溫試驗(yàn)

取一定量的白鎢粗精礦裝在500mL的燒杯中，控制礦漿濃度為55%，將燒杯置于電爐上，同時(shí)用攪拌器攪拌，往燒杯中依次加入一定量GYR，Na2S，NaOH。然后打開電爐開始加熱，用溫度計(jì)測量溫度，當(dāng)?shù)V漿溫度達(dá)到95℃時(shí)，加入一定量水玻璃，同時(shí)用秒表記錄時(shí)間，將溫度控制在90℃以上，保溫1 h。

1.3.2浮選試驗(yàn)

將加溫完成的礦漿冷卻至室溫后，置于浮選槽中，用浮選機(jī)充氣浮選，試驗(yàn)流程見圖1。

圖1　白鎢粗精礦加溫精選試驗(yàn)流程Fig.1　Test flowsheetofheatingconcentration ofa scheelite rough concentrate

2　試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1脫藥精選試驗(yàn)

采用傳統(tǒng)的“彼德洛夫法”，白鎢粗精礦在加溫時(shí)只添加GYR和水玻璃兩種藥劑，加溫完成后，將礦漿稀釋脫藥后浮選。試驗(yàn)流程圖見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2　脫藥精選試驗(yàn)結(jié)果Tab.2　Testing resu ltsof cleaningw ith reagent removal

由表2可知，脫藥精選試驗(yàn)結(jié)果很不理想，精礦品位很低，只有8.03%，而跑尾很高，為4.69%，接近給礦品位4.8%，由此可見，該種藥劑條件下的脫藥精選試驗(yàn)浮選效率不高。

2.2不脫藥精選試驗(yàn)

增加了NaOH和Na2S兩種藥劑，探索了不脫藥的精選試驗(yàn)，針對4種藥劑進(jìn)行了藥劑用量的條件試驗(yàn)。

2.2.1GYR用量試驗(yàn)

GYR是一種脂肪酸類的捕收劑，采用一道粗選，試驗(yàn)流程見圖1，其他藥劑用量為：Na2S 5 kg/t，NaOH 1 kg/t，水玻璃60 kg/t，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3　GYR用量試驗(yàn)結(jié)果Tab.3　Testing resultsof GYR dosage

由表3可知，隨著GYR用量由0.5 kg/t增加至2 kg/t，精礦產(chǎn)率依次增大，由52.77%增至90.32%；鎢精礦品位先增大后降低；精礦回收率依次增大，由50.03%增至97.12%。綜合考慮精礦品位和回收率，確定GYR用量為1.5 kg/t。

2.2.2水玻璃用量試驗(yàn)

“彼德洛夫法”加溫精選工藝主要是通過大量水玻璃來實(shí)現(xiàn)藥劑在礦物表面的解析，根據(jù)藥劑在礦物表面解析速度差異實(shí)現(xiàn)白鎢礦與脈石礦物的高效分離，因此水玻璃對于白鎢礦的加溫精選至關(guān)重要?？紤]到GYR用量試驗(yàn)中，在GYR用量為1.5 kg/t時(shí)，精礦產(chǎn)率較大，因此水玻璃用量應(yīng)加大。固定其他藥劑用量不變，分別為：GYR1.5kg/t，Na2S 5 kg/t，NaOH 2 kg/t，改變水玻璃用量進(jìn)行條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖1，結(jié)果如表4所示。

表4　水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果Tab.4　Testing resultsofwater glassdosage

由表4可以看出，隨著水玻璃用量由80 kg/t增至95 kg/t，鎢精礦WO3品位大幅上升，由22.50%升至52.32%，而WO3回收率降低，由80.52%降至59.84%。綜合考慮WO3品位和回收率，確定水玻璃用量為90 kg/t。

2.2.3NaOH用量試驗(yàn)

白鎢粗精礦加溫精選試驗(yàn)中加入適量NaOH，不但可以調(diào)節(jié)礦漿的pH，加強(qiáng)對含硫礦物的抑制，還可以促進(jìn)水玻璃的水解，增加其抑制作用的選擇性，改善白鎢礦的浮選效果[9-10]。固定其他藥劑用量不變，分別為：GYR 1.5 kg/t，Na2S5 kg/t，水玻璃90 kg/t，改變NaOH用量進(jìn)行條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖1，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

由表5可以看出，隨著NaOH用量由1 kg/t逐漸增至3 kg/t，鎢精礦WO3品位大幅上升，由22.43%升至52.29%，而WO3回收率降低，由77.54%降至57.00%。綜合考慮WO3品位和回收率，確定NaOH用量為2 kg/t。

表5　NaOH用量試驗(yàn)結(jié)果Tab.5　Testing resultsof NaOH dosage

2.2.4Na2S用量試驗(yàn)

固定其他藥劑用量不變，分別為：GYR 1.5 kg/t，NaOH 2 kg/t，水玻璃90 kg/t，改變Na2S用量進(jìn)行條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖1，Na2S用量試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6　Na2S用量試驗(yàn)結(jié)果Tab.6　Testing resultsof Na2Sdosage

由表6可以看出，隨著Na2S用量由5 kg/t增至10 kg/t，鎢精礦WO3品位大幅上升，由50.67%升至67.97%，且WO3回收率提高，由63.31%升至75.94%?？梢奛a2S對提高精礦WO3品位和回收率起到關(guān)鍵作用，綜合考慮WO3品位和回收率，確定Na2S用量為8 kg/t。

