蔣 英，梁冬云，李 波

（1.廣東省資源綜合利用研究所，廣東 廣州510650；2.稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東 廣州510650；3.廣東省礦產(chǎn)資源開發(fā)和綜合利用重點實驗室，廣東 廣州510650）

鎢是一種非常重要的稀有礦產(chǎn)資源，因具有高熔點、高硬度、耐磨和耐腐蝕等優(yōu)良特性而被廣泛地應(yīng)用于軍工、電子、航空航天、機械、石油等重要工業(yè)領(lǐng)域。隨著世界信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，鎢的戰(zhàn)略作用越發(fā)突出，是世界各國戰(zhàn)略性資源的重要儲備。鎢礦在全世界范圍內(nèi)分布廣泛，但各國資源分布不均衡。我國鎢礦資源豐富，儲量和產(chǎn)量均居世界第一，主要分布于湖南、江西、河南、廣東等地。但隨著鎢礦資源的不斷開采，鎢儲量消耗速度加快，我國的鎢礦資源優(yōu)勢逐漸減弱[1-3]。因此，為經(jīng)濟合理地開發(fā)鎢礦資源，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源綜合利用，以湖南某低品位鎢礦原礦為研究對象，從工藝礦物學(xué)角度對該礦的化學(xué)成分、礦物組成、主要載鎢礦物的嵌布特征和解離度以及鎢在礦石中的賦存狀態(tài)等工藝礦物學(xué)參數(shù)進行了詳細地研究[4-8]，從而優(yōu)化鎢的選礦工藝方案，最大程度回收礦石中的鎢。

1 試驗部分

樣品取自湖南某鎢多金屬礦床，該礦床屬于巖漿期后熱液交代充填型大型脈狀礦床，是南嶺成礦帶的一個重要組成單元[9-10]。所取的樣品經(jīng)混勻、縮分后制成試驗樣品備用。多元素分析、物相分析、礦物含量自動檢測、礦物嵌布狀態(tài)、礦物能譜分析以及礦物磁性分析均在廣東省資源綜合利用研究所完成。多元素化學(xué)分析樣品研磨至0.074 mm以下，MLA礦物自動檢測樣分為+0.1 mm、-0.1 mm+0.04 mm、-0.04 mm+0.02 mm、-0.02 mm四級后制成環(huán)氧樹脂光片，單礦物分析在0.043 mm粒級以下完成最后提純，選取-0.074 mm+0.043 mm粒級產(chǎn)品進行磁性分析。

礦物含量自動檢測、礦物嵌布狀態(tài)及礦物能譜分析采用美國FEI礦物自動分析儀MLA 650系統(tǒng)，該系統(tǒng)聯(lián)合FEI Quanta 650掃描電鏡、Bruker XFlash 5010能譜儀以及MLA軟件3.1版本進行分析。工作條件：加速電壓20 kV，工作距離10 mm，高真空模式，時間常數(shù)6.4 s。樣品多元素分析中Fe采用容量法，S采用碳硫分析儀，其余元素采用火焰原子吸收分光光度計，工作條件：燈絲電流3 mA，燃燒器高度5～8 mm，空氣壓力0.3 MPa，乙炔壓力0.09 MPa，空氣流量7 min·L-1，乙炔流量1 min·L-1。磁性分析采用WCF-3電磁分選儀，通過控制磁場強度對樣品進行分離。

2 分析結(jié)果與討論

2.1 礦石化學(xué)成分與礦物組成

原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果見表1。結(jié)果表明，該礦石中主要有價金屬為鎢，WO3含量為0.34 %，超出一般工業(yè)要求，含少量銀。

原礦鎢物相分析結(jié)果見表2。由表2可以看出，原礦中鎢主要為白鎢礦，其WO3分布率為79.67%；黑鎢礦次之，其WO3分布率為10.93%；褐鐵礦中WO3分布率為6.61%；含極少量鎢華。

