텅스텐 광미에서 텅스텐, 비스무트 및 몰리브덴 회수

스크래빙을 통해 텅스텐 광미에서 텅스텐을 회수하는 것은 전체 텅스텐 회수율을 높이는 효과적인 방법이다. Lu Youzhong 등은 선광 및 야금 공정을 결합하여 텅스텐 광미와 미세 슬라임에서 텅스텐을 회수했으며, 최대 82.6%의 WO₃ 회수율을 달성했다. 이 공정은 조부유 과정을 거친 후, 광미, 미세 슬라임 및 침출 잔류물에서 얻은 텅스텐 조정광을 직접 알칼리 분해하는 단계로 구성된다. 원래 텅스텐 원광에 사용되던 부유법을 광미, 미세 슬라임 및 침출 잔류물로 확대 적용하는 한편, 가열, 중력 분리 및 기타 공정을 간소화했다. WO₃ 함량 18%인 텅스텐 조정광을 얻은 후, 이를 직접 알칼리 분해 공정에 투입한다. 기존 침출 방식과 마이크로파 침출 방식을 비교한 결과, 동일한 효과 하에서 마이크로파 침출 시간은 기존 침출 시간의 25%에 불과하여 침출 효율이 현저히 향상된 것으로 나타났다.

황광야오(Huang Guangyao) 등은 미세 기포 기술을 활용하여 쉴라이트 부유 잔사물에서 미세 쉴라이트를 회수했다. 이들은 컬럼을 산업적으로 적합한 상태로 유지하기 위해 전문가 제어 시스템을 갖춘 CMPT 미세 기포 부유 컬럼을 개발했다. 산업 시험 결과, 평균 농축물 등급은 24.52% WO₃, 회수율은 43.41%로 나타났다. 입자 크기별 분석에 따르면, 5–38 μm 분획의 회수율은 65%에 달했다.

Zhou Xiaotong 등은 고구배 자력 선별법을 이용하여 쉴라이트 부유 잔사물에서 볼프람석을 회수하였다. 1단계의 조선 단계, 1단계의 정선 단계 및 고강도 자기 분리를 거친 후, 0.20% WO₃를 함유한 자기 원료에서 0.43% WO₃ 등급의 울프라마이트 자기 농축물을 얻었으며, 텅스텐 회수율은 73.26%를 기록했다.

양빈칭은 0.018%의 Mo와 0.029%의 Bi를 함유한 텅스텐 광미를 처리하기 위해 분지-직렬 대량 부유법을 적용한 후 분리 부유 공정을 수행하여, 46.33%의 몰리브덴 농축물(회수율 67.12%)과 14.80%의 비스무트 농축물(회수율 86.70%)을 얻었다.

강서 텅스텐 산업 그룹(Jiangxi Tungsten Industry Group Co., Ltd.) 산하 텅스텐 광산의 광미 자원에 대한 조사를 바탕으로, 간저우 비철금속 연구소(Ganzhou Nonferrous Metallurgy Research Institute)는 해당 그룹 소속 13개 텅스텐 선광장에서 발생한 광미를 대상으로 종합적 활용 선광 시험을 실시하였다. 부유-중력 분리 및 부유-자력 분리-중력 분리를 결합한 공정도를 사용하여, 17%–37%의 회수율로 평균 20% WO₃ 이상의 텅스텐 조정광을 얻었다. 황화물 정광으로부터는 회수율 67.60%로 평균 4.19% Mo를 함유한 몰리브덴 정광과, 회수율 41.36%로 평균 2.78% Bi를 함유한 비스무트 정광을 얻었다. 이러한 결과는 텅스텐 광미의 2차 자원으로서의 보호, 합리적인 개발 및 활용을 위한 기술적 근거와 매장량을 제공한다.

