新疆某白钨矿物质组分特征及赋存状态研究.pdf

8 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 2 0 ．0 6 ．0 0 2 新疆某白钨矿物质组分特征及赋存状态研究 吴师金，刘庭忠 江西省地质调查研究院，南昌3 3 0 0 3 0 摘要运用化学分析、岩矿鉴定、重砂鉴定、电子探针和扫描电子显微镜等手段，对该矿的物质组成、工艺矿物学特征 和钨元素的赋存形式进行了研究。研究表明钨主要赋存于白钨矿中；脉石矿物中大量的含钙矿物与白钨矿嵌布关系密切； 白钨矿粒度在0 ．1 ～3m m ，属中偏细粒级；白钨矿的解离度较好，在0 ．1 5 ～o ．2 5m t n 粒级中自钨矿单体解离度可达7 8 ．6 4 ％。 而0 ．0 4 5 ～0 ．0 7 61 3 7 1 1 2 1 粒级中单体解离度达9 9 ．5 0 ％。根据研究结果，结合当地缺水和环境较脆弱的特点，为该矿制定了废水 可以循环利用且对环境影响极小的重磁联合选矿工艺流程，取得了白钨精矿产率0 ．2 9 ％，W O a 品位为7 0 ．2 0 ％，W O a 回收率 为7 4 ．8 2 ％的选矿试验指标，可为同类矿床的开发利用提供可借鉴的依据。 关键词物质组分特征；钨赋存状态；白钨矿 中图分类号T D9 1 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 2 0 0 6 0 0 0 8 0 6 S t u d yo nM a t e r i a lC o m p o s i t i o nC h a r a c t e r i s t i c sa n dO c c u r r e n c e S t a t eo fT u n g s t e ni naS c h e e l i t eM i n ei nX i n j i a n g V 矿US h i ji n ，L I UT i n g z h o n g G e o l o g i c a lS u r v e yo fJ i a n g x iP r o v i n c e ，N a n c h a n g3 3 0 0 3 0 ，C h i n a A b s t r a c t B ym e a n so fc h e m i c a la n a l y s i s ，r o c ko r ei d e n t i f i c a t i o n ，h e a v ys a n di d e n t i f i c a t i o n ，e l e c t r o n p r o b ea n ds c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ，t h em a t e r i a lc o m p o s i t i o n ，p r o c e s sm i n e r a l o g yc h a r a c t e r i s t i c sa n d t u n g s t e n ’So c c u r r e n c es t a t ei nt h em i n ea r e s t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt u n g s t e nm a i n l yo c c u r si n s c h e e l i t e ．Al a r g en u m b e ro fc a l c i u mm i n e r a l si ng a n g u em i n e r a l sa r ec l o s e l yr e l a t e dt os c h e e l i t e ．S c h e e l i t e g r a i ns i z ei s0 ．1 3m m 。w h i c hb e l o n g st om e d i u m t of i n eg r a i ns i z e ．T h ed i s s o c i a t i o nd e g r e eo fs c h e e l i t ei s g o o d ．