白钨矿石工艺矿物学.docx
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白钨矿石工艺矿物学
白钨矿石工艺矿物学研究
1．矿石化学成分
矿石的X荧光光谱半定量分析和化学多元素成分分析结果分别列于表1、2，钨的化学物相分析结果则见表3。
表1矿石的X荧光光谱半定量分析结果（％）
元素
W
Mo
Fe
Cu
Zn
Bi
Rb
Co
Ni
Se
含量
0.256
0.011
4.881
0.041
0.036
0.014
0.021
0.002
0.006
0.005
元素
Nb
Sr
Zr
Cr
Si
Ti
Al
Ca
Mg
Mn
含量
0.001
0.016
0.014
0.024
20.77
0.383
6.130
9.601
4.948
0.185
元素
Ba
Na
K
P
As
S
F
Cl
含量
0.093
0.38
2.030
0.076
0.006
0.677
0.67
0.017
表2矿石的主要化学成分（％）
组分
WO3
Mo
Bi
Cu
Pb
Zn
Fe
含量
0.40
0.011
0.012
0.035
0.0058
0.036
4.93
组分
SiO2
TiO2
Al2O3
CaO
MgO
MnO
Na2O
含量
48.14
0.75
9.50
14.39
7.47
0.25
0.64
组分
K2O
P
As
S
C
F
烧失
含量
1.41
0.073
0.005
0.99
1.27
1.65
7.05
表3矿石中钨的化学物相分析结果（％）
钨相
白钨矿
中WO3
黑钨矿
中WO3
钨华
中WO3
合计
含量
0.354
0.028
0.018
0.40
分布率
88.50
7.00
4.50
100.00
由表1～3可以看出：
（1）钨是矿石中可供选矿回收的主要有用元素，但品位仅为0.40%；而铜、铅、锌、钼和铋等其它有价元素均因含量太低综合利用价值不大。
（2）为达到富集钨矿物的目的，需要选矿排除或降低的脉石组分主要为SiO2，次为Al2O3、CaO和MgO，四者合计含量达79.50%。
对钨精矿质量影响较大的杂质组分CaO和F的含量均明显偏高，因此选矿过程中需密切注意它们的富集趋势。
（3）矿石中钨的赋存状态较为简单，主要呈白钨矿的形式存在，分布率为88.50％，加上分布在黑钨矿中的钨，合计分布率达95.50%，这即为选矿分选矿石中钨矿物时WO3的最大理论回收率。
综合化学成分特点，可以认为区内矿石属成分较为单一的低品位白钨矿矿石。
2．矿物组成及含量
矿石肉眼下颜色不甚均匀，大多为灰白色～灰黑色，部分则显浅绿色～墨绿色，少数矿块中可见金属硫化物呈浸染状零星分布。
经镜下鉴定、X射线衍射分析和扫描电镜分析综合研究表明，矿石的组成矿物种类较为复杂，钨矿物仅为单一的白钨矿，未发现黑钨矿；金属硫化物以黄铁矿和白铁矿为主，其次是磁黄铁矿和黄铜矿，偶见辉钼矿、辉铋矿、闪锌矿和毒砂零星分布；脉石矿物含量较高的是石英、角闪石、绢云母、绿泥石和方解石，次为萤石、长石、透辉石、石榴石、白云石和榍石，其他微量矿物尚见磁铁矿、褐铁矿、绿帘石、黝帘石、锆石、磷灰石和金红石等。
矿石的X射线衍射分析结果见图1，表4列出了矿石中主要矿物的相对重量含量。
表4矿石中主要矿物的含量（%）
矿物
白钨矿
金属
硫化物
石英
长石
角闪石
石榴石
透辉石
绢云母
绿泥石
方解石白云石
萤石
榍石
其他
含量
0.47
1.93
24.6
35.7
20.3
10.5
3.7
1.8
1.0
图1矿石的X射线衍射分析图谱
3．主要矿物的产出形式
白钨矿选矿富集回收钨的主要目的矿物。
分布不均匀，仅见于少数矿块中。
部分为自形、半自形板片状或粒状，部分则为形态多变的不规则状，晶体粒度较为细小，一般介于0.02～0.15mm之间。
概括起来，矿石中白钨矿主要呈粒状以星散浸染状的形式沿脉石粒间充填，少数聚合成不规则的团块状或断续延伸的细脉状，其中呈细脉状产出者细脉宽度通常小于0.25mm，而团块状集合体个别粗者可至0.45mm左右，一般0.1～0.2mm，但部分集合体中因夹杂细小的针状、毛发状或微粒状脉石残余而使其粒度发生细化（照片1～9，图2）。
图2由微细粒白钨矿（Sc，白色）聚合形成的不规则状集合体内
夹杂大量细小的脉石（G，硅富集区）
BEI背散射电子像W钨的面扫描
Ca钙的面扫描Mg镁的面扫描
Si硅的面扫描
总体来看，矿石中白钨矿晶粒内部大多较为洁净，但沿个别晶粒边缘、解理及裂隙可见少量微细的辉铋矿、磁黄铁矿等晚期形成的金属硫化物充填，局部可构成包裹镶嵌的交生关系，前述白钨矿内部包含微细脉石残余实际上亦属此种嵌布类型之列（照片1、9～11，图3）。
据粗略统计，内部包含杂质矿物的白钨矿约占其总量的5％。
由于所占比例较低，所以认为少量白钨矿内部含有微细杂质矿物对钨精矿的质量影响十分有限。
归纳矿石中白钨矿的嵌布特征是分散程度高、粒度普遍较为细小、形态变化较大、部分与嵌连矿物的接触界线常为不规则的锯齿状或港湾状，因此需要通过细磨才有可能获得较高品位的白钨精矿。
图3微细的脉状、粒状辉铋矿（铋、硫富集区）沿白钨矿（Sc）