미안투오 텅스텐 광산은 텅스텐이 주성분인 다금속 광상으로, 구리, 비스무트, 몰리브덴도 함유하고 있습니다. 텅스텐 가공 후 발생하는 자력 선별 광미(집중기의 진동 선별대에서 얻은 원료 텅스텐 모래를 표면 부상 탈황 및 자력 선별 과정을 거쳐 생성된 광미)에는 Bi 20%, WO₃ 10%–20%, Mo 1.45%, SiO₂ 30%–40%를 함유하고 있습니다. 비스무트 광물은 원생 비스무트, 비스무트 산화물, 비스무티나이트, 그리고 소량의 위티케나이트 및 엠플렉타이트 형태로 존재하며, 이 중 비스무트 산화물이 70%를 차지한다. 텅스텐 광물은 주로 울프라마이트와 쉘라이트이다. 그 밖의 광물로는 칼코피라이트, 황철석, 몰리브데나이트, 리모나이트, 석영 및 토파즈가 있다. 현미경 관찰 결과, 텅스텐 및 비스무트 광물이 빈번하게 상호 성장해 있는 것으로 나타났으며, 텅스텐 광물은 칼코피라이트, 리모나이트 및 맥석과도 상호 성장해 있다. 비스무티나이트는 때때로 울프라마이트 입자 내에 포획되어 있어 분리하기가 매우 어렵다. 광미 시료의 입도 분포와 분리 정도는 표 4-59 및 4-60에 제시되어 있다. 표에 따르면 +0.074 mm 분획이 여전히 시료의 75.55%를 차지하며, 세 가지 주요 광물 또한 주로 +0.074 mm 크기 분획에 분포하고 있다.

배치 시험 결과를 바탕으로, 농축 시설은 자력 분리 잔재물에서 텅스텐, 비스무트, 몰리브덴을 종합적으로 회수하기 위해 산업 현장에서 중력 분리-부유-수력 야금 공정을 결합한 공정 흐름도(그림 4-43 참조)를 채택하였다. 자력 선광 잔재물에는 30%–40%의 실리카가 포함되어 있어 비스무트 농축물 규격(<8% SiO₂)을 훨씬 초과한다는 점을 고려하여, 비스무트 회수 전에 먼저 진동 선별대를 사용하여 실리카를 제거한다. 진동 선별대에서 얻은 농축물은 분쇄 및 분류 과정을 거친 후 부유 공정으로 보내지며, 여기서 부유성이 좋은 몰리브덴과 황화 비스무트가 먼저 부유되고, 그 다음에 부유하기 더 어려운 산화 비스무트가 부유됩니다. 부유 광미에서 미세한 비스무트 광물과 비스무트 함유 공생 광물을 추가로 회수하기 위해, 부유 광미(텅스텐 조정광)를 상온에서 침출한 후 시멘트화하여 적격 비스무트 제품과 잔여 텅스텐 조정광을 얻습니다. 생산 실적을 보면, 이 공정을 통해 Bi 함량 36%인 황화비스무트 정광과 Bi 함량 71%인 옥시염화비스무트 제품을 생산할 수 있으며, 총 비스무트 회수율은 95%에 달합니다. 또한 36% WO₃의 품위를 가지며 90%의 회수율을 보이는 텅스텐 조정광도 얻어지며, 이로 인해 텅스텐 농축 공정의 전체 회수율이 2퍼센트 포인트 증가합니다.

표 4-59 시험 시료의 입자 크기 분석 결과

표 4-60 시험 시료의 단량체 해리도 측정

KENEX 그룹의 Tungsten Co., Ltd.는 고온 열수 맥상 석영맥형 텅스텐 광상에서 채굴된 원광을 가공합니다. 주요 금속 광물은 울프람석이며, 황철석, 쉴라이트, 몰리브데나이트, 비스무틴석, 천연 비스무트, 피르로타이트, 칼코피라이트, 카시테라이트, 갈레나, 스팔레라이트, 비소황철석, 제노타임 등이 동반됩니다. 맥석 광물은 주로 석영이며, 그 다음으로 장석, 형석, 방해석, 베릴, 인회석, 운모, 토르말린 등이 있습니다. 현재의 선광 공정도표에는 중력 광미와 미세 슬라임 광미, 두 가지 유형의 광미가 있습니다. 중력 선광 잔사물은 (수작업 선별을 거친) 적격 광석을 분쇄하고 중력 선별을 거친 후 배출됩니다. 이 잔사물은 펄프 밀도가 약 10%이며, 입자가 굵고(최대 <1.5 mm), 금속 광물 함량이 낮으며 주로 석영으로 구성되어 있습니다. 미세 슬라임 광미는 1차 및 2차 슬라임을 진동 선별대에서 처리한 후 버려집니다. 이 광미는 기본적으로 입자 크기가 0.074 mm 미만이며, 밀도가 낮고 입자가 미세합니다. 두 광미의 다원소 분석 결과는 표 4-61 및 4-62에 제시되어 있습니다.

