Извлечение вольфрама, висмута и молибдена из вольфрамовых хвостов

Извлечение вольфрама из вольфрамовых хвостов методом выщелачивания является эффективным способом повышения общего коэффициента извлечения вольфрама. Лу Юйчжун и др. использовали комбинированный процесс обогащения и металлургической переработки для извлечения вольфрама из вольфрамовых хвостов и мелких шламов, достигнув коэффициента извлечения WO₃ до 82,61 TP3T. Данный процесс состоит из грубой флотации с последующим прямым щелочным разложением грубого вольфрамового концентрата, полученного из хвостов, мелких шламов и остатков выщелачивания. Метод флотации, первоначально применявшийся для вольфрамовой сырой руды, был распространен на хвосты, мелкие шламы и остатки выщелачивания, при этом были упрощены этапы нагрева, гравитационной сепарации и другие. Получен грубый концентрат вольфрама с содержанием WO₃ 18%, который затем непосредственно подвергается щелочному разложению. Сравнение традиционного выщелачивания и микроволнового выщелачивания показало, что при одинаковом эффекте время микроволнового выщелачивания составляет всего 25% от времени традиционного выщелачивания, что значительно повышает эффективность выщелачивания.

Хуан Гуанъяо и др. использовали технологию микропузырьковой флотации для извлечения мелкого шеелита из хвостов флотации шеелита. Они разработали микропузырьковую флотационную колонну CMPT с экспертной системой управления, позволяющую поддерживать колонну в оптимальном промышленном режиме. Промышленные испытания показали, что среднее содержание WO₃ в концентрате составило 24,52% при коэффициенте извлечения 43,41%. Анализ по фракциям показал, что коэффициент извлечения во фракции 5–38 мкм достиг 65%.

Чжоу Сяотун и др. использовали высокоградиентное магнитное разделение для извлечения вольфрамита из хвостов флотации шеелита. После одной стадии грубой обогатительной обработки, одной стадии дообогатительной обработки и высокоинтенсивной магнитной сепарации из магнитной сырьевой смеси, содержащей 0,20% WO₃, был получен магнитный концентрат вольфрамита с содержанием 0,43% WO₃, при этом коэффициент извлечения вольфрама составил 73,26%.

Ян Биньцин применил метод объемной флотации по ветвям и сериям с последующей сепарационной флотацией для переработки вольфрамовых хвостов, содержащих 0,018% Mo и 0,029% Bi, в результате чего был получен молибденовый концентрат с содержанием 46,33% Mo с коэффициентом извлечения 67,12%, а также концентрат висмута с содержанием 14,80% Bi и коэффициентом извлечения 86,70%.

На основе обследования ресурсов хвостов на вольфрамовых рудниках, входящих в состав компании «Jiangxi Tungsten Industry Group Co., Ltd.», Ганчжоуский научно-исследовательский институт цветной металлургии провёл испытания по комплексному использованию и обогащению хвостов с 13 вольфрамовых обогатительных фабрик, принадлежащих данной группе. При использовании технологических схем, сочетающих флотационно-гравитационное и флотационно-магнитно-гравитационное разделение, был получен черновой концентрат вольфрама со средним содержанием более 20% WO₃ при коэффициентах извлечения 17%–37%. Из сульфидного концентрата были получены молибденовый концентрат со средним содержанием 4,19% Mo при коэффициенте извлечения 67,60% и висмутовый концентрат со средним содержанием 2,78% Bi при коэффициенте извлечения 41,36%. Эти результаты обеспечивают техническую основу и резервы для охраны, рационального освоения и использования вольфрамовых хвостов в качестве вторичных ресурсов.

Вольфрамовый рудник «Мяньтуо» представляет собой полиметаллическое месторождение, в котором преобладает вольфрам, а также содержатся медь, висмут и молибден. Хвосты магнитной сепарации, образующиеся после переработки вольфрама (хвосты от десульфуризации на столовой флотации и магнитной сепарации сырого вольфрамового песка, полученного с вибрационных столов обогатительной фабрики), содержат Bi 20%, WO₃ 10%–20%, Mo 1,45% и SiO₂ 30%–40%. Минералы висмута встречаются в виде самородного висмута, оксида висмута, висмутинита, а также небольших количеств виттихенита и эмплектита, причем на долю оксида висмута приходится 70%. Минералы вольфрама представлены в основном вольфрамитом и шеелитом. К другим минералам относятся халькопирит, пирит, молибденит, лимонит, кварц и топаз. Микроскопическое исследование показывает, что минералы вольфрама и висмута часто срастаются между собой; минералы вольфрама также срастаются с халькопиритом, лимонитом и пустой породой. Бисмутинит иногда заключён в зернах вольфрамита, что чрезвычайно затрудняет его отделение. Распределение частиц по размерам и степень отделения образцов хвостов приведены в таблицах 4‑59 и 4‑60. Данные таблиц показывают, что фракция +0,074 мм по-прежнему составляет 75,55% образца, причем три основных минерала также в основном сосредоточены в фракции размером +0,074 мм.

