豫西地區(qū)多金屬礦資源豐富，但綜合利用率亟待提高

河南西部地區(qū)蘊(yùn)藏豐富的多金屬礦產(chǎn)資源，但由于復(fù)雜的地質(zhì)條件、特殊的礦石構(gòu)造，導(dǎo)致礦山選冶成為一大難題，多個(gè)大型多金屬礦資源綜合利用率普遍偏低。

位于豫西的河南盧氏夜長(zhǎng)坪鉬礦，是我國(guó)東秦嶺—大別山鉬鎢成礦帶上一個(gè)特大型鉬礦床。該礦目前已探明鉬金屬儲(chǔ)量44.45萬(wàn)噸，并伴生有鎢和螢石，鎢金屬量達(dá)22.68萬(wàn)噸。但由于該礦地質(zhì)條件復(fù)雜，礦石性質(zhì)變化大，鉬氧化率高，有用礦物嵌布粒度細(xì)，富含鈣鎂質(zhì)碳酸鹽以及嚴(yán)重影響鉬鎢浮選的黏土和石膏等脈石，導(dǎo)致該礦選礦極為困難。而且，在豫西地區(qū)，除夜長(zhǎng)坪鉬礦外還分布有數(shù)個(gè)銅多金屬礦、銻銀礦等，礦床規(guī)模雖不大，但伴生元素多，礦點(diǎn)多而散，綜合利用水平普遍不高。

為提高我國(guó)重要礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)水平，緩解資源壓力，2013年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局啟動(dòng)《礦產(chǎn)資源高效綜合利用技術(shù)與實(shí)用化研究》計(jì)劃項(xiàng)目，其中開設(shè)了《豫西大型多金屬礦綜合利用技術(shù)研發(fā)》項(xiàng)目，選擇豫西地區(qū)夜長(zhǎng)坪大型鎢鉬螢石礦、盧氏八寶山含銅多金屬礦及銻銀礦為研究對(duì)象，開展資源綜合利用新技術(shù)研究，以期在工藝礦物學(xué)研究的基礎(chǔ)上，研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的資源綜合利用新技術(shù)。2015年，該項(xiàng)目列入 “礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用調(diào)查工程”下屬的《資源節(jié)約與綜合利用技術(shù)應(yīng)用示范》項(xiàng)目。

通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施，如今夜長(zhǎng)坪難選鎢鉬螢石礦不僅有了簡(jiǎn)潔流暢的回收工藝，而且可以通過(guò)深加工進(jìn)一步提高產(chǎn)品附加值；豫西地區(qū)含銅多金屬礦及銻銀礦不僅查明了長(zhǎng)期綜合利用程度低的原因，而且從選礦設(shè)備、流程、藥劑、機(jī)理等方面入手，增加了可利用資源儲(chǔ)量、降低了工藝成本，解決了同類資源長(zhǎng)期呆滯的問(wèn)題。與此同時(shí)，項(xiàng)目組開發(fā)了能耐受鈣鎂離子的兩種新型氧化礦捕收劑，合作研制了微細(xì)粒物料重選脫泥新設(shè)備，申請(qǐng)發(fā)明專利兩項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)論文7篇，建成國(guó)土資源部多金屬礦評(píng)價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)出一支多金屬礦評(píng)價(jià)與綜合利用業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)。

夜長(zhǎng)坪鉬鎢礦特殊的礦石組成結(jié)構(gòu)，使得常規(guī)選礦方法難以實(shí)現(xiàn)鎢鉬元素的分離回收

夜長(zhǎng)坪鎢鉬螢石礦屬于矽卡巖型—斑巖型混合鉬鎢礦，主要含鉬礦物為輝鉬礦、鉬鎢鈣礦和鉬華，鎢以白鎢礦和鉬鎢鈣礦的形式存在，此外還有磁鐵礦和螢石。

項(xiàng)目組對(duì)夜長(zhǎng)坪礦進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)其中輝鉬礦屬細(xì)粒嵌布，主要以細(xì)脈狀或浸染狀分布在石英或碳酸鹽礦物粒間，或與黏土礦物、螢石和滑石密切共生，部分輝鉬礦氧化為鉬鈣礦和鉬華，首采區(qū)鉬氧化率在30%左右。白鎢礦與鉬鎢鈣礦、鉬鈣礦形成連續(xù)的類質(zhì)同象系列，呈粒狀、串珠狀分布在脈石礦物粒間，細(xì)粒嵌布，部分包裹輝鉬礦。在這種情形下，通過(guò)常規(guī)的選礦方法是不能實(shí)現(xiàn)鎢、鉬元素分離的，只能進(jìn)行冶金處理。

