稀有金属 2015,39(03),262-267 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.03.010

黑钨矿可浮pH及其在钨细泥异步浮选中的应用

夏青 林东 岳涛

江西理工大学资源与环境工程学院

江西省矿业工程重点实验室

摘 要：

钨细泥是赣南钨矿山选矿分选对象的重要组成部分,一般钨细泥金属量占矿山总量的12%以上,加强钨细泥回收对提高宝贵钨资源回收利用率有重要作用。我国黑钨矿选别以重选法为主,但该法对细粒级回收效果差。实践表明,浮选法的回收粒度可达5μm左右。随着矿产资源的日趋贫细杂,充分利用不同矿物及同种矿物可浮性和浮游速度的差异,实现矿物的个性化、差异性浮选的异步浮选技术研究值得重视。试验中黑钨矿纯矿物试样为-40μm占99%,-20μm占85%以上的微细颗粒,纯度在98%以上。通过黑钨矿纯矿物p H条件试验及4种经典的浮选动力学模型动力学分析表明,黑钨矿浮选速率常数k在p H值为6.5~9.5之间逐渐增大,至9.5达最大值,p H>10,k值明显减小。赣南某矿以黑钨矿为主,其钨细泥应用此p H条件进行浮选分离。分选中进行了一次作业中浮选不同浮游特性钨矿物的同步浮选和不同p H的多个作业点浮选不同浮游特性钨矿物的异步浮选两种方案对比。在异步浮选试验中按9.5,9.0,8.0及7.0等p H点作业依次浮钨,分选效果明显改善,在回收率接近的情况下钨粗精矿选矿富集比大幅提高,达同步全浮的3倍以上,这大大利于矿物分选。

关键词：

黑钨矿;钨细泥;异步浮选;浮选动力学;pH值;

中图分类号： TD923

作者简介：夏青(1969-),男,江西赣州人,硕士,副教授,研究方向:难选矿物资源分离、矿物分选理论与工艺;电话:13177755384;E-mail:xiaqing6971@163.com;

收稿日期：2013-10-25

基金：江西省自然科学基金项目(2010GZC0050)资助;

Floating pH of Wolframite and Its Application in Asynchronous Flotation of Fine Tungsten Slime

Xia Qing Lin Dong Yue Tao

Faculty of Resource and Environmental Engineering,Jiangxi University of Science and Technology

Jiangxi Key Laboratory of Mining Engineering

Abstract：

Fine tungsten slime is an important part of ore processing objects of tungsten mine in southern Jiangxi. Normally,the amount of metal of fine tungsten slime accounts for over 12% of the total mine metal amount. It plays an important role in improving the recovery rate of valuable tungsten resources by strengthening the fine tungsten slime recovery. Gravity separation is the main method to recover wolframite in China,but this method has a bad recovery effect for fine tungsten slime. The recovery particle size of flotation could reach about 5 μm. With the mineral resources becoming low-grade,fine-grained and complicated,the researches on asynchronous flotation technology which made full use of the differences of floatability and floating rate of different minerals and the same mineral to realize mineral inpidualization and difference flotation were very worthy of paying more attention. The wolframite pure mineral sample in the experiment was- 40 μm accounting for 99%,- 20 μm accounting for more than 85% and the purity was over98%. The p H conditional experiment and kinetics analysis by 4 classic flotation kinetics models of wolframite pure mineral showed that the wolframite flotation rate constant( k) increased gradually with p H varying from 6. 5 to 9. 5,and reached the maximum value at p H= 9. 5; when p H > 10,k decreased obviously. The flotation separation of fine tungsten slime in southern Jiangxi,for which wolframite was the main mine,was studied based on the p H condition. A comparison was made between the synchronous full flotation in the same operating point and the asynchronous flotation by multiple different p H operating points for tungsten minerals of different flotation characteristics. The separation of tungsten by asynchronous flotation was improved obviously as p H decreased from 9. 5,9. 0 and 8. 0 to7. 0. The enrichment ratio of rough tungsten concentrate increased sharply,which was more than 3 times that of the synchronous full floatation,and meanwhile the recovery rate changed little.