表1 原礦多元素分析結(jié)果 w/%Tab.1 Multi-element analysis results of raw ore

表2 原礦鎢物相分析結(jié)果 %Tab.2 Tungsten phase analysis results of raw ore

MLA測定的原礦礦物組成結(jié)果見表3。從表3可知，原礦中鎢礦物以白鎢礦為主，其次為黑鎢礦；金屬硫化物種類多，但含量低，以黃鐵礦為主，含極少量磁黃鐵礦、毒砂、黃銅礦等；極微量銀以硫鉍鉛銀礦形式產(chǎn)出。脈石礦物主要有石英、絹云母、電氣石、綠泥石、黑云母等，其中磁性脈石——絹云母、黑云母、綠泥石、電氣石等約占36%，非磁性脈石——石英、長石、螢石等約占60%。石英與絹云母礦物含量很高，分別約占原礦的57%和20%。

表3 原礦礦物定量分析結(jié)果 %Tab.3 Mineral composition of raw ore

2.2 主要含鎢礦物嵌布特征與單體解離度

2.2.1 主要含鎢礦物嵌布特征

（1）白鎢礦CaWO4

礦石中大多數(shù)白鎢礦一般具有自形粒狀結(jié)構(gòu)，少數(shù)半自形粒狀結(jié)構(gòu)，主要嵌布于礦體中的石英脈與蝕變礦物絹云母中。顯微鏡下可見白鎢礦主要有三種嵌布形式：大多數(shù)白鎢礦呈較粗大的自形-半自形晶嵌布于石英中（圖1（a）），此為白鎢礦的主要嵌布形式；部分白鎢礦交代黑鎢礦，白鎢礦包含殘余的黑鎢礦，形成“灰鎢礦”顆粒（圖1（b））；部分白鎢礦呈細小不規(guī)則狀嵌布于脈石礦物中或被后期脈石礦物交代，呈不規(guī)則狀分布于絹云母等脈石礦物中，但往往保留白鎢礦原始晶形。

掃描電鏡能譜儀測定白鎢礦化學(xué)成分結(jié)果顯示，白鎢礦平均含WO3為80.16%，普遍含有少量鐵，個別白鎢礦含錳。白鎢礦單礦物分析WO3為79.44%，與能譜微區(qū)分析結(jié)果基本一致。

（2）黑鎢礦（MnFe）WO4

礦石中黑鎢礦含量極少，僅在少數(shù)礦塊中見到，主要呈他形不規(guī)則狀結(jié)構(gòu)，少數(shù)自形板狀結(jié)構(gòu)，嵌布于礦體中的石英脈與蝕變礦物絹云母中。其嵌布粒度大小不均，主要有三種嵌布形式：大多數(shù)黑鎢礦主要呈細小他形不規(guī)則狀嵌布于石英和云母等脈石中（圖2（a））；少量黑鎢礦呈較粗大的半自形板狀晶分布于石英中（圖2（b））；部分黑鎢礦被白鎢礦交代，形成“灰鎢礦”顆粒（圖1（b））。

圖1 白鎢礦顯微嵌布特征Fig.1 Microscopic dissemination characteristics of scheelite

圖2 黑鎢礦顯微嵌布特征Fig.2 Microscopic dissemination characteristics of wolframite

采用掃描電鏡能譜儀對黑鎢礦進行微區(qū)化學(xué)成分檢測，結(jié)果顯示，該黑鎢礦的平均化學(xué)成分為WO376.21%，MnO 8.4%，F(xiàn)eO 15.27%，含有少量的鈣與鈦。黑鎢礦單礦物分析WO3為73.22%。部分黑鎢礦發(fā)生氧化蝕變，導(dǎo)致這部分黑鎢礦浮選回收效果不理想。