T h ed i s s o c i a t i o nd e g r e eo fs e h e e l i t em o n o m e r c a nr e a c h7 8 ．6 4o ／／o oi nt h eg r a n u l es i z eb e t w e e n0 ．15m m a n d0 ．2 5m m ，a n di ti s9 9 ．5 0 ％i nt h eg r a n u l es i z eb e t w e e n0 ．0 4 5m ma n d0 ．0 7 6m m ．A c c o r d i n gt ot h e r e s u l t so ft h es t u d y ，t h ec h a r a c t e r i s t i c so fw a t e rs h o r t a g ea n df r a g i l ee n v i r o n m e n ti nl o c a l ，t h ei n t e g r a t e d p r o c e s so fg r a v i t ya n dm a g n e t i cs e p a r a t i o na r ed e v e l o p e df o rt h em i n e ，i nw h i c ht h ew a s t ew a t e rc a nb e r e c y c l e dw i t hm i n i m a li m p a c to nt h ee n v i r o n m e n t ．T h eo r ed r e s s i n g t e s ti n d e xi sg o o d ．T h es c h e e l i t e c o n c e n t r a t ey i e l di s0 ．2 9 ％，W 0 3g r a d ei s7 0 ．2 0 ％，W 0 3r e c o v e r yi s7 4 ．8 2 ％．T h i ss t u d yc a np r o v i d e r e f e r e n c ef o rt h ed e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fs i m i l a rm i n e ． K e y w o r d s m a t e r i a lc o m p o n e n tc h a r a c t e r i s t i c s ；o c c u r r e n c es t a t eo ft u n g s t e n ；s c h e e l i t e 钨矿是我国的优势矿产资源，也是我国的战略 资源，储量居世界首位，其中白钨矿储量与黑钨矿资 源一样占主导地位[ 1 ] 。由于白钨矿矿石性质、矿石 成分及矿物共生关系不同，采用的选矿方法也不 同E 1 。3 I 。目前单一浮选法在白钨矿的选别中应用最 广陪⋯，重选工艺简单，成本低，环境污染小，但处理 量小，占地偏大，更适用于环境保护要求较高的地 区口。9 ] 。我国白钨矿以矽卡岩型为主，且品位普遍较 低，矿物成分及矿物共生关系都较复杂，选矿流程难 以制定，影响资源有效利用[ 1 ⋯。因此，白钨矿物质组 分特征及赋存状态研究尤为重要，选矿工艺与其匹 配越好，矿石的选别效果越佳。目前，现有矿山加大 白钨矿 特别是矽卡岩型白钨矿 的物质组成特征和 赋存状态研究，并调整选矿工艺，多采用重一磁、 收稿日期2 0 2 0 0 6 3 0 基金项目新疆维吾尔自治区地质勘查中央专项资金项目 2 0 0 3 2 1 0 0 2 0 2 6 作者简介吴师金 1 9 6 9 一 ，男，硕士，高级工程师，主要从事物质组成研究。 万方数据 2 0 2 0 年第6 期吴师金等新疆某白钨矿物质组分特征及赋存状态研究 9 重一浮、磁一浮等联合选矿工艺[ 1 1 。1 4 ] ，取得了较好效为其得到合理开发利用具有重要意义。 萋；。鬻曼蓁基冀烹．宴。羔曩芝蔓警妻登雾焉合 i 化学成分特征 流程[ 15 I ，江西某白钨矿由原来的重选技改为浮选[ 16 1 。 一。”