湖南某钨锡多金属矿工艺矿物学研究

洪秋阳，汤玉和，徐晓萍，梁冬云，张军，王国生

湖南某钨锡多金属矿工艺矿物学研究

洪秋阳，汤玉和，徐晓萍，梁冬云，张军，王国生

（广东省资源综合利用研究所，稀有金属分离与综合利用国家重点实验室，广东省矿产资源开发与综合利用重点实验室，广东广州510650）

采用MLA矿物自动定量检测系统结合传统工艺矿物学研究方法，定量测定湖南某钨锡多金属矿原矿的矿物组成、有价矿物的嵌布粒度和解离度、有价元素在矿石中的赋存状态等，为选矿回收矿石中的有价组分提供依据和指导。结果表明，该钨锡多金属矿中的有价元素为钨、锡和铁，分别主要以白钨矿、锡石和磁铁矿形式存在。白钨矿和磁铁矿嵌布粒度较粗，主要粒度范围都是0.04～0.32 mm，解离性较好；锡石嵌布粒度微细，适宜重选0.04 mm以上的锡石仅占47%左右，在磨矿细度为-0.074 mm占93%以上时，锡石的解离度仅为80%左右。分别从白钨矿、锡石、磁铁矿中回收钨、锡、铁，其理论回收率分别为96%、29%和46%左右。

钨锡多金属矿；嵌布粒度；解离度；赋存状态；工艺矿物学

矿石品位低，矿物组成繁杂，共伴生元素多，是中国大多数钨矿床的重要特征［1-2］。常见钨矿的共伴生元素有锡、钼、铋、铜、铅、锌、锑、铍、钴、金、银、铌、钽、稀土、锂、砷、硫、磷和非金属矿产压电水晶、熔炼水晶、萤石、长石等［3］。工艺矿物学是矿物工程学的先导和基础，通过工艺矿物学参数检测和矿物性状关系分析来对矿石进行剖析和研究，为诠释选矿机理、制定选矿工艺方案和实现选矿过程优化提供矿物学依据。文章对湖南某钨锡多金属矿进行详细的工艺矿物学研究［4］，测定了矿石的矿物组成、主要矿物的嵌布粒度和解离度、主要有价元素在矿石中的赋存状态等工艺矿物学参数，为选矿制定合理方案且最大程度回收矿石中的各有价组分提供依据和指导，从而达到资源的最大化利用和环境友好。

表1　原矿矿物组成及含量%Tab.1　Mineralogical composition of rude ore

1　矿石矿物组成及多元素分析

试验样品为湖南省某钨锡多金属矿，属于多次成矿活动叠加的钨锡共生矿石。原矿多元素分析结果为（w/%）：WO30.23、Sn 0.16、TFe 22.09、Mo 0.005、Cu 0.009、Pb 0.006、Zn 0.021、S 1.21。表明矿石中主要有价金属为钨、锡、铁，其他有价金属含量较低，未达到综合回收品位要求。

将-2 mm原矿样品破碎至-0.2 mm后，分成四个粒级（包括+0.1 mm、-0.1 mm+0.04 mm、-0.04 mm+ 0.02 mm、-0.02 mm四个粒级）制样，采用MLA矿物自动定量检测系统［5-7］结合传统工艺矿物学研究方法［8］，测定原矿的矿物组成及含量，结果如表1所示。结果表明：该矿石中钨矿物为白钨矿，未见有黑钨矿；锡矿物有锡石，极微量的硅钙锡矿，偶见黝锡矿；铁矿物主要为磁铁矿，少量褐铁矿；金属硫化矿物以黄铁矿和磁黄铁矿为主，其他金属硫化矿物含量较少。脉石矿物主要为石榴石、透辉石-钙铁辉石，其次为角闪石、萤石、粒硅镁石、绿泥石等。

2　有价矿物嵌布特征及单体解离度

2.1有价矿物的嵌布特征

2.1.1白钨矿Ca［W O4］

矿石中白钨矿结晶良好，晶形完整，与透闪石关系密切，主要有三种嵌布形式：（1）大多数白钨矿呈自形晶粒状多粒或单粒嵌布在透辉石中（图1），局部透辉石被绿泥石、方解石交代，白钨矿嵌布在透辉石残晶和绿泥石、方解石之间；（2）自形晶粒状白钨矿嵌布于透辉石与石榴石之间；（3）自形晶粒状白钨矿嵌布于透辉石和角闪石中，并见白钨矿嵌布于阳起石中。采用扫描电镜结合能谱随机测定十颗白钨矿的化学成分，平均化学成分为：WO380.28%、FeO 0.35%、CaO 19.38%。白钨矿单矿物化学分析结果为：WO377.28%。由于白钨矿中含多种矿物微细包裹体，因此白钨矿单矿物含钨量低于能谱微区分析结果。

