Recupero di tungsteno, bismuto e molibdeno dagli sterili di tungsteno

Il recupero del tungsteno dagli sterili di tungsteno tramite processo di scavenging rappresenta un metodo efficace per migliorare il recupero complessivo del tungsteno. Lu Youzhong et al. hanno utilizzato un processo combinato di arricchimento e metallurgia per recuperare il tungsteno dagli sterili di tungsteno e dai fanghi fini, ottenendo un recupero di WO₃ fino all’82,61 TP3T. Questo processo consiste in una flottazione preliminare seguita dalla decomposizione alcalina diretta del concentrato grezzo di tungsteno proveniente dagli sterili, dai fanghi fini e dai residui di lisciviazione. Il metodo di flottazione originariamente utilizzato per il minerale grezzo di tungsteno è stato esteso agli sterili, ai fanghi fini e ai residui di lisciviazione, semplificando al contempo le fasi di riscaldamento, separazione per gravità e altre operazioni. Si ottiene un concentrato grezzo di tungsteno con un tenore di 18% di WO₃, che viene poi sottoposto direttamente alla decomposizione alcalina. Un confronto tra la lisciviazione convenzionale e quella a microonde ha dimostrato che, a parità di effetto, il tempo di lisciviazione a microonde è pari solo a 25% di quello della lisciviazione convenzionale, migliorando significativamente l’efficienza di lisciviazione.

Huang Guangyao et al. hanno utilizzato la tecnologia delle microbolle per recuperare la scheelite fine dagli sterili di flottazione della scheelite. Hanno sviluppato una colonna di flottazione a microbolle CMPT dotata di un sistema di controllo esperto per mantenere la colonna in condizioni industriali ottimali. I test industriali hanno evidenziato un tenore medio del concentrato pari a 24,52% di WO₃ con un recupero del 43,41%. L’analisi per granulometria ha indicato che il recupero nella frazione compresa tra 5 e 38 μm ha raggiunto il 65%.

Zhou Xiaotong et al. hanno utilizzato la separazione magnetica ad alto gradiente per recuperare la wolframite dagli sterili di flottazione della scheelite. Dopo una fase di sgrossatura, una fase di purificazione e una separazione magnetica ad alta intensità, è stato ottenuto un concentrato magnetico di wolframite con un tenore di 0,43% WO₃ da un materiale di alimentazione magnetico contenente 0,20% WO₃, con un recupero di tungsteno pari al 73,26%.

Yang Binqing ha applicato un processo di flottazione in massa con ramificazione e serie, seguito da una flottazione di separazione, per trattare gli sterili di tungsteno contenenti 0,018% di Mo e 0,029% di Bi, ottenendo un concentrato di molibdeno con un tenore di 46,33% di Mo con un recupero del 67,12%, e un concentrato di bismuto con un tenore di 14,80% di Bi e un recupero dell’86,70%.

Sulla base di un’indagine sulle risorse di sterili presenti nelle miniere di tungsteno gestite dalla Jiangxi Tungsten Industry Group Co., Ltd., l’Istituto di ricerca sulla metallurgia dei metalli non ferrosi di Ganzhou ha condotto prove di arricchimento finalizzate allo sfruttamento completo degli sterili provenienti da 13 impianti di concentrazione del tungsteno appartenenti al Gruppo. Utilizzando schemi di lavorazione combinati di separazione per flottazione-gravità e di separazione per flottazione-separazione magnetica-gravità, è stato ottenuto un concentrato grezzo di tungsteno con un contenuto medio superiore a 20% di WO₃, con recuperi compresi tra 17% e 37%. Dal concentrato solfuro sono stati ottenuti un concentrato di molibdeno con un tenore medio di 4,19% di Mo e un tasso di recupero del 67,60%, nonché un concentrato di bismuto con un tenore medio di 2,78% di Bi e un tasso di recupero del 41,36%. Questi risultati forniscono supporto tecnico e riserve per la tutela, lo sviluppo razionale e l’utilizzo degli sterili di tungsteno come risorse secondarie.