“““” 新疆某钨矿以矽卡岩型钨矿石为主，地处西部新疆某钨矿为矽卡岩型钨矿石和石英脉型钨矿 水资源缺乏地区，环境保护要求高。因此，研究其物石，其中仅钨达到工业品位，其它有益元素品位均很 质组分特征及钨赋存状态，为制定耗水少 水资源可低，钨主要以白钨矿形式存在。化学成分分析结果 循环利用 和环境影N ／I , 的选矿工艺流程尤其重要，见表1 ，钨物相分析结果见表2 。 表l化学成分分析结果 T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o na n a l y s i sr e s u l t s／％ 表2矿石钨物相分析结果 T a b l e2P h a s ea n a l y s i sr e s u l t so ft u n g s t e n／％ 2 矿物组成特征 2 ．1 矿物成分 该矿主要金属矿物是白钨矿，其次是钨华、褐铁 矿、赤铁矿、黄铁矿，以及微量黑钨矿、锡石、黄铜矿、 闪锌矿、方铅矿、毒砂、钛铁矿、自然金等1 3 种；非金 属矿物主要是石英、透辉石、透闪石、符山石、方解 石、阳起石，其次是长石、萤石、绿帘石、白云母、硅灰 石、黑云母、石榴石、方柱石，以及微量绢云母、磷灰 石、金红石、锆石、榍石等1 9 种，其中方解石、萤石和 磷灰石对白钨矿的浮选有一定影响。 2 ．2 主要矿物特征 2 ．2 ．1 白钨矿C a [ W O 。] 白钨矿为该矿石中主要有用矿物，紫外光下发 黄绿色或蓝色荧光 见图1 。其嵌布粒度与矿石的 品位有一定的关系，高品位矿石 W O 。 1 ％ 中，粒 径较粗，一般在0 ．2 0 ～2m m ，部分达3m m ，呈星散 浸染状或稀疏浸染状产出；低品位矿石 W O 。 0 ．3 ％ 中，粒径也细，在0 ．1 ～0 ．3m m ，呈星散浸染 状产出。 对白钨矿单矿物进行x 一射线衍射分析，出现两 组非常接近的峰，次峰位于主峰的右侧 如图2 。通 过分析，主次峰代表不同的白钨矿。对主次峰分别 进行晶胞参数计算，主峰的晶胞参数为a b 一 0 ．5 2 42 5 0n m ，c 一1 ．1 3 71 5 0n m ，次峰的晶胞参数 为a 一6 0 ．5 2 45 6 0n m ，c 一1 ．1 3 80 9 8n m ，次峰的 晶胞体积略大于主峰的晶胞体积。 图1白钨矿在紫外光下发黄绿色或蓝色荧光 F i g ．1 S c h e e l i t ef l u o r e s c e sy e l l o wg r e e n o rb l u eu n d e ru vl i g h t 是 害 一 图2白钨矿X 射线衍射分析图谱 F i g ．2X r a yd i f f r a c t i o na n a l y s i so fs c h e e l i t e 2 ．2 ．2 透辉石C a M g F e [ s i 2 0 6 ] 透辉石为主要的脉石矿物之一，尤其是在矽卡 岩型钨矿石中。透辉石颗粒较粗，一般在0 ．3I n m 左右。透辉石与白钨矿关系较为密切，一般彼此相 毗邻，形成一种连晶 见图3 。少量透辉石交代白钨 矿呈半包裹状分布于白钨矿中或充填于白钨矿的裂 隙中 见图4 。 万方数据 1 0 有色金属 选矿部分9 , 0 2 0 年第6 期 图3透辉石与白钨矿彼此相毗邻 F i g ．3D i o p s i d ea n ds c h e e l i t ea r ea d j a c e n t 图4 少量透辉石交代白钨矿 F i g ．4 Af e wo fd i o p s i d er e p l a c es c h e e l i t e 通过对符山石进行X 一射线衍射分析，分析结果 如下 其晶体结构式为C a l9 A 1 1 。M 9 1 3F e l ．7 1 3 E s i 0 4 ] 1 0 [ S i 2 0 7 ] 4 0 0 ．6 5 0 H 4 5 5 。 其晶胞参数为a 一口一9 0 。，n 一6 1 ．5 5 38 0 0n m ， c 一1 ．1 7 86 0 0n m 。 上述结果表明符石山的晶胞参数略小于标准 符山石的晶胞参数。 2 ．2 ．4 石英S i O 石英是该矿石中的主要脉石矿物，尤其在石英 脉型钨矿石中，主要分布在钨品位较低的矿石中。 