（3）褐鐵礦FeO（OH）·nH2O

褐鐵礦粒度粗細不均，主要呈不規(guī)則狀嵌布于脈石中，部分因交代黃鐵礦而保留黃鐵礦晶形，另有少量褐鐵礦呈膠狀分布。采用掃描電鏡能譜儀對褐鐵礦進行微區(qū)化學(xué)成分檢測，結(jié)果顯示，該褐鐵礦平均Fe2O3為83.74 %，普遍含鎢，含鎢量不等，平均WO3為3.67%。褐鐵礦單礦物分析WO3為3.37%。

2.2.2 主要含鎢礦物嵌布粒度

圖3 主要含鎢礦物的嵌布粒度分布圖Fig.3 Distribution diagram of embedded grain size of main tungsten-containing minerals

顯微鏡下測定原礦中白鎢礦和黑鎢礦嵌布粒度結(jié)果見圖3。由圖3可以看出，原礦中白鎢礦嵌布粒度較粗，主要分布于0.02～0.64 mm的粒級范圍內(nèi)，屬于適宜浮選回收粒度范圍。黑鎢礦嵌布粒度比白鎢礦細，主要分布于0.32 mm以下粒級，其中小于0.01 mm的難選粒級占有率為15.2%，屬于細至微粒不均勻嵌布類型。

2.2.3 主要含鎢礦物解離度

采用顯微鏡對原礦在不同磨礦細度下，白鎢礦和黑鎢礦的解離度進行了測定，結(jié)果見圖4。結(jié)果表明，白鎢礦具有良好的解離度，在磨礦細度-0.074 mm占56.32%時已達93.56%；而黑鎢礦由于粒度粗細不均，且與石英、絹云母等脈石礦物緊密連生，解離度稍差，當磨礦細度-0.074 mm占66.88%時，黑鎢礦可達到良好解離，解離度可達92.05%。

圖4 不同磨礦細度下主要含鎢礦物的解離度Fig.4 Dissociation degree of main tungsten-containing minerals under different grinding fineness

2.3 礦物磁性分析

為查明本礦石中礦物磁性分布及與鎢的關(guān)系，選取樣品中-0.074 mm+0.043 mm粒級產(chǎn)品進行磁性分析，各磁性段產(chǎn)品中鎢品位分布和礦物組成見表4。

從表4可知，由于礦石中鎢主要賦存于白鎢礦和黑鎢礦中，受載體礦物白鎢礦和黑鎢礦的磁性制約，原礦的鎢主要富集于非磁產(chǎn)品和480 mT磁性段產(chǎn)品中。白鎢礦主要富集于非磁產(chǎn)品中，該產(chǎn)品產(chǎn)率最高，為62.52%，其WO3含量為0.51%，WO3占有率為75.49%；黑鎢礦主要富集于480 mT磁性段產(chǎn)品中，該磁性段產(chǎn)率僅為3.34 %，WO3含量高達2.08%，WO3占有率為16.45%。

表4 各磁性段礦物組成和鎢含量分布Tab.4 Mineral composition and tungsten content distribution of each magnetic segment

通過磁選富集，可分別獲得品位為2.08%、0.51%，回收率為16%、76%的黑白鎢粗精礦。

2.4 鎢在礦石中的賦存狀態(tài)

根據(jù)原礦礦物組成和單礦物分析結(jié)果，做出鎢在礦石中的平衡分配如表5所示。從表5可知，以白鎢礦礦物形式存在的鎢占原礦總鎢的77.74 %，以黑鎢礦礦物形式存在的鎢占原礦總鎢的10.50%，分散于褐鐵礦中鎢占原礦總鎢的4.84%，分散于黃鐵礦中鎢占原礦總鎢的0.24%，分散于絹云母、電氣石、黑云母、綠泥石等磁性脈石礦物中的鎢占原礦總鎢的3.34%，分散于石英、螢石、方解石等非磁性脈石礦物中的鎢占原礦總鎢的3.33%。白鎢礦的理論回收率約為78%，黑鎢礦的理論回收率約為11%。

