استخلاص التنغستن والبزموت والموليبدينوم من مخلفات التنغستن

يُعد استخلاص التنغستن من مخلفات التنغستن عن طريق عملية التنقية طريقة فعالة لتحسين معدل استخلاص التنغستن الإجمالي. وقد استخدم لو يوزونغ وزملاؤه عملية مركبة تجمع بين التخصيب وعلم المعادن لاستخلاص التنغستن من مخلفات التنغستن والطين الناعم، محققين معدل استخلاص لـ WO₃ يصل إلى 82.6%. تتألف هذه العملية من عملية تعويم أولية يتبعها تحلل قلوي مباشر لمركزات التنغستن الخام المستخرجة من المخلفات، والطين الناعم، وبقايا الترشيح. تم توسيع نطاق طريقة التعويم التي كانت تُستخدم في الأصل لخام التنغستن الخام لتشمل المخلفات، والطين الناعم، وبقايا الترشيح، مع تبسيط خطوات التسخين، والفصل بالجاذبية، وغيرها من الخطوات. يتم الحصول على مركز خشن للتنغستن يحتوي على 18% من WO₃، ثم يخضع مباشرةً للتحلل القلوي. وأظهرت المقارنة بين عملية الترشيح التقليدية والترشيح بالموجات الدقيقة أنه، في ظل نفس التأثير، لا تستغرق عملية الترشيح بالموجات الدقيقة سوى 25% من الوقت الذي تستغرقه عملية الترشيح التقليدية، مما يحسن كفاءة الترشيح بشكل ملحوظ.

استخدم هوانغ غوانغياو وزملاؤه تقنية الفقاعات الدقيقة لاستخلاص الشيليت الناعم من مخلفات تعويم الشيليت. وقاموا بتطوير عمود تعويم بالفقاعات الدقيقة من نوع CMPT مزود بنظام تحكم خبير للحفاظ على العمود في حالة صناعية ملائمة. وأظهرت الاختبارات الصناعية أن متوسط درجة تركيز المادة المركزة بلغ 24.52% من WO₃، مع نسبة استخلاص بلغت 43.41%. وأظهر التحليل حسب الحجم أن نسبة الاستخلاص في الفئة الحجمية 5–38 ميكرومتر وصلت إلى 65%.

استخدم تشو شياوتونغ وآخرون عملية الفصل المغناطيسي عالي التدرج لاستخلاص الولفراميت من مخلفات التعويم الخاصة بالشيليت. وبعد مرحلة أولية واحدة، ومرحلة تنقية واحدة، وعملية فصل مغناطيسي عالي الكثافة، تم الحصول على مركز مغناطيسي من الولفراميت بدرجة نقاء 0.43% WO₃ من مادة مغناطيسية أولية تحتوي على 0.20% WO₃، مع استرداد للتنغستن بنسبة 73.26%.

طبق يانغ بينتشينغ عملية تعويم جماعي من النوع «فرعي-متسلسل» تليها عملية تعويم الفصل لمعالجة مخلفات التنغستن التي تحتوي على 0.018% من الموليبدينوم و0.029% من البزموت، وحصل على مركزات موليبدينوم بنسبة 46.33% من الموليبدينوم بنسبة استرداد بلغت 67.12%، ومركز بيزموت بدرجة نقاء 14.80% من البيزموت بنسبة استرداد بلغت 86.70%.

استنادًا إلى دراسة استقصائية لموارد المخلفات في مناجم التنغستن التابعة لشركة «مجموعة جيانغشي لصناعة التنغستن» المحدودة، أجرى معهد غانتشو لأبحاث المعادن غير الحديدية اختبارات شاملة لتجهيز المخلفات واستغلالها من 13 منشأة لتركيز التنغستن تابعة للمجموعة. وباستخدام مخططات عملية تجمع بين الفصل بالطفو والجاذبية، والفصل بالطفو والجاذبية والمغناطيسية، تم الحصول على مركزات خام للتنغستن يبلغ متوسطها أكثر من 20% من ثالث أكسيد التنغستن (WO₃) بمعدلات استرداد تتراوح بين 17% و37%. ومن مركزات الكبريتيد، تم الحصول على مركزات الموليبدينوم بمتوسط 4.19% من الموليبدينوم بمعدل استرداد يبلغ 67.60%، ومركزات البزموت بمتوسط 2.78% من البزموت بمعدل استرداد يبلغ 41.36%. توفر هذه النتائج الدعم التقني والاحتياطيات اللازمة لحماية مخلفات التنغستن وتطويرها بشكل رشيد واستخدامها كموارد ثانوية.