石英的粒度与矿石类型有关，矽卡岩型钨矿石中石 英的粒度较细，一般小于0 ．1m m ，而石英脉型钨矿 石中，石英粒度较粗，一般在0 ．2m m 左右。 3 白钨矿的工艺特征 3 ．1 解离特性 矿石在破碎至小于2m m ，筛分为2 ～1 、1 4 0 ．5 、 0 ．5 ～0 ．2 5 、0 ．2 5 ～0 ．1 5 、0 ．1 5 ～0 ．0 7 6 、0 ．0 7 6 ～ 0 ．0 4 5 、0 ．0 4 5 ～0 ．0 2 、小于0 ．0 2m m 等8 个粒级， 首先测定2 ～1m m 粒级，测定结束后将其全部再 磨再分级，直至全部通过1m m 筛子，再测定1 ～ 2．2．3符山石0．5m m 粒级，以此类推，由粗至细逐级测定解离 该矿石中符山石和透辉石一样是主要脉石矿物度，测定结果如表3 所示。测定结果表明，矿石 之一，尤其是矽卡岩型钨矿石中。符山石颗粒较粗，一0 ．0 4 5 ～0 ．0 7 6m m 粒级，白钨矿单体解离度达 般在0 ．1 ～o ．5i T l I n 左右。最大可达2I T g n 。符山石与9 9 ．5 0 ％。而在0 ．15 ～0 ．2 5m m 粒级中白钨矿单 白钨矿关系较为密切，一般彼此相毗邻，形成一种连晶。体解离度可达7 8 ．6 4 ％。 表3白钨矿解离度测定结果 T a b l e3M e a S U r er e s t L l l t so fs c h e e l j t ed i s s o e i a t i o n 产率／％白钨矿重量／g分布率／％单体／g连体／g单体解离度／％ 3 ．2 嵌布特征 白钨矿的嵌布特征与钨矿石的矿石类型有关， 不同的矿石类型，其共生组合的矿物不同。 矽卡岩型钨矿石是含钨较高的一种矿石，呈灰 褐一灰绿色，密度大，主要脉石矿物为透辉石、绿帘 石、石榴石、符山石，次要矿物为长石、云母、阳起石、 石英。有用矿物为白钨矿，其它金属矿物含量很低， 常在偶见或微量级。白钨矿呈星点一稀疏浸染状 产出。 石英脉型钨矿石呈灰白一白色，主要矿物为粗 粒石英，次为云母，白钨矿呈独立单体赋存在矿 石中。 1 白钨矿与透辉石等矽卡岩矿物的关系 白钨矿与透辉石等矽卡岩矿物的关系较为密 切，它们主要分布于矽卡岩型钨矿石中，白钨主要以 下述形式与透辉石共生①白钨矿主要分布以透辉 兰。篡黑警 煮豢嬲一 万方数据 2 0 2 0 年第6 期吴师金等新疆某白钨矿物质组分特征及赋存状态研究 1 1 石为主的矽卡岩矿物的粒间；②透辉石等矽卡岩矿 物交代充填于白钨矿中，被白钨矿半包含状 图4 ； ③绿帘石穿插在白钨矿晶体中；④透辉石等矽卡岩 矿物分布于白钨矿的粒间。 2 白钨矿与萤石的关系 白钨矿与萤石的关系较为复杂，两者之间相互 包含，其主要特征如下①萤石交代白钨矿呈半包裹 状分布于白钨矿中；②白钨矿中全包裹萤石 图5 ； ③白钨矿分布于萤石、符山石以及透辉石等矿物粒 间 图6 ；④白钨矿被萤石全包裹。 图5萤石被白钨矿包裹 F i g ．5 F l u o r i t ee n c a s e di ns c h e e l i t e 图6白钨矿分布于萤石、透辉石等矿物粒间 F i g ．6 S c h e e l i t ed i s t r i b u t e db e t w e e nf l u o r i t e ， d i o p s i d ea n do t h e rm i n e r a l s 3 白钨矿与石英等矿物的关系 白钨矿与石英等矿物的关系与矿石的矿石类型 有关，不同的矿石类型，白钨矿与石英的嵌布关系有 所差异。白钨矿与石英的嵌布关系主要表现出特征 为①白钨矿分布于石英等矿物的粒间 如图7 ，这 种嵌布关系无论在矽卡岩型钨矿石还是石英脉型钨 矿石中均有出现，但是石英脉型钨矿石中这种嵌布 关系为主；②石英等矿物交代白钨矿，呈包裹或半包 裹状分布于白钨矿中；③石英充填于白钨矿的裂隙 中；④石英呈微细包裹体的形式分布于白钨矿中；⑤ 石英以显微细脉的形式切穿白钨矿晶体，对白钨矿 进行改造；⑥石英颗粒分布于白钨矿粒间。 图7白钨矿分布于石英等矿物粒间 F i g ．