Keyword：

wolframite; fine tungsten slime; asynchronous flotation; flotation kinetics; pH value;

Received： 2013-10-25

我国黑钨矿选别以重选法为主,但该法对细粒级黑钨矿的回收效果差。钨细泥是钨矿山选别重要组成部分,江西钨矿山一般钨细泥金属量占矿山总量12% 以上。在钨矿资源日趋紧张的形势下,加强钨细泥回收对提高宝贵钨资源回收利用率有重要作用^[1,2,3]。浮选法在细粒级回收上有明显优势,回收粒度下限可达5 μm左右,近年来,黑钨矿浮选理论及应用研究日益深入,浮选法已成为微细粒级黑钨矿的重要回收方法^[4,5,6,7]。随着矿产资源的日趋贫细杂,充分利用不同矿物及同种矿物可浮性和浮游速度的差异,实现矿物的个性化、差异性浮选的异步浮选技术的研究和应用越来越多^[8,9,10]。

本文通过黑钨矿纯矿物试验找出纯矿物适合浮游的矿浆p H,并依据动力学模型进行动力学分析。在此基础上,对赣南某矿黑钨细泥通过控制矿浆p H异步浮选的方法,在回收率接近的情况下选矿富集比大幅提高,达同步全浮的3倍以上。可为钨细泥分选提供借鉴。

1纯矿物试验

1.1纯矿物试样

纯矿物试样为 - 40 μm占99% , - 20 μm占85% 以上的微细粒黑钨矿,纯度98% 以上,试样多元素分析结果见表1。

1.2药剂及方法

以GYB为捕收剂、硝酸铅为活化剂,用Na OH和稀硫酸调节矿浆p H,在充气挂槽浮选机中进行的分批刮泡试验。试验流程见图1。

1.3pH值试验及动力学分析

1. 3. 1p H值条件试验结果经优化试验硝酸铅用量为187. 50 mg·L^{- 1},浮选浓度为10%,浮选机叶轮转速为2000 r·min^{- 1},GYB用量为1000 mg·L^{- 1}。用Na OH和稀硫酸调节矿浆p H值,试验重点考察p H值为6. 5,7. 0,8. 0,9. 5,10. 0,10. 5对黑钨矿浮选行为的影响,试验结果见表2。

表1 黑钨矿纯矿物多元素分析结果 Table 1Results of multi-element analysis of wolframite pure mineral ( %,mass fraction)  下载原图

表1 黑钨矿纯矿物多元素分析结果 Table 1Results of multi-element analysis of wolframite pure mineral ( %,mass fraction)

图1 分批刮泡浮选试验流程 Fig.1 Batch scraping flotation test process

由表2结果可知,在p H为6. 5 ~ 9. 5之间,随p H增大,黑钨矿纯矿物可浮性明显增大; 当p H > 10后,黑钨矿纯矿物可浮性明显下降。

1. 3. 2矿浆p H值变化对黑钨矿浮选动力学行为的影响本文采用4种经典的浮选动力学模型^{[11,12,13,14]}进行浮选动力学研究,模型如下:

表2 p H 值条件试验累计回收率结果 Table 2Results of p H conditional experiment cumulative recovery ( %)  下载原图

表2 p H 值条件试验累计回收率结果 Table 2Results of p H conditional experiment cumulative recovery ( %)

上述模型中: t为浮选时间,k为浮选速率常数,ε 为被浮矿物的回收率,ε_∞为被浮矿物可能达到的最大回收率。

模型采用MATLAB软件拟合的浮选动力学参数^[15,16]见表3。

由表3可知,4个动力学模型的浮选速率常数k在p H值为6. 5 ~ 9. 5之间逐渐增大,均在p H值约9. 5左右达到最大值,而p H > 10以后浮选速率常数k明显减小。

表3 p H 值试验数据与 4 种浮选动力学模型的拟合结果 Table 3Results of p H value test data fitting with four kinds of flotation kinetics models  下载原图

表3 p H 值试验数据与 4 种浮选动力学模型的拟合结果 Table 3Results of p H value test data fitting with four kinds of flotation kinetics models

2实际钨细泥试样浮选试验

2.1实际钨细泥试样矿石性质

实际钨细泥试样的多元素分析结果如表4所示。

分析表明试样中钨矿物主要为黑钨矿; 试样粒度组成及金属分布如表5所示。

从表5可知,WO₃主要分布在 - 45 μm粒级, 占金属总量的65. 30% 。分选试验中试样浮硫后再选钨。选钨试验中进行了同步全浮和异步浮选^[3]两种方案对比。为便于对比两方案在试验中均只做粗选。选钨药剂为: 捕收剂GYB、活化剂硝酸铅、p H调整剂为稀硫酸及无水碳酸钠。

2.2同步全浮方案试验

同步全浮方案,即在同一个p H点、同一药剂条件、同一次作业中将不同浮游特性的钨矿物尽可能一次性浮上来。

2. 2. 1粗选p H条件试验考察粗选合适的p H条件,用10% 稀硫酸及无水碳酸钠调整矿浆p H, 活化剂硝酸铅用量为900 g·t^{- 1},捕收剂GYB用量为800 g·t^{- 1},试验流程如图2所示,试验结果如表6所示。

表6结果表明,随着p H的升高粗精矿品位逐渐提高,但回收率却呈先增后降的形势,回收率在p H 7. 0时达到最高,为80. 52% ,其后则明显降低。p H选择7. 0较合适。