表5 鎢在礦物中的平衡分配 %Tab.5 Balanced distribution of tungsten in minerals

2.5 工藝礦物學(xué)研究的指導(dǎo)意義

工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明，原礦中存在有價金屬鎢，從原礦中分離黑鎢礦與白鎢礦，可獲得理論回收率為10.50%和77.74%的黑白鎢精礦。磁性分析結(jié)果表明，目的礦物黑鎢礦和白鎢礦分別在480 mT磁性段和非磁產(chǎn)品中富集明顯，因此在選礦流程制定過程中，可考慮采用高梯度磁選分離預(yù)先富集黑鎢礦和白鎢礦。對于磁性產(chǎn)品，由于其中雜質(zhì)礦物主要為云母類礦物，其次為電氣石與綠泥石等磁性脈石礦物，而重選是分離黑鎢礦與云母、綠泥石等礦物的有效方法，因此考慮對預(yù)磁選的磁性產(chǎn)品進行重選分離，將云母、綠泥石等礦物作為重選尾礦分離出去。而對于非磁產(chǎn)品，由于鎢主要賦存于白鎢礦中，可采用浮選法富集白鎢礦得到鎢浮選精礦。

根據(jù)原礦中目的礦物的可浮性特征、磁性特征及其與脈石礦物的比重差異，選礦小型試驗采用“磁選-重選-浮選”的選礦工藝流程（見圖5），即通過高梯度磁選預(yù)先分離黑鎢礦與白鎢礦得到磁性產(chǎn)品和非磁產(chǎn)品，對于磁性產(chǎn)品，采用螺旋溜槽與搖床重選得到黑鎢精礦與重選尾礦；對于非磁產(chǎn)品，采用常溫浮選得到白鎢粗精礦和粗選尾礦，進一步對白鎢粗精礦進行加溫精選富集。采用“磁選-重選-浮選”工藝流程試驗，結(jié)果見表6。

圖5 “磁選-重選-浮選”選礦試驗工藝流程Fig.5 Mineral processing flowchart of"magnetic separationgravity separation-flotation"

表6 “磁選-重選-浮選”工藝流程選礦試驗結(jié)果 %Tab.6 Mineral processing test results of"magnetic separationgravity separation-flotation"process

從表6可知，選小型試驗得到的鎢精礦WO3總回收率為79.10%，較好的回收了原礦中的鎢。

3 結(jié)論

（1）該礦石中主要有價金屬為鎢，含鎢礦物主要為白鎢礦和黑鎢礦，褐鐵礦含少量鎢。

（2）礦石中白鎢礦晶形完整，嵌布粒度較粗，主要粒度分布范圍為0.02～0.64 mm，具良好的解離性，預(yù)計通過浮選可獲得較高回收率的白鎢精礦。黑鎢礦嵌布粒度粗細不均，主要分布于0.32 mm以下粒級，其中小于0.01 mm的難選粒級占有率為15.2%，且與石英、絹云母等脈石礦物緊密連生，解離度稍差，可能導(dǎo)致其浮選回收效果不理想。

（3）工藝礦物學(xué)研究表明，以白鎢礦礦物形式存在的鎢占原礦總鎢的77.74%，以黑鎢礦礦物形式存在的中的鎢占原礦總鎢的10.50%。從原礦中分離黑鎢礦與白鎢礦，最終可分別獲得理論品位為73.22%、79.44%，理論回收率為10.50%、77.74%的黑白鎢精礦。

（4）受目的礦物白鎢礦和黑鎢礦的磁性制約，原礦中鎢主要富集于非磁產(chǎn)品和480 mT磁性段產(chǎn)品中。選礦小型試驗表明，采用“磁選-重選-浮選”選礦工藝流程，即預(yù)先磁選，進而分別通過重選獲得黑鎢精礦，浮選獲得白鎢精礦，可較好地回收原礦中的鎢。