7 S c h e e l i t ed i s t r i b u t e db e t w e e n q u a r t za n do t h e rm i n e r a l s 4 钨的赋存状态 该矿的矿物性质和有用矿物组成较为简单，有 益组分为钨，其它元素含量较低，因此仅对钨元素的 金属量平衡进行计算。根据含钨矿物的嵌布形式， 金属矿物只选取白钨矿参与金属量平衡的计算，非 金属矿物选取与白钨矿关系较为密切的透辉石和符 山石单独参与金属量平衡的计算，选取白钨矿、透辉 石和符山石等矿物参与金属量平衡计算，石英、长 石、透闪石一阳起石、方解石、萤石、黑云母、白云母、 石榴石等其它矿物合并一起参与金属量平衡计算。 参与金属量平衡计算的主要矿物含量以及W O 。的 化学成分含量见表4 。 表4钨元素金属量平衡计算表 T a b l e4C a l c u l a t i o no ft u n g s t e nm e t a l m a s sb a l a n c e ／％ 从表4 中可以得知钨元素主要赋存在白钨矿 中，这一结果与表2 中钨的物相分析结果基本一致。 另外，透辉石和符山石中也含有少量的钨元素，根据 白钨矿的嵌布特征，这可能是钨元素以白钨矿的微 细独立矿物被包裹在此两种矿物中。 5 讨论与试验验证 5 ．1讨论 矿石的工艺矿物学特征和赋存状态研究目的是 万方数据 1 2 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 期 为确定矿石的加工工艺服务，本矿的矿石工艺矿物 学及赋存状态主要有以下特征1 矿石主回收元素 钨主要赋存于白钨矿中，其占有率达9 3 ％；2 矿石中 各矿物的密度差异明显，可以明显分为三个组，即 重矿物组，密度大于6 1 0 3 k g ／m 3 ，以白钨矿和黑钨 矿为主；中密度矿物组，密度 3 ～5 1 0 3k g ／m 3 ，主 要为除白钨矿和黑钨矿以外的金属矿物、以透辉石 和符山石为主的矽卡岩矿物以及磷灰石和萤石等； 轻矿物组，密度小于3 1 0 3 k g ／m 3 ，以长石、石英和 云母等硅酸盐矿物为主；3 矿石中共伴生矿物中含 有大量含C a 计的矽卡岩矿物、方解石、萤石和磷灰 石，且均与白钨矿嵌布关系密切；4 白钨矿嵌布粒度 在0 ．1 ～3m m ，粒度属于中偏细；5 白钨矿的解离度 较好，在0 ．1 5 ～0 ．2 5m m 粒级中白钨矿单体解离度 可达7 8 ．6 4 ％。而0 ．0 4 5 t 0 ．0 7 6m m 粒级中单体解 离度达9 9 ．5 0 ％；5 以透辉石和符山石为主的矽卡岩 矿物和共伴生的褐铁矿、赤铁矿等金属矿物属于中 密度矿物，但有一定的磁性或弱磁性。 目前针对白钨矿的选矿工艺主要为重选和浮 选。根据矿物成分研究，本矿中含有大量含C a 2 矿 物，由于白钨矿的阳离子同为C a 2 ，含C a 2 矿物对 白钨矿浮选药剂种类和药剂制度选择影响较大，尤 其是药剂制度的宽泛性影响更大，其中萤石、方解石 和磷灰石与白钨矿的可浮性相近，直接影响白钨精 矿的质量。 另外，白钨矿密度与其它矿物差异性明显，且解 离性较好，其0 ．2 5 ～0 ．1 5m m 时单体解离度可达 7 8 ．6 4 ％，而在0 ．0 7 6 ～0 ．0 4 5m m 时，单体解离度高 2m m Ⅱi 种。 达9 9 ．5 0 ％，通过分级重选，再磁选的重磁联合工艺， 完全可以取得较好的效果。 5 ．2 试验验证 根据矿石的工艺矿物学特征，试验确定本矿重 选入选粒度为0 ．2 5m m ，即原矿破碎至2m m 后经 0 ．2 5m m 的细筛筛分，筛上部分经棒磨后返回筛分， 形成闭路磨矿。筛下部分分为四级，即0 ．2 5 ～o ．1 5 、 0 ．1 5 ～0 ．0 7 6 、0 ．0 7 6 t 0 ．0 4 5m m 和小于0 ．0 4 5m m ， 各级分别处理。前三个级别采用二段摇床抛尾，小 于0 ．0 4 5m m 粒级先用离心机脱泥抛尾，再采用二段 摇床抛尾。0 ．2 5 ～o ．1 5m m 级第二段摇床抛尾后，粗 精矿和中矿进行一段闭路棒磨至小于0 ．1 5m m 后返 回分级，精矿与其他级别的精矿合并为混合粗精矿进 行磁选，中矿合并为混合中矿。钨粗精矿采用磁选法 进行精选，在磁场强度为改为9 3 8 ．