夜長(zhǎng)坪礦難選冶之處還在于其中的磁鐵礦與白鎢礦緊密共生，碳酸鹽脈石含量在20%以上，嚴(yán)重影響氧化鉬鎢及螢石的回收；含量占8%～15%的黏土礦物，磨礦后會(huì)形成大量礦泥，也會(huì)影響鉬鎢的浮選回收。另外，該礦最特殊之處是礦石中還含有3%～5%的石膏。這是一種可溶性礦物，它與微溶性的碳酸鹽礦物一起形成大量的鈣鎂離子，嚴(yán)重影響選礦藥劑的作用，甚至導(dǎo)致普通的脂肪酸類捕收劑失效。

由于選礦難度極大，長(zhǎng)期以來(lái)夜長(zhǎng)坪選礦廠只能回收硫化鉬，鉬回收率僅有50%左右，鉬精礦品位在20%～30%，伴生磁鐵礦精礦品位為53%～55%，而礦石中的氧化鉬、白鎢及螢石資源均未得以回收利用。

從2006年起，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所就開始對(duì)夜長(zhǎng)坪鉬鎢礦進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究，2013年依托地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目的開展對(duì)夜長(zhǎng)坪礦選礦難題開始了新一輪攻關(guān)。

攻克夜長(zhǎng)坪鎢鉬礦選礦難題，優(yōu)化工藝流程獲得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

項(xiàng)目組從工藝礦物學(xué)的角度入手，對(duì)夜長(zhǎng)坪礦的礦石組成、有用礦物嵌布特性、影響選礦的脈石礦物特征進(jìn)行了深入研究，并在此基礎(chǔ)上，開展了選礦試驗(yàn)不同流程的對(duì)比研究。

經(jīng)過(guò)一年多的攻關(guān)，項(xiàng)目組于2014年確定了脫泥—硫化鉬粗細(xì)分選—氧化鉬鎢粗細(xì)分選流程，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)獲得了含鉬45.33%的合格鉬精礦與鉬、三氧化鎢合量達(dá)30.9%的氧化鉬鎢精礦，鉬總回收率達(dá)75.63%，三氧化鎢回收率達(dá)55.19%。

鉬鎢選礦新工藝以及與之配套的選礦新藥劑、脫泥新設(shè)備，不僅使選廠能夠產(chǎn)出合格的硫化鉬精礦，而且首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)氧化鉬及白鎢的回收。新工藝很快在夜長(zhǎng)坪試驗(yàn)廠得以推廣應(yīng)用。

選礦難題解決了，但在新工藝推廣應(yīng)用的過(guò)程中，問(wèn)題又顯現(xiàn)出來(lái)——新的工藝流程，盡管實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源的綜合回收利用，但流程較為復(fù)雜，成本偏高，給日常的生產(chǎn)、管理帶來(lái)諸多不便，新工藝仍需進(jìn)一步優(yōu)化。

為此，項(xiàng)目組在2015年重新研究出對(duì)石膏耐受度更高的氧化礦捕收劑，并確定了更為簡(jiǎn)單可行的脫泥—磁選—硫化鉬浮選—氧化鉬鎢浮選方案。采用優(yōu)化后的工藝，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)可以獲得含鉬45.78%的合格鉬精礦與鉬、三氧化鎢合量達(dá)31.59%的氧化鉬鎢混合精礦，鉬總回收率70.49%，三氧化鎢回收率51.95%。這一工藝指標(biāo)，雖然比粗細(xì)分選流程偏低，但流程簡(jiǎn)單，更易于工業(yè)化，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果要優(yōu)于原來(lái)的流程。

對(duì)浮選所得的氧化鉬鎢精礦進(jìn)行深加工，采用火法熔煉工藝制備的鎢鉬鐵合金，可作為冶煉高速鋼的初級(jí)原料，而采用濕法提純粉末冶金工藝制備的高純度鎢鉬合金，則可用于鋅冶煉、藍(lán)寶石生長(zhǎng)、軍工和電子等耐腐蝕、耐高溫領(lǐng)域。