На основании результатов серийных испытаний на обогатительной фабрике в промышленной практике была внедрена комбинированная технологическая схема, включающая гравитационное обогащение, флотацию и гидрометаллургию (см. рис. 4-43), с целью комплексного извлечения вольфрама, висмута и молибдена из отходов магнитной сепарации. Учитывая, что магнитные хвосты содержат 30%–40% кремнезема, что значительно превышает технические условия на висмутовый концентрат (<8% SiO₂), перед извлечением висмута сначала используется вибрационный стол для десиликации. Концентрат с вибрационного стола измельчают и классифицируют, после чего направляют на флотацию, где сначала выделяются легкофлотируемые сульфиды молибдена и висмута, а затем — более труднофлотируемый оксид висмута. Для дальнейшего извлечения мелких висмутовых минералов и висмутосодержащих интерростаний из флотационных хвостов флотационные хвосты (сырой концентрат вольфрама) выщелачиваются при температуре окружающей среды, после чего проводится цементация с целью получения продукта висмута соответствующего качества и оставшегося сырого концентрата вольфрама. Производственная практика показывает, что данный процесс позволяет получить концентрат сульфида висмута с содержанием 36% Bi и продукт оксихлорида висмута с содержанием 71% Bi, при этом общий коэффициент извлечения висмута достигает 95%. Кроме того, получается вольфрамовый сырой концентрат с содержанием 36% WO₃ при извлечении 90%, что повышает общее извлечение вольфрама на обогатительной фабрике на 2 процентных пункта.

Таблица 4-59 Результаты анализа размера частиц в исследуемых образцах

Таблица 4-60. Определение степени диссоциации мономера в исследуемом образце

Компания «KENEX group Tungsten Co., Ltd.» занимается переработкой сырой руды из высокотемпературного гидротермального вольканического месторождения вольфрама с кварцевыми жилами. Основным металлическим минералом является вольфрамит, в сопровождении пирита, шеелита, молибденита, бисмутинита, природного висмута, пирротина, халькопирита, касситерита, галенита, сфалерита, арсенопирита, ксенотима и др. Попутными минералами являются в основном кварц, а также полевой шпат, флюорит, кальцит, берилл, апатит, слюда, турмалин и др. В действующей технологической схеме образуются два вида хвостов: гравитационные хвосты и хвосты тонкодисперсного шлама. Гравитационные хвосты отбраковываются после того, как отборная руда (после ручной сортировки) измельчается и подвергается гравитационной сепарации. Эти хвосты имеют плотность пульпы около 10%, крупный размер частиц (максимум <1,5 мм) и низкое содержание металлических минералов, состоя в основном из кварца. Мелкодисперсные шламовые отходы образуются после обработки первичных и вторичных шламов на вибрационных столах. Они состоят преимущественно из частиц размером <0,074 мм, имеют низкую плотность и мелкую фракцию. Результаты многоэлементного анализа обоих видов отходов приведены в таблицах 4-61 и 4-62.

Рисунок 4-43. Комплексный процесс извлечения висмута и вольфрама

Таблица 4-61. Результаты многокомпонентного анализа гравитационных хвостов (массовая доля / %)

Таблица 4-62. Результаты многокомпонентного анализа мелких шламовых отходов (массовая доля / %)

Для эффективного извлечения молибдена и висмута из вольфрамовых хвостов, исходя из свойств гравитационных хвостов и тонкодисперсных шламовых хвостов в технологической схеме обогащения и с учетом условий на месторождении, на обогатительной фабрике был внедрен технологический процесс с использованием традиционных флотационных машин типа XJK для непосредственной флотации молибдена и висмута из гравитационных хвостов. Технологическая схема и условия эксплуатации представлены на рисунке 4‑44.

После ввода в эксплуатацию данной технологии извлечения молибдена и висмута предварительные испытания показали, что технические показатели в целом соответствуют запланированным ожиданиям. Общие коэффициенты извлечения по этапам составили:

• Флотация хвостов с использованием силы тяжести: общий объем извлечения молибдена — 39,83%, общий объем извлечения бисмута — 30,82%.
• Флотация мелких шламовых отходов: общее извлечение молибдена — 48,041 TP3T, общее извлечение бисмута — 40,011 TP3T.
• Общий объем извлечения как из гравитационных хвостов, так и из тонкодисперсных шламовых хвостов: Mo 41,34%, Bi 32,5%.

На основании технических показателей, рассчитанных по результатам ввода в эксплуатацию, ожидаемые объемы производства молибденовых и висмутовых концентратов, извлеченных из хвостов, приведены в таблице 4-63.

При рыночных ценах 460 000 юаней за тонну металлического молибдена и 40 000 юаней за тонну металлического висмута годовая выручка от продаж концентратов молибдена и висмута составляет 3 834 680 юаней. Годовые затраты на материалы и оплату труда составляют 1 123 700 юаней, что позволяет получить годовую прибыль в размере 2 710 980 юаней (с учетом налогов).

Рисунок 4-44. Технологическая схема извлечения молибдена и висмута из отходов гравитационной сепарации и мелких шламовых хвостов

Условия эксплуатации:

• Плотность грубой пульпы хвостов, полученных гравитационным способом: 10,26%
• Плотность пульпы для грубой переработки мелких шламовых отходов: 8,14%
• Плотность целлюлозы при массовой очистке: 6,48%
• Плотность целлюлозы при очистке в сепараторе: 18,36%

Схема реагентов:

• Вспениватель: Масло № 2, 200 г/т
• Комбинированный коллектор: ксантат + керосин, 760 г/т
• Модификатор для флотации: Na₂S, 2800 г/т
• Комбинированный депрессант для флотационного обогащения: NaCN + CaO, 250 г/т
• Флотационный коллектор: керосин, 210 г/т

Значения pH:

• Черновая обработка: 8,5
• Чистота: 9,0
• Разделение: 11,5

Оборудование для флотации:

• Гравитационная камера грубой сепарации хвостов: XJK-2.8
• Камера грубой обогатительной переработки мелких шламовых отходов: XJK-0.62
• Очистительные камеры: XJK-0.35
• Разделительные ячейки Mo‑Bi: XJK-0.13
• Бак для удаления реагентов (подготовки): смесительный бак диаметром 1000 мм

Таблица 4-63: Прогноз объемов производства молибден-висмутового концентрата в рамках проекта по извлечению молибдена и висмута