2013, Vol. 4引用本文 |
| 水玻璃对3种典型含钙盐类矿物的浮选性能影响 |  [PDF全文] |
中国钨矿资源丰富，储量占世界钨总储量的60 %左右，但同时世界钨工业所消耗的钨资源80 %~90 %都来自中国[1]，我国钨资源消耗在世界上所占的比例大大高于储量占世界的比例.因此，我国正逐渐丧失钨资源优势.在黑钨矿已经基本开采殆尽的情况下，如何更好地开发利用白钨矿资源，成为矿业工作者一个亟待解决的问题[2-3].
在白钨矿的浮选过程中，含钙盐类矿物之间的分离以及矿石与石英等脉石矿物的分离是其浮选分离的主要内容[4]，含钙盐类矿物与石英在组成、结构以及在浮选体系中的行为有很大差异而容易分离；但含钙盐类矿物表面存在相同活性的离子Ca2+，由于这些含钙矿物浮选行为相似而难以分离[5].国外学者通过一些参数的确定，如晶格能、费米能级、晶格参数等，系统研究了含钙盐类矿物晶体结构与浮选性能的关系，为含钙矿物的浮选分离提供了一定的理论指导[6-9].
白钨矿浮选过程中，常用抑制剂为水玻璃[10].本文通过单矿物浮选试验，研究不同浓度的水玻璃，对3 种典型含钙盐类矿物（白钨矿、萤石和方解石）浮选性能的影响，并以江西某白钨矿的实际矿石为试验对象，验证了单矿物浮选试验的结论.
1 水玻璃对3 种含钙矿物单矿物浮选性能的影响 1.1 单矿物的性质纯矿物试验所用白钨矿购于青海省同德县克穆达矿业有限公司，萤石及方解石矿样购于长沙市大托矿石粉厂.经过锤碎、手选、瓷球球磨之后，白钨矿、萤石和方解石矿样粒径100 %小于0.074 mm，纯度分别为94.0 %、98.5 %和98.85 %.
1.2 单矿物试验研究单矿物浮选试验在常温下进行，使用实验室中的 XFG 型挂槽式浮选机，固定转速为1 600 r/min.每次试验向浮选槽中加入2.0 g 矿样和适量蒸馏水后搅拌2 min，然后加入水玻璃搅拌3 min，最后加入捕收剂搅拌3 min，浮选刮泡3 min.将所得产品烘干称重并计算浮选回收率.单矿物浮选试验流程见图 1.
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| 图 1 单矿物浮选试验流程 |
1.3 单矿物试验结果及讨论
在白钨矿浮选体系中，水玻璃对白钨矿浮选影响很大，因为它对石英、萤石、方解石、白钨矿等含钙矿物都有抑制作用[11].使用浓度为2×10-4 mol/L 的油酸钠作捕收剂，当水玻璃的有效组分SiO32-离子，浓度在0～10-2 mol/L 范围内，对3 种单矿物在自然pH 和 pH=11 条件下浮选性能影响的试验结果见图 2 及图 3.
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| 图 2 低浓度时3 种含钙矿物回收率与SiO32-浓度的关系 |
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| 图 3 高浓度时3 种含钙矿物回收率与SiO32-浓度的关系 |
由图 3 的试验结果，可以看出：
（1）在自然pH 和pH=11 的条件下，白钨矿浮选回收率随着水玻璃浓度变化的趋势表现一致.水玻璃的用量从零开始增加，随着水玻璃浓度增加，白钨矿回收率逐渐上升，达到一定值后，白钨矿的回收率达到最大值.继续增大水玻璃的浓度，白钨矿的回收率下降.表明，水玻璃在浓度较低时，对白钨矿有活化作用，大于一定值后，对白钨矿有抑制作用.
（2）在自然pH 和pH=11 的条件下，萤石的回收率随着水玻璃浓度变化的趋势趋于一致.萤石的回收率随着水玻璃浓度的增大而逐渐下降，当水玻璃浓度增大到6×10-3 mol/L 后，萤石基本不再上浮.
（3）在自然pH 条件下，水玻璃的浓度在0~2×10-4 mol/L 范围内变化时，方解石的回收率有小幅提高.结合图 2 与图 3，总体来说，在自然pH 和pH=11的条件下，方解石的回收率随着水玻璃浓度的增大逐渐下降，当水玻璃浓度大于6×10-3 mol/L 后，方解石基本不再上浮，被完全抑制.