La miniera di tungsteno di Miantuwo è un giacimento polimetallico in cui prevale il tungsteno, ma che contiene anche rame, bismuto e molibdeno. Gli sterili della separazione magnetica prodotti dopo la lavorazione del tungsteno (gli sterili provenienti dalla desolforazione mediante flottazione a tavoli e dalla separazione magnetica della sabbia grezza di tungsteno ottenuta dai tavoli vibranti del concentratore) contengono Bi 20%, WO₃ 10%–20%, Mo 1,45% e SiO₂ 30%–40%. I minerali di bismuto si presentano sotto forma di bismuto nativo, ossido di bismuto, bismutinite e piccole quantità di wittichenite ed emplectite, con l’ossido di bismuto che rappresenta il 70%. I minerali di tungsteno sono principalmente wolframite e scheelite. Altri minerali includono calcopirite, pirite, molibdenite, limonite, quarzo e topazio. L’esame microscopico mostra che i minerali di tungsteno e bismuto sono spesso intercalati; i minerali di tungsteno sono inoltre intercalati con calcopirite, limonite e ganga. La bismutinite è talvolta racchiusa nei granuli di wolframite, rendendo estremamente difficile la sua liberazione. La distribuzione granulometrica e il grado di liberazione dei campioni di sterili sono riportati nelle Tabelle 4‑59 e 4‑60. Le tabelle indicano che la frazione >+0,074 mm rappresenta ancora il 75,55% del campione e che anche i tre minerali principali sono distribuiti prevalentemente nella frazione di granulometria >+0,074 mm.

Sulla base dei risultati delle prove su lotti, l’impianto di concentrazione ha adottato, nella pratica industriale, un processo combinato di separazione per gravità, flottazione e idrometallurgia (vedi Figura 4-43) per recuperare in modo completo tungsteno, bismuto e molibdeno dagli sterili della separazione magnetica. Considerando che gli sterili magnetici contengono 30%–40% di silice, ben oltre la specifica del concentrato di bismuto (<8% di SiO₂), si ricorre innanzitutto a un tavolo vibrante per la desilicazione prima del recupero del bismuto. Il concentrato del tavolo viene macinato e classificato, quindi inviato alla flottazione, dove vengono fatti galleggiare per primi il molibdeno e il solfuro di bismuto, facilmente flottabili, seguiti dall’ossido di bismuto, più difficile da far galleggiare. Per recuperare ulteriormente i minerali fini di bismuto e le intercristalline contenenti bismuto dagli scarti di flottazione, questi ultimi (concentrato grezzo di tungsteno) vengono sottoposti a lisciviazione a temperatura ambiente, seguita da cementazione per ottenere un prodotto di bismuto conforme agli standard e il restante concentrato grezzo di tungsteno. La pratica produttiva dimostra che questo processo produce un concentrato di solfuro di bismuto con un tenore di 36% Bi e un prodotto di ossicloruro di bismuto con un tenore di 71% Bi, con un recupero totale di bismuto che raggiunge il 95%. Si ottiene inoltre un concentrato grezzo di tungsteno con un tenore di 36% WO₃ e un recupero del 90%, aumentando il recupero complessivo del concentratore di tungsteno di 2 punti percentuali.

Tabella 4-59 Risultati dell'analisi granulometrica dei campioni di prova

Tabella 4-60 Determinazione del grado di dissociazione dei monomeri del campione in esame

Il gruppo KENEX Tungsten Co., Ltd. lavora il minerale grezzo proveniente da un giacimento di tungsteno di tipo "filone di quarzo riempito idrotermale ad alta temperatura". Il principale minerale metallico è la wolframite, accompagnata da pirite, scheelite, molibdenite, bismutinite, bismuto nativo, pirrotite, calcopirite, cassiterite, galena, sfalerite, arsenopirite, xenotimo, ecc. I minerali di ganga sono principalmente quarzo, seguito da feldspato, fluorite, calcite, berillo, apatite, mica, tormalina, ecc. Nell’attuale schema di lavorazione sono presenti due tipi di sterili: sterili per gravità e sterili a forma di limo fine. Gli sterili per gravità vengono scartati dopo che il minerale qualificato (a seguito di selezione manuale) è stato macinato e sottoposto a separazione per gravità. Questi sterili hanno una densità della polpa di circa 10%, una granulometria grossolana (massimo <1,5 mm) e un basso contenuto di minerali metallici, essendo costituiti principalmente da quarzo. Gli sterili a forma di limo fine vengono scartati dopo che i limi primari e secondari sono stati trattati mediante tavoli vibranti. Presentano essenzialmente una granulometria <0,074 mm, con bassa densità e particelle fini. I risultati delle analisi multielementari dei due tipi di sterili sono riportati nelle Tabelle 4-61 e 4-62.