值得一提的是，在項(xiàng)目研究過(guò)程中，首次將其他行業(yè)的高速盤式分選機(jī)引入選礦領(lǐng)域，并進(jìn)行了工業(yè)化規(guī)模的應(yīng)用試驗(yàn)，達(dá)到了微細(xì)粒物料脫泥的目的，使整個(gè)選礦領(lǐng)域微細(xì)粒物料脫泥從此擁有了大處理量的工業(yè)設(shè)備。項(xiàng)目組開發(fā)的對(duì)鈣鎂離子耐受度較高的兩種氧化礦捕收劑，不僅可應(yīng)用于氧化鉬、白鎢礦、鎢鉬鈣礦的浮選，尤其在礦石中含有一定石膏、普通脂肪酸類捕收劑失效的狀況下，使得氧化礦浮選成為可能。

破解豫西典型銅多金屬礦及銻銀礦選冶難題，提高資源利用率及綜合利用水平

在豫西地區(qū)，分布多個(gè)典型的含銅多金屬礦，其特點(diǎn)是儲(chǔ)量小、較分散、有用元素含量低且伴生元素多，組分復(fù)雜,選冶難度較大。由于礦石本身性質(zhì)及企業(yè)技術(shù)力量薄弱等原因，豫西成礦帶銅礦產(chǎn)資源的綜合回收率平均不超過(guò)50％，總體上綜合利用率僅為20％。

針對(duì)這一現(xiàn)狀，項(xiàng)目組選擇典型的銅、硫、鐵多金屬礦山開展了綜合利用技術(shù)研究。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成該地區(qū)銅及共伴生元素綜合利用程度不高的原因有多個(gè)方面。比如：原礦有用元素含量偏低，工藝落后造成生產(chǎn)成本居高不下，鐵精礦含硫超標(biāo)，嚴(yán)重影響了企業(yè)開發(fā)此類礦產(chǎn)資源的積極性。

基于此情形，研究團(tuán)隊(duì)開展了大量的試驗(yàn)研究工作，改進(jìn)了選礦工藝流程，降低了浮選生產(chǎn)成本，選擇了適宜的硫活化劑，使鐵精礦中硫含量降至合理范圍，最終確定出混合浮選—銅硫分離—浮選尾礦磁選—磁性鐵反浮選脫硫的原則流程。采用該工藝相較于傳統(tǒng)的優(yōu)先浮選工藝，銅品位提高3%，回收率提高5%，同時(shí)可降低生產(chǎn)成本。另外，反浮選工藝還大幅降低了鐵精礦中的硫含量，使原有含硫較高的鐵精礦達(dá)到滿足市場(chǎng)要求的鐵精礦產(chǎn)品。同時(shí)，在項(xiàng)目研究過(guò)程中項(xiàng)目組借鑒國(guó)外技術(shù)，開展了X射線預(yù)選技術(shù)國(guó)產(chǎn)設(shè)備研究，大大降低了銅的入采品位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了廢棄低品位資源的經(jīng)濟(jì)回收利用，提高了銅礦山的資源利用率。

針對(duì)豫西地區(qū)典型的銻銀礦山只能獲得銻銀混合精礦，國(guó)內(nèi)多數(shù)冶煉企業(yè)不能有效使銻銀分離的現(xiàn)狀，項(xiàng)目組專門開展了選礦試驗(yàn)研究。工藝礦物學(xué)研究表明，該類礦石銀賦存于銀黝銅礦中，而銻以輝銻礦形式存在，少量賦存于銀黝銅礦中。

對(duì)豫西銻銀礦進(jìn)行重選、浸銀、浮選、堿浸銻等選別方法對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，銀黝銅礦的可浮性較輝銻礦好，但少量易浮輝銻礦難于抑制，不可避免地進(jìn)入了銀精礦，同時(shí)銀黝銅礦中本身含銻，也造成銀精礦中銻品位較高，影響了銻回收率。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究，最終確定了原礦部分混合浮選—混浮精礦堿浸銻后得銀精礦—混浮尾礦活化選銻的原則工藝流程。該銻銀礦選冶聯(lián)合工藝不僅使銀、銻礦物實(shí)現(xiàn)了有效分離，而且獲得了高品位的銀精礦、浮選銻精礦，同時(shí)又保證了銀、銻較高的回收率。