钨钼铋萤石复杂多金属矿选矿工艺方案研究

湖南某地钨、钼、铋、铁、萤石复杂多金属矿是继柿竹园矿之后又一个同类型的大型矽卡岩型多金属矿体，矿石中有价矿物含量多，嵌布关系复杂，矿石类型国内外罕见，有价矿物综合回收选矿工艺在国内外选矿界也属于难题。柿竹园钨、钼、铋、萤石多金属矿曾经被列为国家“八五”、“九五”、“十一五”科技攻关项目由多家科研单位进行科技攻关，与同类型矿山含铋（0.16%）、WO₃（0.6%）、CaF₂（＞17.0%）相比，本研究对象矿体中钨、钼、铋、萤石有价矿物含量低很多，平均品位为：小型流程试验矿样WO₃ 0.35%、Mo 0.14%、Bi 0.06%、Sn 0.035%、TFe 8.20%、CaF₂ 12.11%，工业试验矿样WO₃ 0.25%、Mo 0.09%、Bi 0.04%、Fe 16.0%，还有石榴石等矿物品种；而矿石中含硫（1.1%）、砷（0.44%）较高。矿物之间嵌镶关系密切，硫化矿与氧化矿、硫化矿互相之间共生在一起，矿石氧化程度高，有价矿物呈粗细不均匀嵌布，矿石中含钙矿物品种多，含钙矿物之间的浮选分离困难，因此选矿难度很大。

该矿山有两个类型矿体，一种为含铁低的钨钼铋萤石多金属矿，另一种为含铁高的铁钨钼铋萤石多金属矿，其中的钨钼铋含量更低；本文论述的是对前一种矿体的研究，但其选矿工艺同样能满足后一种矿体选矿要求。针对该多金属矿体，选矿工艺方案对浮选－磁选－浮选－磁选－浮选、浮选－磁选－浮选－重选两种联合工艺研究比较，确定了入选粒度为－74μm占83.24%，全流程以浮选为主、辅以磁选，获得钨、钼、铋、铁、萤石、石榴子石6种精矿产品，几种精矿产品总产率59.7%以上，尾矿丢弃率40.3%，使矿产资源得到最有效的综合回收。

一、工艺矿物学研究

（一）试样化学分析

表1  试样多元素分析结果

    Au、Ag品位单位为g∕t。

（二）试样物相分析

试样钨、钼物相分析结果见表2，试样铋物相分析结果见表3。

表2  钨、钼物相分析结果

表3  铋物相分析结果

（三）主要矿物组成

矿石中的矿物组成复杂、种类繁多，主要矿物为黄铁矿、胶黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、白铁矿、辉钼矿、辉铋矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉铜矿、黝铜矿、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、锡石、石英、金红石、石榴子石、（次）透辉石、透辉石、阳起石、透闪石、符山石、绿泥石、角闪石、滑石、白云母、黑云母、高岭石、绢云母、绿帘石、余黝帘石、电气石、方解石、（铁）白云石、白钨矿、黑钨矿、磷灰石、石膏、钼华、钨华、泡铋矿、蓝铜矿、萤石、碳质物。金属及非金属矿物合计近70余种，矿石中可利用的矿物主要是辉钼矿、白钨矿，可考虑综合回收利用的有萤石、黑钨矿、辉铋矿、锡石、磁铁矿、石榴子石等。

（四）主要矿物特征

辉钼矿主要呈叶片状、条状，偶见呈粒状。辉钼矿嵌布粒度不均匀，主要在0.02～0.2mm，粗者可达数毫米，细者0.02mm以下。

辉铋矿主要呈柱状、细粒状，常分布在辉钼矿边部或被辉钼矿包裹，也呈细小散粒状分布于石榷子石、透辉石、透闪石、萤石等脉石基底中。嵌布粒度比辉钼矿细得多，主要在0.07mm以下。

白钨矿主要呈粒状分布于矽卡岩脉石矿物中，嵌布粒度不均匀，似有呈两极分化的趋势，粗者0.04mm以上，个别可达Imm以上，细粒者0.02mm以下，甚至0.005mm以下，与萤石、石榴子石、透辉石、方解石、云母、毒砂等关系较密切。

锡石主要呈微细粒分散分布。与透闪石、透辉石、云母、绿泥石、磁铁矿、方铅矿、黄铁矿、毒砂等矿物关系较密切，嵌布粒度细小，多在0.02mm以下。

萤石在矿石中广泛分布，常呈粒状聚集，偶见呈细脉状。嵌布粒度粗细不均匀，较粗者多在0.07mm以上，聚团可达数厘米，少量粒度较细在0.04mm以下与白钨矿、透辉石等矿连生。