منجم ميانتوو للتنغستن هو رواسب متعددة المعادن يغلب عليها التنغستن، وتحتوي أيضًا على النحاس والبزموت والموليبدينوم. وتحتوي مخلفات الفصل المغناطيسي الناتجة عن معالجة التنغستن (مخلفات إزالة الكبريت عن طريق التعويم الطاولي والفصل المغناطيسي لرمل التنغستن الخام المستخرج من الطاولات الاهتزازية في مركز التخصيب) على Bi 20%، وWO₃ 10%–20%، Mo 1.45%، وSiO₂ 30%–40%. تتواجد معادن البزموت في صورة البزموت الخام، وأكسيد البزموت، والبزموتينيت، وكميات صغيرة من الويتيشينيت والإمبليكتيت، حيث يمثل أكسيد البزموت نسبة 70%. أما معادن التنغستن فهي بشكل رئيسي الوولفراميت والشيليت. وتشمل المعادن الأخرى الكالكوبيريت، والبيريت، والموليبدينيت، والليمونيت، والكوارتز، والتوباز. ويُظهر الفحص المجهري أن معادن التنغستن والبزموت غالبًا ما تكون متشابكة؛ كما تتشابك معادن التنغستن أيضًا مع الكالكوبيريت، والليمونيت، والغانج. يكون البيزموثينيت أحيانًا محصورًا داخل حبيبات الولفراميت، مما يجعل عملية فصله صعبة للغاية. يوضح الجدولان 4-59 و4-60 توزيع حجم الجسيمات ودرجة فصل عينات المخلفات. تشير الجداول إلى أن الجزء الذي يزيد حجمه عن +0.074 مم لا يزال يمثل 75.55% من العينة، كما أن المعادن الثلاثة الرئيسية موزعة بشكل أساسي في الجزء الذي يزيد حجمه عن +0.074 مم.

استنادًا إلى نتائج الاختبارات الدفعية، اعتمدت محطة التركيز مخططًا تقنيًّا مركبًا يجمع بين الفصل بالجاذبية والطفو والمعالجة المعدنية المائية (انظر الشكل 4-43) في الممارسة الصناعية لاستخلاص التنغستن والبزموت والموليبدينوم بشكل شامل من مخلفات الفصل المغناطيسي. ونظرًا لأن مخلفات الفصل المغناطيسي تحتوي على السيليكا بنسبة تتراوح بين 30% و40%، وهو ما يتجاوز بكثير مواصفات مركزات البزموت (<8% SiO₂)، يتم أولًا استخدام طاولة الاهتزاز لإزالة السيليكا قبل استخلاص البزموت. يتم طحن المركز الناتج عن الطاولة وتصنيفه، ثم إرساله إلى عملية التعويم، حيث يتم تعويم كبريتيد الموليبدينوم والبزموت القابلين للتعويم بسهولة أولاً، يليهما أكسيد البزموت الأصعب في التعويم. ولزيادة استخلاص معادن البزموت الدقيقة والتشابكات الحاملة للبزموت من مخلفات التعويم، يتم ترشيح مخلفات التعويم (مركز التنغستن الخام) في درجة حرارة الغرفة، ثم يتم تصلبها للحصول على منتج بزموت مؤهل ومركز التنغستن الخام المتبقي. تُظهر الممارسات الإنتاجية أن هذه العملية تنتج مركز كبريتيد البزموت بدرجة نقاء 36% Bi ومنتج أوكسيكلوريد البزموت بدرجة نقاء 71% Bi، مع معدل استرداد إجمالي للبزموت يصل إلى 95%. كما يتم الحصول على مركز خام التنغستن الذي تبلغ درجة نقاوته 36% WO₃ بمعدل استرداد يبلغ 90%، مما يزيد من معدل الاسترداد الإجمالي لمركز تنقية التنغستن بمقدار نقطتين مئويتين.

جدول 4-59 نتائج تحليل حجم الجسيمات للعينات الخاضعة للاختبار

الجدول 4-60: تحديد درجة تفكك المونومر في العينة قيد الاختبار

تقوم شركة «KENEX Group Tungsten Co., Ltd.» بمعالجة الخام المستخرج من رواسب التنغستن من نوع عروق الكوارتز المملوءة بالماء الحراري عالي الحرارة. والمعدن الرئيسي هو الولفراميت، مصحوبًا بالبيريت، والشيليت، والموليبدينيت، والبزموثينيت، والبزموت الخام، والبيروتايت، والكالكوبيريت، والكاسيتريت، والغالينا، والسباليريت، والأرسينوبيريت، والزينوتيم، وغيرها. وتتكون معادن الشوائب بشكل أساسي من الكوارتز، يليه الفلسبار، والفلوريت، والكالسيت، والبيريل، والأباتيت، والميكا، والتورمالين، وغيرها. وفي مخطط المعالجة الحالي، يوجد نوعان من المخلفات: مخلفات الجاذبية ومخلفات الطين الناعم. يتم التخلص من مخلفات الجاذبية بعد طحن الخام المؤهل (بعد الفرز اليدوي) وإخضاعه لعملية الفصل بالجاذبية. تبلغ كثافة عجينة هذه المخلفات حوالي 10%، وحجم جسيماتها خشن (بحد أقصى <1.5 مم)، ومحتواها من المعادن الفلزية منخفض، حيث تتكون أساسًا من الكوارتز. يتم التخلص من مخلفات الطين الناعم بعد معالجة الطين الأولي والثانوي بواسطة طاولات الاهتزاز. ويبلغ حجمها أساسًا <0.074 مم، مع كثافة منخفضة وحجم جسيمات دقيق. تظهر نتائج التحليل متعدد العناصر للمخلفات في الجدولين 4-61 و4-62.