1k A ／m 条件下，可 获得作业产率为6 3 ．7 3 ％、W 0 3 品位为7 0 ．2 0 ％、w 0 3 作业回收率为9 9 ．2 4 ％的白钨精矿。工艺流程见图8 。 通过重磁联合工艺，选矿试验综合指标为白钨 精矿产率为0 ．2 9 ％，W o 。品位为7 0 ．2 0 ％，W O 。回 收率为7 4 ．8 2 ％，如表5 所示。回收率高于同类矿石 的“三率”指标要求。 经选矿试验验证可知，本矿通过分级重选后再 磁选的联合选矿流程，取得较好的选矿试验指标。 由于重选废水和磁选废水不含任何化学药剂，只需 简单沉淀后就可循环利用，且对环境影响极小。通 过物质组分研究和钨的赋存状态研究，确定的分级 重选后再磁选的联合选矿流程为新疆某白钨矿开发 利用的理想选矿流程。 } l 钨精矿磁选尾矿 图8 选矿工艺流程 F i g ．8 F l o w s h e e to fo r ed r e s s i n gp r o c e s s 万方数据 2 0 2 0 年第6 期吴师金等新疆某白钨矿物质组分特征及赋存状态研究 表5 T a b l e5 选矿试验综合指标 C o m p r e h e n s i v ei n d e x e so f o r ed r e s s i n gtest|％L5j 6结论 通过研究，新疆某白钨矿的物质组分及赋存状 态特征为钨主要赋存于白钨矿中，其占比达9 3 ％； 脉石矿物中有大量含C a 2 矿物，如磷灰石、萤石和 方解石及透辉石、符山石等矽卡岩矿物，且与白钨矿 嵌布关系密切，对白钨矿的浮选有一定影响；白钨矿 解离度较好，在0 ．0 4 3 ～0 ．0 7 6m m 粒级，解离度达 9 9 ．5 ％，而在0 ．1 5 ～o ．2 5m m 粒级中白钨矿单体解 离度也达7 8 ．6 4 ％，有利于分级重选。 通过选矿试验验证，分级重选和重磁联合工艺 为该矿开发利用的理想选矿流程，其选矿试验指标 为白钨精矿产率0 ．2 9 ％，W O 。品位为7 0 ．2 0 ％， W O 。回收率为7 4 ．8 2 ％。其选矿废水不含任何药 剂，简单沉淀后即可循环利用，对环境影响极小。 参考文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 杨晓峰，刘全军．我国白钨矿的资源分布及选矿的现状 和进展[ J ] ．矿业快报，2 0 0 8 4 69 ． Y A N G X i a o f e n g ，L I UQ u a n i u n 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Y A OD e n g l e i ．P r o c e s sm i n e r a l o g yo ft h eS o a l a l ai r o n E 7 ] 朱智慧，杨占峰，王其伟，等．白云鄂博稀土精矿工艺矿 o r e E J ] ．M o d e r nM i n i n g ，2 0 1 7 ，3 3 7 2 0 1 2 0 2 ． 物学研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 9 6 1 5 ，2 2 ． [ 5 3 杨大兵，李然，曹飞，等．白云鄂博西矿低品位铁矿石选Z H UZ h i h u i ，Y A N GZ h a n f e n g ，W A N GQ i w e i ，e ta 1 ． 矿试验[ J ] ．现代矿业，2 0 1 5 ，3 1 6 6 6 6 8 ． S t u d yo nt e c h n o l o g i c a lm i n e r a l o g yo fr a r ee a r t hc o n c e n t r a t e Y A N GD a b i n g ，L IR a n ，C A OF e i ，e ta 1 ．B e n e f i c i a t i o n i nB a y a nO b oE J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n g t e s to fl o wg r a d ei r o no r