图1　白钨矿嵌布反光显微镜图像Fig.1　Reflective microscopy images for embedded scheelite

2.1.2锡石SnO2

锡石在矿石中分布极不均匀，嵌布关系较复杂，几乎与所有矿物均有连生关系，主要有五种嵌布形式：（1）锡石呈自形-半自形晶嵌布在透辉石和石榴石中，此类锡石结晶较完整，粒度粗细极不均匀（图2），有些锡石粒度极微细，呈微细包裹体包含于钙铁辉石、石榴石中（图3）；（2）少量锡石呈不规则粒状浸染分布在透闪石中；（3）少量锡石呈微细粒包裹于石英、萤石中；（4）局部可见锡石嵌布于磁黄铁矿与透辉石之间，有时见锡石包含于磁黄铁矿、黄铁矿之中；（5）磁铁矿中常见微细粒锡石包裹体。采用扫描电镜结合能谱随机测定七颗锡石的化学成分，平均化学成分为：Sn 77.18%、Fe 0.68%、Mg 0.08%、Si 0.69%、O 21.37%。锡石中普遍含铁和硅，个别含镁。锡石单矿物化学分析结果：Sn 77.02%。

图2　锡石嵌布反光显微镜图像Fig.2　Reflective microscopy images for embedded cassiterite

图3　锡石包裹体扫描电镜，BSE图像Fig.3　SEM and BSE images for cassiterite inclusions

2.1.3磁铁矿Fe3O4

矿石中磁铁矿分布不均匀，有沿裂缝充填的块状磁铁矿，也有呈自形-半自形粒状嵌布在透辉石中的粒状磁铁矿（图4）。采用扫描电镜结合能谱随机测定十七颗磁铁矿的化学成分，平均化学成分为：Fe 71.07%、Mn 0.36%、Ca 0.12%、Si 0.17%、Al 0.29%、Mg 0.01%、O 27.99%。磁铁矿中普遍含锰、钙、硅、铝等，个别含镁。磁铁矿单矿物化学分析：Fe 66.99%。

图4　磁铁矿嵌布反光显微镜图像Fig.4　Reflective microscopy images for embedded magnetite

2.2有价矿物的嵌布粒度

将矿块磨制成光片，显微镜下测定主要矿物的嵌布粒度，结果如表2。结果表明，白钨矿嵌布粒度较粗，主要粒度在0.04～0.32 mm，属于适宜重选、浮选的粒级范围；锡石嵌布粒度微细，最粗的颗粒0.2mm左右，适宜重选0.04 mm以上的锡石仅占47%左右；磁铁矿的嵌布粒度较粗，主要粒级在0.04～0.32 mm粒级范围，不影响磁选法回收。

表2　主要有价矿物的嵌布粒度测定结果Tab.2　Measurement grain size results for the valuable minerals

2.3有价矿物的单体解离度

采用显微镜测定不同磨矿细度下的白钨矿、锡石、磁铁矿的解离度［8］，结果如图5所示。结果表明，白钨矿和磁铁矿具有良好的解离性，在磨矿细度-0.074mm占83%左右时分别已达近93%和94%的解离度，而锡石与其共生矿物之间连生紧密，极不易解离，即使在磨矿细度-0.074 mm占93%以上时，锡石的解离度也只达到80%。

图5　不同磨矿细度下有价矿物的解离度Fig.5　Liberation degree of valuable minerals at different gringding fineness

3　有价金属在矿石中的赋存状态

3.1钨在矿石中的赋存状态

根据矿物定量检测结果和各矿物含钨量，作出钨在原矿各矿物中的平衡分配见表3，从表中可见，以白钨矿形式存在的钨占原矿总钨量的96.02%，分散于磁铁矿中钨占原矿总钨的0.40%，分散于磁性脉石（包括云母、透辉石-钙铁辉石、角闪石、阳起石、钙铝榴石、钙铁榴石、蛇纹石、绿泥石）中的钨占原矿总钨的3.50%，分散于非磁脉石（包括石英、长石、方解石、萤石和粒硅镁石）中钨占原矿总钨的0.08%。钨的理论回收率96%左右。

表3　钨在各矿物中的平衡分配%Tab.3　WO3distribution in the crude ore

3.2锡在矿石中的赋存状态

根据矿物定量检测结果和各矿物含锡量，作出锡在原矿各矿物中的平衡分配见表4，从表中可见，以可解离锡石矿物形式存在的锡占原矿总锡量的29.55%，以微细锡石包裹体形式分散于磁铁矿中的锡占原矿总锡的10.27%，以微细锡石包裹体形式分散于石榴石、透辉石等磁性脉石中的锡占原矿总锡的58.10%，分散于石英、萤石、方解石等非磁性脉石中的锡占原矿总锡的2.08%。锡的理论回收率仅有29%左右。