磁铁矿主要呈细粒状分散分布，部分氧化成穆磁铁矿和赤铁矿。赤铁矿、褐铁矿主要呈粒状、细粒状，与黄铁矿、胶黄铁矿、方解石、绿泥石等矿物关系较密切。

入选原矿主要矿物单体解离度见表4。

表4  入选原矿主要矿物单体解离度

二、选矿工艺方案研究及结果

（一）选矿工艺方案

按照工艺矿物学研究结果，试样中含钨、钼、铋、铁、萤石等多种有价金属矿物，都是综合回收对象，但各种矿物之间嵌镶关系复杂，嵌布粒度粗细极其不均匀，因此主要考虑的问题是：使有价矿物品种都能得到有效回收，获得较高的矿物综合回收利用率；在获得合格精矿产品的条件下，尽可能提高产品回收率；同时要考虑在现场实施的可行性、工艺的可操作性等。针对矿石性质特征，采用的工艺方案：①根据试样中钼高、铋低、硫高的特点，钼、铋、硫粗选采用等可浮方案，粗选获得钼铋及一部分易浮的黄铁矿混合精矿，再抑硫浮选钼铋，钼铋混合精矿再抑铋浮钼；②黄铁矿浮选脱除含硫矿物，有利于下步钨矿物浮选；③磁选回收铗矿物；④钨浮选，采用高效脉石矿物抑制剂，获得粗选段WO₃含量6%～14%的钨粗精矿，加温精选得到钨精矿产品；⑤萤石浮选，采用萤石精矿再磨，部分中矿丢弃，部分中矿集中返回方法获得合格萤石精矿；⑥石榴子石磁选（重选）回收。试样入选粒度为－74μm占83.24%，全流程采用以浮选为主、辅以磁选或重选选矿工艺，获得钨、钼、铋、铁、萤石、石榴子石6种精矿产品，矿产资源得到最有效的综合回收，选矿试验原则流程见图1。

（二）试验结果

对不同的方案进行了详细的试验研究，比较筛选，最终按图1所示工艺流程，获得试验结果见表5、表6。

表5  全流程试验结果

表6  全流程试验结果

图1  钨、钼、铋、萤石、铁、石榴子石综合回收原则流程

三、结果分析与讨论

（一）钼铋矿物浮选工艺

对硫化矿浮选方案探索了优先浮选、混合浮选、等可浮选三种不同工艺流程。钼铋优先浮选工艺中，在优先浮选钼时由于流程中要加入石灰抑制黄铁矿，虽然可以获得合格钼精矿产品，但是对钼精矿回收率有影响，而铋浮选时由于铋含量低，精选泡沫不好控制，难以获得较高品位的铋精矿产品；混合浮选工艺，原矿中硫含量较高，采用钼、铋、硫混合浮选工艺，大量的黄铁矿上浮到钼铋混合精矿中，混合精矿钼铋含量降低，在分离时要加入大量的硫化钠脱药及其它抑制剂抑制黄铁矿、铋矿物等，使得钼、铋、硫分离变得困难，获得高品位钼精矿产品要增加更多的精选次数；钼、铋、硫等可浮选工艺，是在工艺中加入对钼铋选择捕收性好、对黄铁矿捕收能力弱的捕收剂，不加入黄铁矿抑制剂，使钼铋及一部分可浮性好的黄铁矿浮选进入粗选精矿中，粗精矿中的钼铋品位相对较高，有利于分离精选进行，获得高品位钼精矿产品及低品位铋精矿产品。

（二）钨浮选工艺

物相分析结果，白钨矿占钨矿物的84.21%，而总钨含量不高，矿物粒度亦呈粗细不均匀嵌布，试样中含有萤石、方解石、石榴子石等大量的与白钨矿可浮性相近的含钙脉石矿物，使钨矿物的提纯变得异常困难。采用浮选工艺，粗选在高碱度条件下浮选钨矿物，粗精矿精选时添加特效含钙脉石矿物抑制剂LS，可以使钨粗精矿品位达到14%以上，试验结果见表7。精选探索了加温精选及常温精选不同条件下选矿工艺，结果表明钨粗精矿需要采用加温精选才能获得高的钨精矿品位指标。

表7  钨粗选闭路试验指标

（三）萤石浮选工艺

萤石浮选给矿为钨浮选尾矿，含CaF₂为10.0%，其中还含有大量与萤石可浮性相近的石榴子石及方解石等含钙矿物，使得浮选获得高品位萤石精矿非常困难，试验研究采用先强磁选回收石榴子石矿物，提高萤石浮选入选品位（方案1）和直接浮选萤石（方案2）两种不同选矿工艺，两方案获得萤石精矿品位相近。但方案1回收率低2.84%，方案1经过强磁选后，使进入萤石浮选的给矿量大大降低，仅为方案2给矿量的22.34%，萤石入选品位可以提高到38.92%，而且不需要精矿再磨，减少精选次数，简化工艺流程，同时获得石榴子石粗精矿产品。由于在得到高质量萤石精矿同时保证高回收率难度很大，研究采用精选中矿1＋2扫选后返回、其余中矿顺序返回工艺，比中矿集中返回工艺精矿回收率提高28%。浮选获得萤石精矿再经过强磁选后可以获得含CaF₂ 98.0%的精矿产品。

表8  浮选、磁选一浮选两种方案萤石试验结果

（四）石榴子石回收工艺

回收石榴子石研究探索了磁选、重选两种方案。重选工艺选矿成本低，但获得的选矿指标较差，精矿作业回收率仅41.65%；磁选方案选矿成本较高，但在获得与重选方案相近精矿品位的同时，精矿作业回收率可达到87.78%。

表9  磁选、重选两种方案回收石榴子石试验结果

四、结论

某地钨、钼、铋、萤石矿体属于复杂难选多金属矿，有价矿物间、有价矿物与脉石矿物间呈粗细不均匀嵌布；尤其是钨、铋、萤石含量低，硫、砷、含钙矿物含量高，铋矿物中难选的铋华、泡铋矿含量占39.7%，有价矿物综合回收难度大。

针对原矿中钼含量高铋低的特点，采用抑硫浮钼铋再钼铋分离精选分离工艺；萤石浮选采用独特的粗选及中矿返回选矿工艺、特效含钙脉石矿物抑制剂；钨浮选中辅以高效选择性好的脉石抑制剂；采用以浮选为主、磁选为辅的选矿工艺流程，实现了对多金属矿中有价金属的综合回收，获得良好选矿指标。