2. 2. 2硝酸铅用量试验考察硝酸铅用量的变化对指标的影响,试验流程如图2所示,试验结果如表7所示。

由表7可见,随着硝酸铅用量的增大,粗精矿钨回收率呈增长趋势,但用量达1100 g·L^{- 1}后回收率提高缓慢。综合比较,合适的硝酸铅用量选择1100 g·L^{- 1}。

2.2.3GYB用量试验试验流程如图2所示,试验结果如表8所示。

由表8可看出,GYB用量在1000 g·L^{- 1}以前粗精矿回收率呈递增趋势,而达1200 g·L^{- 1}后回收率反而下降。GYB用量为1000 g·L^{- 1}指标最佳,为合适用量。

表4 实际钨细泥试样多元素分析结果 Table 4 Results of multi-element analysis of fine tungsten slime sample ( %,mass fraction)  下载原图

表4 实际钨细泥试样多元素分析结果 Table 4 Results of multi-element analysis of fine tungsten slime sample ( %,mass fraction)

表5 钨细泥粒度组成及金属分布 Table 5Size composition and metal distribution of fine tungsten slime sample ( %)  下载原图

表5 钨细泥粒度组成及金属分布 Table 5Size composition and metal distribution of fine tungsten slime sample ( %)

图2 同步全浮方案试验流程 Fig.2 Test process of synchronous full floating scheme

表6 粗选 p H 值条件试验结果 Table 6 Results of roughing process p H conditional experiment ( %)  下载原图

表6 粗选 p H 值条件试验结果 Table 6 Results of roughing process p H conditional experiment ( %)

表7 硝酸铅用量试验结果 Table 7 Results of lead nitrate dosage experiment ( %)  下载原图

表7 硝酸铅用量试验结果 Table 7 Results of lead nitrate dosage experiment ( %)

试验结果表明,同步全浮方案钨粗精矿品位达1. 15% ,回收率达82. 40% 。

2.3异步浮选方案试验

异步浮选为根据钨矿物的浮游速度差异,浮选中采用分步分速处理工艺,在各步骤不同p H值条件下创造矿石中不同浮游特性钨矿物的合理浮选分离,实现钨矿物的有效回收。

由动力学研究结果可知硝酸铅活化体系下黑钨矿在p H值为6. 5 ~ 9. 5的区间随着p H的升高浮选速率常数增大。在该区间中选择不同的p H点, 依次在不同p H作业点创造矿石中不同浮游特性钨矿物的合理浮选分离,实现钨矿物的有效回收。试验中进行了两个p H点方案的研究且各方案的药剂总用量保持和同步全浮方案一致。

2.3.1异步浮选方案一试验试验流程条件见图3。

表8 GYB 用量试验结果 Table 8 Results of GYB dosage experiment ( %)  下载原图

表8 GYB 用量试验结果 Table 8 Results of GYB dosage experiment ( %)

图3 异步浮选方案一试验流程 Fig.3 Test process of asynchronous flotation Scheme 1

该方案是在p H值为9. 0,8. 0及7. 0等点进行分步浮选,并依据各p H作业点黑钨矿浮选速率常数的大小选择相应的刮泡时间,试验最终获得钨粗精矿品位为2. 50% ,回收率为75. 63% ,产率为7. 26% 。该结果与同步全浮方案结果比较虽然钨粗精矿品位有了明显提高,但回收率降低了6. 77% 。为此又进行了异步浮选方案二试验。

2. 3. 2异步浮选方案二试验根据动力学研究成果该方案增加了p H = 9. 5的作业,试验流程条件如图4所示。

异步浮选方案二获得了品位为3. 68% 、回收率为80. 65% 、产率为5. 26% 的钨粗精矿,指标大幅高于异步浮选方案一指标,与同步全浮方案指标相比回收率接近,而精矿富集比达3倍以上,将大大有利于后续精选作业的分离富集。

图4 异步浮选方案二试验流程图 Fig.4 Test process of asynchronous flotation Scheme 2

3结论

1. 由纯矿物p H条件浮选试验及动力学分析发现,黑钨矿浮选速率常数k在p H值为6. 5 ~ 9. 5之间逐渐增大,至9. 5达最大值。p H > 10,k值明显减小。

2. 针对钨矿物的不同浮游特性,对赣南某钨细泥( 钨矿物以黑钨矿为主) 采用同步浮选( 同一作业进行) 和异步浮选( 不同p H值多次浮选) 两种方案对比。在异步浮选试验中应用钨纯矿物p H值试验及动力学分析结果,按9. 5,9. 0,8. 0及7. 0等p H点作业依次浮钨,分选效果明显改善,钨粗精矿富集比达同步全浮3倍以上,该成果在同类矿石中有借鉴作用。