表4　锡在各矿物中的平衡分配%Tab.4　Sn distribution in the crude ore

3.3铁在矿石中的赋存状态

根据矿物定量检测结果和各矿物含铁量，作出铁在原矿各矿物中的平衡分配见表5，从表中可见，以磁铁矿矿物形式存在的铁占原矿总铁量的46.36%，以黄铁矿、磁黄铁矿等硫化物形式存在的铁占原矿总铁的3.49%，以褐铁矿、硬锰矿等氧化矿物形式存在的铁占原矿总铁的2.53%，赋存于石榴石、透辉石等磁性脉石中的硅酸铁占原矿总铁的46.81%，分散于石英、萤石、方解石等非磁脉石中铁占原矿总铁的0.81%。从磁铁矿中回收铁，铁的理论回收率为46%左右。

表5　铁在各矿物中的平衡分配%Tab.5　Fe distribution in the crude ore

4　结果与讨论

（1）该矿石中主要有价金属为钨、锡、铁，其他有价金属含量较低，未达到综合回收品位要求。矿物检测结果表明，矿石中钨矿物为白钨矿；锡矿物为锡石，极微量的硅钙锡矿，偶见黝锡矿；铁矿物主要为磁铁矿，少量褐铁矿。

（2）白钨矿晶形完整，嵌布粒度较粗，主要粒度在0.04～0.32 mm，具良好的解离性，预计通过浮选可获得较高回收率的白钨精矿；磁铁矿的嵌布粒度也较粗，主要粒级在0.04～0.32 mm粒级范围，预计磁选可获得高回收率的磁铁矿。锡石嵌布粒度极微细，最粗的颗粒0.2 mm左右，适宜重选0.04 mm以上的锡石仅占47%左右，且锡石与其共生矿物之间紧密连生，极难解离。

（3）矿石中微细粒锡石包裹于磁铁矿、透辉石和石榴石等矿物中，并有硅钙锡矿呈微脉状充填于角闪石、石榴石等矿物微裂缝中，两方面的原因引起锡分散。

（4）该矿石含较多磁性、弱磁性矿物，且多为含铁矿石，若有条件可通过磁选预先处理，回收含铁矿物，可减少后续处理矿量，降低选矿成本。但是由于白钨矿、锡石与石榴石等磁性矿物紧密连生，磁选预丢尾将带来钨和锡的损失。选矿小型实验室试验结果表明，预先采用磁选虽然可富集大部分含铁矿物，但是由于磁选精矿产品夹带钨含量过大，不利于钨的回收。故采用“先浮后磁”流程较为合理，并确定了“先浮选钨，再磁选铁，最后重选锡”的原则流程。最终获得钨精矿钨品位为63.24%，钨回收率为86.94%；铁精矿总铁品位为62.03%，对原矿总铁回收率为41.67%，对原矿磁性铁回收率为86.97%；锡精矿含锡45.64%，锡回收率为15.38%。

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Process Mineralogy of a Tungsten-tin Polymetallic Ore in Hunan Province

HONG Qiuyang，TANAG Yuhe，XU Xiaoping，LIANG Dongyun，ZHANG Jun，WANG Guosheng
（Guangdong Institute of Resources Comprehensive Utilization，State Key Laboratory of Rare Metals Separation and Comprehensive Utilization，The Key Laboratory for Mineral Resources R&D and Comprehensive Utilization of Guangdong，Guangzhou 510650，Guangdong，China）

This paper studies the mineral composition，grain size and liberation degree of valuable minerals，occurrence of valuable elements by applying Automatic quantitative detection system（MLA）and traditional process mineralogical methods.The results show that the valuable elements of the tungsten-tin polymetallic ore are WO3，Sn and Fe，which are in the forms of scheelite，cassiterite and magnetite respectively.The grain sizes of scheelite and magnetite are ranged 0.04～0.32 mm，which is easy to be liberated；and the cassiterite size is very fine with the grains larger than 0.04 mm only accounts for about 47%.They are suitable for grinding separation and the liberation degree of cassiterite is only about 80%.The theoretical recovery of the WO3，Sn and Fe from scheelite，cassiterite and magnetite is about 96%，28%and 46%respectively.

tungsten-tin polymetallic ore；grain size；liberation degree；elemental occurrence；process mineralogy

TD912

A

10.3969/j.issn.1009-0622.2016.05.006

2016-08-19

广东省科技厅矿产资源综合利用省部产学研创新联盟示范建设项目（2014B090907009）；广东省科学院稀有金属分离与综合利用国家重点实验室创新能力建设项目（2016GDASPT-0204）

洪秋阳（1988-），女，福建泉州人，工程师，主要从事工艺矿物学研究工作。

徐晓萍（1965-），女，江西南昌人，教授级高级工程师，主要从事稀有金属矿选矿工艺和选矿药剂研究。