그림 4-43 비스무트 및 텅스텐의 종합 회수 공정

표 4-61 중력 선광 잔재물의 다원소 분석 결과 (질량 분율 / %)

표 4-62 미세 슬라임 광미의 다원소 분석 결과 (질량 분율 / %)

텅스텐 광미에서 몰리브덴과 비스무트를 효과적으로 회수하기 위해, 선광 공정 흐름도상의 중력 광미 및 미세 슬라임 광미의 특성을 바탕으로 하고 현장 조건을 고려하여, 이 농축 공장은 기존의 XJK형 부양기를 사용하여 중력 광미에서 몰리브덴과 비스무트를 직접 부양하는 생산 공정을 채택하였다. 공정 흐름도와 운영 조건은 그림 4-44에 제시되어 있다.

이 몰리브덴-비스무트 회수 공정의 시운전 후, 예비 시운전 결과 기술 지표가 기본적으로 목표치를 충족하는 것으로 나타났습니다. 달성된 전체 단계별 회수율은 다음과 같습니다:

• 중력식 광미 부양법: 총 몰리브덴 회수량 39.83%, 총 비스무트 회수량 30.82%.
• 미세 슬라임 광미의 부양 선별: 총 몰리브덴 회수량 48.04%, 총 비스무트 회수량 40.01%.
• 중력 선광 잔재물과 미세 슬라임 잔재물을 합산한 총 회수량: Mo 41.34%, Bi 32.5%.

시운전을 통해 추정한 기술적 지표를 바탕으로, 광미에서 회수될 것으로 예상되는 몰리브덴 및 비스무트 정광의 생산량은 표 4-63에 제시되어 있다.

몰리브덴 금속의 시장 가격을 톤당 460,000위안, 비스무트 금속의 시장 가격을 톤당 40,000위안으로 산정했을 때, 몰리브덴 및 비스무트 정광의 연간 매출액은 총 3,834,680위안입니다. 연간 원자재 소비액 및 인건비는 1,123,700 RMB이며, 이에 따른 연간 이익은 2,710,980 RMB(세금 포함)입니다.

그림 4-44 중력 분리 및 미세 슬라임 광미로부터 몰리브덴 및 비스무트를 회수하는 공정 흐름도

작동 조건:

• 중력식 광미 조광 펄프 밀도: 10.26%
• 미세 슬라임 광미의 조제 펄프 밀도: 8.14%
• 대량 세정 펄프 밀도: 6.48%
• 분리 세정 펄프 밀도: 18.36%

시약 구성:

• 거품기: 2호 오일, 200 g/t
• 복합 회수제: 잔테이트 + 등유, 760 g/t
• 분리 부양 조절제: Na₂S, 2800 g/t
• 분리 부유용 복합 침전제: NaCN + CaO, 250 g/t
• 분리 부양법 회수물: 등유, 210 g/t

pH 값:

• 거친 가공: 8.5
• 청결도: 9.0
• 분리: 11.5

부상 장비:

• 중력식 광미 1차 선별 셀: XJK-2.8
• 미세 슬라임 광미 1차 선광 셀: XJK-0.62
• 세정 셀: XJK-0.35
• Mo-Bi 분리 셀: XJK-0.13
• 탈시약(전처리) 탱크: 직경 1000 mm의 혼합 탱크

표 4-63: 몰리브덴-비스무트 회수 프로젝트의 몰리브덴-비스무트 정광 생산량 예측