（4）在试验的浓度范围内，萤石的回收率随着水玻璃浓度的增大而减小的趋势最为显著，方解石次之.在试验浓度范围内，两者均被有效地抑制.在一定的浓度范围内，水玻璃对白钨矿有活化的作用，且在试验浓度范围内，白钨矿的回收率均高于50 %.故可得出水玻璃对3 种含钙盐类矿物的抑制能力的顺序为：萤石>方解石>白钨矿.
2 水玻璃在白钨矿常温浮选中的应用实践根据上一节中在不同pH 条件下，不同浓度水玻璃对3 种含钙矿物（白钨矿、萤石和方解石）纯矿物的浮选行为影响的变化规律，决定使用OXB 作为捕收剂，碳酸钠作调整剂[12-16]，水玻璃作抑制剂，以江西某白钨矿为试验对象，进一步验证水玻璃对3 种含钙矿物浮选性能的影响.
2.1 原矿性质原矿主要化学组成见表 1，原矿化学多元素分析结果表明：原矿中钨为主要有价矿物.根据分析结果中存在SiO2、CaO 和CaF2，联系生产实际，脉石主要为石英、萤石和方解石等.
| 表1 原矿多元素分析结果/% |
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2.2 白钨矿常温浮选小型开路试验
根据单矿物试验中得到的水玻璃对3 种含钙盐类矿物抑制能力顺序的结果，使用相对较低浓度的水玻璃即可抑制萤石，实现萤石的分离，接着在得到的粗精矿中继续加入水玻璃抑制方解石，得到品位较高的白钨精矿.确定了浮选的原则流程后，根据已经确定的药剂制度进行白钨矿的常温浮选小型开路试验，试验的流程如图 4，试验结果见表 2.
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| 图 4 开路试验流程 |
| 表2 开路试验结果/% |
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从表 2 中可知，使用OXB 作捕收剂，碳酸钠作调整剂和水玻璃作抑制剂，可以实现白钨矿和萤石、方解石的有效分离，开路试验最终得到了含WO3 65.76 %、回收率66.04 %的白钨精矿的良好指标.
2.3 粗精矿和精矿的XRD 图谱分析为了进一步验证水玻璃对白钨矿、萤石和方解石的抑制效果，对试验所得的白钨粗精矿和白钨精矿进行了X 射线衍射分析.其中，白钨粗精矿为使用上述开路流程中的药剂制度，只经过一次加药，未经精选得到的白钨矿精矿，而白钨精矿为上述开路流程最终得到的白钨精矿.得到白钨粗精矿和白钨精矿图谱如图 5 和图 6 所示.
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| 图 5 白钨矿粗精矿的XRD 图谱分析 |
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| 图 6 白钨矿精矿的XRD 图谱分析 |
从图 5 可以看出，经过一次粗选后得到的白钨粗精矿含有较少量的萤石和石英，表明4 500 g/t 的浓度的水玻璃能很好的抑制萤石和石英，实现了白钨矿与萤石和石英的浮选分离.但不能有效地抑制方解石.考虑在后续的粗选过程中加大水玻璃用量，加强对方解石的抑制.
与图 5 相比，可以看到白钨精矿中的方解石含量显著减少，表明在精选过程中加入大量水玻璃能很好地抑制方解石，同时对白钨矿的抑制作用较弱.因此，可以实现白钨矿和方解石的浮选分离.
2.4 白钨矿常温浮选小型闭路试验为了优化试验结果，实验室采用闭路试验流程，在粗选时加大水玻璃用量，增强对方解石的抑制，精选的过程中同样加大水玻璃用量，强化对方解石和萤石的抑制效果.实验室闭路试验获得了良好的浮选指标，获得含WO3 58.38 %、回收率82.10 %的精矿.闭路试验流程如图 7 所示，试验结果见表 3.
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| 图 7 闭路试验流程 |
| 表3 闭路试验结果/% |
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3 结论
（1）水玻璃在相对较低浓度范围内，对白钨矿浮选有活化作用.浓度增大到一定值后，水玻璃又对白钨矿表现出抑制作用.水玻璃在一定浓度范围内都对萤石和方解石有很强的抑制作用.
（2）水玻璃对3 种含钙矿物抑制能力大小顺序为：萤石>方解石>白钨矿.在使用水玻璃做抑制剂时，优先考虑抑制萤石，然后抑制方解石，得到白钨矿精矿.
（3）在白钨矿的浮选实践中，可以在粗选时加入浓度较低的水玻璃，抑制石英与萤石，在精选过程中，增大水玻璃的浓度，抑制方解石，可以使白钨矿与石英、萤石、方解石等脉石矿物有效分离.
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