李瑞光 胡海祥

(1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,江西 贛州 341000;2.贛南科技學(xué)院,江西 贛州 341000;3.崇義章源鎢業(yè)股份有限公司,江西 贛州 341000)

我國鎢礦資源豐富,主要分布在江西、湖南等地[1]。據(jù)美國地質(zhì)勘探局統(tǒng)計,2016年全球鎢儲量310萬t,其中中國儲量為190萬t,占世界總儲量的61%,同時中國鎢產(chǎn)量占全球的82%[2],為全球提供了大量的鎢金屬。隨著我國工業(yè)急速發(fā)展,鎢礦開采進(jìn)度日益加快,鎢資源趨于貧、細(xì)、雜化[3-5],原礦鎢品位普遍在0.1%～0.8%,且采選尾砂產(chǎn)率一般高達(dá)96%以上,每年排放量約為100萬t,總堆存量高達(dá)1 000多萬t[6]。江西贛南地區(qū)鎢礦資源絕大部分采用重選工藝選別黑白鎢礦,選礦回收率較低,導(dǎo)致選鎢尾砂中存在較多的具有潛在回收價值的金屬,資源浪費(fèi)巨大。

工藝礦物學(xué)是研究礦物微觀構(gòu)造的重要手段,可為后續(xù)礦物的選別工藝提供科學(xué)依據(jù)[7-9]。礦物自動分析儀(MLA)是目前較為先進(jìn)的工藝礦物學(xué)分析儀器,例如有學(xué)者利用 MLA對錫石礦[10]、高硫鐵礦[11]、鉛鋅礦[12]等進(jìn)行系統(tǒng)研究,得出可靠的結(jié)論,為后續(xù)選礦提供了技術(shù)支撐。本文利用礦物自動分析儀(MLA)、掃描電鏡、化學(xué)分析等手段對江西某選鎢排放的尾砂進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究,探究其主要有用成分,為回收尾砂中的有價礦物提供理論依據(jù)。

1 試樣的物質(zhì)組成

1.1 試樣的化學(xué)成分

本研究試樣為江西某微細(xì)選鎢尾砂,化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

表1 試樣化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Analysis results of the chemical composition of the samples %

由表1可知,試樣中主要有價元素為Cu、Mo,含量分別為0.11%、0.014%;WO3含量為0.29%,達(dá)到最低利用工業(yè)品位;主要脈石組分 SiO2含量為67.52%,有害元素Fe含量為5.05%。

為進(jìn)一步探明不同粒級各成分富集情況,對試樣進(jìn)行篩分分析,結(jié)果見表2。

表2 不同粒級各成分分析結(jié)果Table 2 Analysis results of the each chemical composition at different particle size

由表2可知,試樣中-0.038 mm粒級產(chǎn)率為55.28%,-0.075 mm粒級含量達(dá)83.82%,表明該試樣屬于細(xì)粒級含量較高的選鎢尾砂;Cu、WO3主要富集于細(xì)粒級(-0.038 mm)中,占比分別為0.18%和0.49%;Al2O3主要富集于-0.038 mm粒級中;Pb、Zn、Mo含量均偏低。

1.2 試樣的礦物組成

表3為各粒級礦物組成及含量。

表3 試樣的礦物組成及含量Table 3 Mineral composition and its content of the samples %

由表3可知,試樣礦物組成較為復(fù)雜,主要有用礦物為黃銅礦、云母、黑白鎢礦和輝鉬礦,含量分別為0.322%、29.862%、0.365%、0.024%。主要脈石礦物為石英和綠泥石,含量分別為45.445%、6.892%,此外,還含有少量方解石、高嶺石、黃玉、電氣石等。

2 主要礦物嵌布特征

2.1 黃銅礦

黃銅礦是試樣中唯一的銅礦物,也是主要的目的礦物。黃銅礦單晶顆粒外形常呈條狀、角形或其他不規(guī)則形狀(圖1(a))。由化學(xué)成分能譜分析結(jié)果可知,黃銅礦晶格中含有鋁、硅等元素,個別黃銅礦含銀元素;平均化學(xué)成分為 Cu 34.46%、Fe 30.42%、S 34.83%。黃銅礦多呈細(xì)粒(>0.03 mm)塊狀或角礫狀與黃鐵礦、白云母連生(圖1(b)、(d));偶以微粒(<0.01 mm)顆粒狀被石英所包裹(圖1(c))。

圖1 黃銅礦與其他礦物嵌布關(guān)系Fig.1 Distribution relationship of chalcopyrite with other minerals

2.2 白鎢礦

白鎢礦是試樣中主要鎢礦物之一,其單晶顆粒外形常呈致密狀、塊狀或不規(guī)則狀(圖2(a))。由化學(xué)成分能譜分析結(jié)果可知,該白鎢礦含少量鐵,不含鉬;平均化學(xué)組成為WO380.21%,CaO 19.49%。白鎢礦多以微粒(<0.02 mm)不規(guī)則狀包裹于綠泥石、螢石中(圖2(c)、(d));少量以細(xì)粒(>0.07 mm)半殼狀與綠泥石連生(圖2(b))。

圖2 白鎢礦與其他礦物嵌布關(guān)系Fig.2 Distribution relationship of scheelite with other minerals