الشكل 4-43: عملية الاستخلاص الشاملة للبزموت والتنغستن

الجدول 4-61: نتائج التحليل متعدد العناصر لمخلفات التعدين التي تم فصلها بالجاذبية (النسبة الكتلية / %)

الجدول 4-62: نتائج التحليل متعدد العناصر لمخلفات الطين الناعم (النسبة الكتلية / %)

من أجل استخلاص الموليبدينوم والبزموت بفعالية من مخلفات التنغستن، استنادًا إلى خصائص مخلفات الجاذبية ومخلفات الطين الناعم في مخطط عملية التخصيب، ومع مراعاة ظروف الموقع، اعتمدت محطة التخصيب عملية إنتاج تستخدم آلات تعويم تقليدية من نوع XJK لتعويم الموليبدينوم والبزموت مباشرةً من مخلفات الجاذبية. ويظهر مخطط العملية وظروف التشغيل في الشكل 4-44.

بعد بدء تشغيل عملية استخلاص الموليبدينوم والبزموت هذه، أظهرت الاختبارات الأولية أن المؤشرات الفنية قد حققت بشكل عام التوقعات المستهدفة. وكانت نسب الاستخلاص الإجمالية التي تم تحقيقها في كل مرحلة كما يلي:

• التعويم بالجاذبية لمخلفات التعدين: إجمالي استخلاص الموليبدينوم 39.83%، وإجمالي استخلاص البريليوم 30.82%.
• التعويم لمخلفات الطين الناعم: إجمالي استخلاص الموليبدينوم 48.04%، وإجمالي استخلاص البيريليوم 40.01%.
• إجمالي كميات الاسترداد المجمعة من كل من مخلفات الترسيب بالجاذبية ومخلفات الطين الناعم: الموليبدينوم 41.34%، البيريليوم 32.5%.

استنادًا إلى المؤشرات الفنية المُقدَّرة منذ بدء التشغيل، يرد في الجدول 4-63 الإنتاج المتوقع لمركزات الموليبدينوم والبزموت المستخلصة من المخلفات.

وبحساب أسعار السوق البالغة 460,000 يوان صيني للطن من معدن الموليبدينوم و40,000 يوان صيني للطن من معدن البزموت، يبلغ إجمالي إيرادات المبيعات السنوية من مركزات الموليبدينوم والبزموت 3,834,680 يوان صيني. ويبلغ الاستهلاك السنوي للمواد وتكاليف العمالة 1,123,700 يوان صيني، مما يحقق ربحًا سنويًا قدره 2,710,980 يوان صيني (شاملاً الضرائب).

الشكل 4-44: مخطط تدفق عملية استخلاص الموليبدينوم والبزموت من الفصل بالجاذبية ومخلفات الطين الناعم

شروط التشغيل:

• كثافة عجينة التخمير الأولي لمخلفات التعدين بالجاذبية: 10.26%
• كثافة اللب الخام المستخرج من مخلفات الطين الناعم: 8.14%
• كثافة لب التنظيف السائب: 6.48%
• كثافة لب التنظيف بعد الفصل: 18.36%

مخطط الكواشف:

• جهاز الرغوة: الزيت رقم 2، 200 غ/طن
• جهاز تجميع مركب: زانثات + كيروسين، 760 غ/طن
• معدّل عملية الفصل بالطفو: Na₂S، 2800 غ/طن
• مثبط مركب لعملية الفصل بالطفو: NaCN + CaO، 250 غ/طن
• مجمع الفصل بالطفو: الكيروسين، 210 غ/طن

قيم الرقم الهيدروجيني:

• التخشين: 8.5
• النظافة: 9.0
• الفاصل: 11.5

معدات التعويم:

• خلية التصفية الأولية لمخلفات التعدين بالجاذبية: XJK-2.8
• خلية التكسير الأولي لمخلفات الطين الناعم: XJK-0.62
• خلايا التنظيف: XJK-0.35
• خلايا الفصل Mo‑Bi: XJK-0.13
• خزان إزالة المواد الكيميائية (التحضير): خزان خلط بقطر 1000 مم

الجدول 4-63: توقعات إنتاج مركزات الموليبدينوم والبزموت في مشروع استخلاص الموليبدينوم والبزموت