Figura 4-43: Processo di recupero completo del bismuto e del tungsteno

Tabella 4-61 Risultati dell'analisi multielemento degli sterili di separazione per gravità (frazione di massa / %)

Tabella 4-62 Risultati dell'analisi multielemento dei residui di slime fini (frazione di massa / %)

Per recuperare efficacemente il molibdeno e il bismuto dagli sterili di tungsteno, sulla base delle proprietà degli sterili a gravità e degli sterili fini in forma di limo presenti nel flusso di lavorazione e tenendo conto delle condizioni del sito, il concentratore ha adottato un processo produttivo che utilizza macchine di flottazione convenzionali di tipo XJK per flottare direttamente il molibdeno e il bismuto dagli sterili di gravità. Il diagramma di flusso del processo e le condizioni operative sono illustrati nella Figura 4-44.

Dopo la messa in funzione di questo processo di recupero del molibdeno-bismuto, i test preliminari hanno dimostrato che gli indici tecnici soddisfacevano sostanzialmente le aspettative prefissate. I rendimenti complessivi per fase raggiunti sono stati:

• Flottazione dei residui per gravità: recupero totale di Mo pari a 39.83%, recupero totale di Bi pari a 30.82%.
• Flottazione dei residui fini di slime: recupero totale di Mo pari a 48,041 TP3T, recupero totale di Bi pari a 40,011 TP3T.
• Recuperi complessivi combinati sia dagli sterili di separazione per gravità che dagli sterili fini: Mo 41,341 TP3T, Bi 32,51 TP3T.

Sulla base degli indici tecnici stimati al momento della messa in servizio, la produzione prevista di concentrati di molibdeno e bismuto recuperati dagli sterili è riportata nella Tabella 4-63.

Calcolato sulla base dei prezzi di mercato di 460.000 RMB/t di molibdeno metallico e 40.000 RMB/t di bismuto metallico, il fatturato annuo derivante dai concentrati di molibdeno e bismuto ammonta a 3.834.680 RMB. Il consumo annuo di materie prime e i costi di manodopera ammontano a 1.123.700 RMB, generando un utile annuo di 2.710.980 RMB (tasse incluse).

Figura 4-44: Schema di processo per il recupero di molibdeno e bismuto dalla separazione per gravità e dagli sterili a grana fine

Condizioni di funzionamento:

• Densità della polpa di sgrossatura degli sterili per separazione a gravità: 10,26%
• Densità della polpa di sgrossatura degli scarti di melma fine: 8,14%
• Densità della pasta di cellulosa per la pulizia in massa: 6,48%
• Densità della polpa nella fase di separazione: 18,36%

Schema dei reagenti:

• Schiumatore: olio n. 2, 200 g/t
• Collettore combinato: xantato + cherosene, 760 g/t
• Modificatore per la flottazione di separazione: Na₂S, 2800 g/t
• Depressore combinato per la flottazione di separazione: NaCN + CaO, 250 g/t
• Collettore di flottazione di separazione: cherosene, 210 g/t

Valori di pH:

• Sgrossatura: 8,5
• Pulizia: 9,0
• Separazione: 11,5

Attrezzature di galleggiamento:

• Cella di sgrossatura per sterili a gravità: XJK-2.8
• Cella di sgrossatura per residui di slime fini: XJK-0.62
• Celle di pulizia: XJK-0.35
• Celle di separazione Mo‑Bi: XJK-0.13
• Serbatoio di decontaminazione (condizionamento): serbatoio di miscelazione con diametro di 1000 mm

Tabella 4-63: Previsione della produzione di concentrato di molibdeno-bismuto nell'ambito del progetto di recupero del molibdeno-bismuto