2.2.5Na2S作用機(jī)理分析

工業(yè)用硫化鈉（Na2S·9H2O）是紫紅色片狀固體，易發(fā)生水解反應(yīng)使溶液呈強(qiáng)堿性，反應(yīng)式為[11-13]：

由反應(yīng)式（1）、（2）、（3）可見，硫化鈉水溶液中含有S2-、HS-、OH-、Na+及H2S分子等，其中HS-及S2-離子是Na2S用作脫藥劑和抑制劑的有效成分，它們在溶液中的濃度與溶液中的pH值有關(guān)。pH值在1~7范圍內(nèi)是H2S占優(yōu)勢，pH值在7~13.7范圍內(nèi)是HS-占優(yōu)勢，當(dāng)硫化鈉用量一定時(shí)，pH值越高，溶液中S2-濃度越大。Na2S溶液組分的Φ-pH圖見圖2。

圖2　Na2S溶液組分的Φ-pH圖Fig.2　Φ-pH diagram of Na2Ssolution components

在白鎢粗精礦加溫精選中，起主要作用的捕收劑是GYR，GYR不僅對白鎢礦有捕收作用，對螢石、方解石等含鈣脈石同樣有捕收作用。加溫精選過程中，加入Na2S在高pH礦漿中，主要的水解組分是HS-和S2-，HS-和S2-能排斥吸附在螢石、方解石等脈石礦物表面的捕收劑，促進(jìn)脂肪酸GYR在脈石礦物表面的解析，從而達(dá)到脫藥的目的。

Na2S水解產(chǎn)生的S2-，能與礦漿中游離的多價(jià)金屬離子生成不溶物沉淀，可降低這些離子在礦漿中的濃度，降低對白鎢浮選的影響。如當(dāng)?shù)V漿中Pb2+濃度降低時(shí)，Pb2+對其他含鈣礦物及脈石礦物的活化作用降低，使脈石礦物得到抑制不易上浮，有助于白鎢礦的浮選分離。

2.3加溫精選閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，最終確定在GYR用量為1.5 kg/t，Na2S用量為8 kg/t，NaOH用量為2 kg/t，水玻璃用量為90 kg/t的藥劑條件下，進(jìn)行了一粗一掃三精的閉路試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

由表7可以看出，經(jīng)過一粗一掃三精的閉路試驗(yàn)，取得了鎢精礦產(chǎn)率為6.63%，WO3品位為66.51%，回收率為83.25%的選礦指標(biāo)。

圖3　白鎢粗精礦加溫精選閉路試驗(yàn)流程Fig.3　Closed-circuit test flowsheetof heating concentration of a scheelite rough concentrate

表7　白鎢粗精礦加溫精選閉路試驗(yàn)結(jié)果　%Tab.7　Closed-circuit test resultof heating concentration of a scheelite rough concentrate

3　結(jié)論

（1）對品位為5.36%的某白鎢粗精礦進(jìn)行了加溫精選，經(jīng)過一粗一掃三精的閉路試驗(yàn)，取得了鎢精礦產(chǎn)率為6.63%，WO3品位為66.51%，回收率為83.25%的選礦指標(biāo)。

（2）在加溫精選中，發(fā)現(xiàn)Na2S對提高精礦WO3品位和回收率起到關(guān)鍵作用。Na2S作用機(jī)理是Na2S在礦漿中的優(yōu)勢組分是HS-，HS-能排斥吸附在螢石、方解石等脈石礦物表面的捕收劑，促進(jìn)脂肪酸GYR在脈石礦物表面的解析，從而達(dá)到脫藥的目的；同時(shí)Na2S水解時(shí)產(chǎn)生的S2-可與游離的多價(jià)金屬離子生成不溶物沉淀，從而消除礦漿中Pb2+對非目的礦物的活化，提高白鎢精選效率。

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ExperimentalStudy on Heating Concentration ofa ScheeliteRough Concentrate in Hunan

MENGXiang-song,LIUYuan-chao,SUNWei,HANHai-sheng

(SchoolofMineralsProcessingand Bioengineering,CentralSouth University,Changsha 410083,Hunan,China)

The effect of several reagents dosage on concentrate grade and recovery in heating concentration of a scheelite rough concentrate which contained 5.36%WO3was investigated.It found that Na2S played a key role in improving the concentrategradeand recovery,and theactionmechanism ofNa2Swasanalyzed.Itwasconcluded that HS-is the dominant component of Na2S in the pulp by excluding the collectors absorbed on gangueminerals like fluorite and calcite and promoting the removalof fatty acid GYR in the ganguemineral surface,so as to achieve the purpose of reagent removal.At the same time,insoluble precipitate could be formed by S2-produced by Na2S hydrolysis with free polyvalentmetal ions,to remove activated Pb2+on non-objective minerals in the pulp and improve the clean efficiency ofscheelite.Ultimately determined when the dosage ofGYR 1.5 kg/t,Na2Sdosage 8 kg/t, NaOH dosage 2 kg/t,water glass dosage 90 kg/t,through the closed-circuit test of one roughing-one scavengingthree cleaning flotation,the scheelite concentrate yield of6.63%with theWO3grade of66.51%and the recovery of 83.25%wasobtained.

scheelite;heating concentration;sodium sulfide

10.3969/j.issn.1009－0622.2015.04.007

TD954

A

2015-07-31

高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃（B14034）；中南大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（2015zzts265）

孟祥松（1990-），男，山東聊城人，碩士研究生，主要從事礦物浮選研究工作。

孫偉（1973-），男，河北邯鄲人，博士，教授，主要從事礦物浮選，選礦藥劑設(shè)計(jì)開發(fā)，選礦廢水處理及復(fù)雜難選礦物分離研究工作。