2.3 黑鎢礦

黑鎢礦是主要鎢礦物之一,試樣中黑鎢礦單晶顆粒常呈三角狀、半自形或它形粒狀(圖3(a))。由化學(xué)成分能譜分析結(jié)果可知,該黑鎢礦鐵與錳含量變化不大,鐵含量稍高于錳,部分黑鎢礦含少量鈮。黑鎢礦平均化學(xué)組成為WO375.76%,FeO13.30%,MnO 10.47%。黑鎢礦常見以微粒(<0.02 mm)浸染狀被方解石、石英所包裹(圖 3(c)、(d));罕見細(xì)粒(>0.06 mm)似層狀與白云母連生(圖3(b))。

圖3 黑鎢礦與其他礦物嵌布關(guān)系Fig.3 Distribution relationship of wolframite with other minerals

2.4 云 母

云母是試樣中主要目的礦物之一,其含量較多,以白云母為主,黑云母為輔,此外還伴有微量金云母、珍珠云母。由化學(xué)成分能譜分析結(jié)果可知,白云母普遍含有數(shù)量不等的鐵、鎂、鈉和鈦等元素,其中鐵含量較高,平均FeO 6.40%;黑云母中含有錳、鈦等元素。試樣中白云母、黑云母主要以板狀或短柱狀產(chǎn)出,橫切面多為六邊形,集合體為鱗片狀,其單體大部分呈葉片狀形式存在(圖4(a)、(c));少量細(xì)粒(>0.07 mm)黑白云母與石英、綠泥石等礦物連生(圖4(b)、(d))。

圖4 云母與其他礦物嵌布關(guān)系Fig.4 Distribution relationship of muscovite with other minerals

2.5 輝鉬礦

輝鉬礦是試樣中硫化礦之一,其單體呈鱗片狀、板狀,有時可見完整的六方片狀輝鉬礦(圖5(a))。由化學(xué)成分能譜分析結(jié)果可知,該輝鉬礦含少量鋁、硅、鐵等雜質(zhì),平均化學(xué)組成為 Mo 59.56%,S 40.07%。試樣中輝鉬礦多以脈狀及網(wǎng)狀產(chǎn)出,粒度偏細(xì)(>0.02 mm),常包裹于綠泥石或石英中(圖5(b)、(c))。

圖5 輝鉬礦與其他礦物嵌布關(guān)系Fig.5 Distribution relationship of molybdenite with other minerals

3 推薦選礦工藝

根據(jù)工藝礦物學(xué)研究結(jié)論,黃銅礦嵌布粒度較細(xì),屬于細(xì)-微不等粒嵌布,常與黃鐵礦、白云母連生,易磨礦解離;白云母在各粒級分布均勻且常以單體存在,少量以連生體形式存在,經(jīng)預(yù)先篩分可除去部分極細(xì)顆粒。對上述兩種典型具有回收價值的礦物進(jìn)行選礦探索研究,發(fā)現(xiàn)采用1粗3精1掃的浮選工藝流程可得到品位較高的銅精礦(Cu品位為21%);經(jīng)預(yù)先篩分除去部分極細(xì)云母顆粒,然后采用1粗5精1掃、中礦合并脫水工藝,可獲得合格云母精礦(K2O品位為7.1%)。由于大部分鎢礦物多呈粒度微細(xì)的粒狀以浸染狀形式充填分布于脈石礦物中,單體解離困難,獲得獨立鎢礦物存在一定難度,應(yīng)進(jìn)一步解離并采用對微細(xì)粒鎢礦回收效率更高的選礦設(shè)備;鉬礦物屬于硫化礦,品位不是很高,單獨回收價值一般,可以考慮在回收黃銅礦過程中作為伴生礦物回收,值得后續(xù)進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

(1)該選鎢尾砂中Cu含量為0.11%、WO3含量為0.29%,其中WO3達(dá)到最低利用工業(yè)品位;主要脈石組分SiO2含量為67.52%。

(2)試樣屬于細(xì)粒級含量較高的選鎢尾砂,-0.038 mm粒級產(chǎn)率為55.28%,-0.075 mm粒級含量達(dá)83.82%;Cu、WO3明顯富集于-0.038 mm微細(xì)粒級,其他粒級中含量相對較低;Al2O3主要富集于-0.038 mm粒級中,而各粒級 Pb、Zn、Mo含量均較低。

(3)試樣礦物組成十分復(fù)雜,主要有用礦物為黃銅礦、云母、黑白鎢礦、輝鉬礦;脈石礦物主要為石英、綠泥石、長石,此外,還含有微量黃玉、電氣石、方解石、高嶺石等。

(4)黃銅礦單晶顆粒外形常呈條狀、角形或其他不規(guī)則形狀,常見細(xì)粒角狀與黃鐵礦、白云母連生,偶見微粒顆粒狀被石英包裹;白鎢礦單晶顆粒外形常呈致密狀、塊狀或不規(guī)則狀,常見微粒不規(guī)則狀白鎢礦包裹于綠泥石、螢石中;黑鎢礦單晶顆粒常呈三角狀、半自形或他形粒狀,常見以微粒浸染狀被方解石、石英所包裹;黑白云母多數(shù)呈葉片狀單體存在,主要為板狀或短柱狀產(chǎn)出,橫切面為六邊形,集合體為鱗片狀。

(5)回收銅推薦1粗3精1掃的浮選工藝流程;回收云母推薦1粗5精1掃、中礦合并脫水工藝流程。