边缘或裂隙充填交代，G～脉石
BEI背散射电子像W钨的面扫描
Bi铋的面扫描S硫的面扫描
Si硅的面扫描
为查明白钨矿的化学成分特点，采用扫描电镜对其进行了能谱微区成分分析，结果表明矿石中白钨矿的化学成分普遍较为稳定，呈类质同像形式存在的FeO和MnO的含量均较低，平均含WO380.48％（表5）。
白钨矿的X射线能谱成分图见图4。
表5白钨矿的能谱微区成分分析结果（%）
序号
CaO
FeO
MnO
WO3
1
18.27
0.74
0.08
80.91
2
19.04
0.98
0.11
79.87
3
18.13
0.62
0.05
81.20
4
18.86
0.80
0.19
80.15
5
19.21
0.87
0.08
79.84
6
18.10
0.96
0.05
80.89
7
17.59
1.13
0.21
81.07
8
18.72
1.02
0.10
80.16
9
19.25
0.79
0.05
79.91
10
18.43
0.92
0.12
80.53
11
18.28
0.67
0.10
80.95
12
18.37
0.54
0.08
81.01
13
19.14
0.82
0.06
79.98
14
18.93
0.65
0.10
80.32
15
18.59
0.60
0.09
80.72
16
17.84
0.96
0.12
81.08
17
18.37
0.71
0.04
80.88
18
19.18
0.84
0.06
79.92
19
19.45
0.63
0.05
79.87
20
18.76
0.72
0.08
80.44
平均
18.63
0.80
0.09
80.48
图4白钨矿的X射线能谱成分图
金属硫化物虽然包括黄铁矿（含白铁矿）、磁黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、辉铋矿、闪锌矿和毒砂等，但较常见的是黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿，三者矿物含量比大致为70：
25：
5。
其中黄铁矿在大部分矿块中均可见及，自形、半自形等轴粒状，常呈星散浸染状分布在脉石中，集合体为短脉状或团块状，可与白铁矿混杂交生，交代黄铜矿，但与白钨矿直接嵌连者少见，晶体粒度一般0.01～0.2mm，由其与白铁矿、黄铜矿组成的集合体粒度粗者可至0.6mm左右（照片12、13）。
磁黄铁矿主要集中出现在个别矿块中，半自形板片状或粒状，局部较为富集而呈浸染状集合体，沿边缘常见微细的黄铜矿嵌连，偶见其沿白钨矿边缘及粒间交代，粒度介于0.01～0.15mm（照片14、15）。
黄铜矿出现的频率较低，约占金属硫化物总量的5%左右，不规则粒状，常被黄铁矿或白铁矿交代，部分与磁黄铁矿毗邻镶嵌，部分则呈微细粒浸染状散布在脉石中，粒度极不均匀，个别粗者可达0.3mm，一般小于0.05mm（照片13、15、16）。
辉铋矿仅偶尔见及，主要呈微粒状分布在个别白钨矿的边缘，或呈微脉状沿裂隙充填交代白钨矿，粒度多在0.005mm以下（图3）。
辉钼矿仅见于钨精矿中，而在矿块中并未发现，其特征将在钨精矿部分予以论述。
严格意义上来看，矿石中以黄铁矿为代表的金属硫化物与白钨矿嵌连关系并不十分密切，故磨矿过程中形成白钨矿－硫化物连生体的几率很小。
但采用浮选工艺富集白钨矿时，黄铁矿和黄铜矿等金属硫化物无论是否呈单体产出，还是以连生体的形式出现，都将极易随同白钨矿进入钨精矿而可导致硫的含量偏高。
因此，为提高钨精矿的质量，建议采用浮选对钨精矿进行脱硫，此时黄铜矿将在硫精矿中得到较充分的富集，所以有可能由硫精矿中获得铜精矿产品。
脉石矿物矿石中较常出现的脉石矿物是石英、角闪石、绢云母、绿泥石、方解石、透辉石、石榴石、长石和萤石等，大体上具钙质矽卡岩型矿石的矿物共生组合。
其中角闪石广泛分布于大部分矿块中，自形、半自形针柱状，集合体为束状或放射状，单偏光镜下无色透明而具透闪石的特征，交代透辉石和石榴石，部分因应力作用的影响而发生碎裂，沿边缘、粒间、孔洞及裂隙常见萤石、方解石和绿泥石等晚期热液作用形成的蚀变矿物充填分布，局部见白钨矿交代（照片6、8、17、18）。
石英多为不规则粒状，常呈不规则团块状或细脉状集合体与萤石混杂交生并交代角闪石等硅酸盐类矿物（照片19）。
绢云母和绿泥石均为细小鳞片状，前者主要作为斜长石的蚀变产物出现，而绿泥石则多呈不规则状沿角闪石粒间及裂隙分布。
方解石分布不均匀，大多呈团块状或细脉状集合体沿矿石的孔洞、裂隙充填（照片18）。
萤石透光下为无色透明的粒状，均质体，集合体为团块状，常充填于角闪石、石英粒间及边缘（照片17、19）。
总体来看，矿石中白钨矿多沿角闪石、萤石和方解石粒间充填分布，加之这些矿物含量较高、解理发育或硬度较低，从而有利于磨矿过程中白钨矿的解离。
4．白钨矿的嵌布粒度
矿石中主要目的矿物的粒度组成及其分布特点对确定磨矿细度和制订合理的选矿工艺流程有着直接的影响。
为此，在镜下对矿石中白钨矿的嵌布粒度进行了统计，结果列于表6。
根据表6绘制的白钨矿粒度分布曲线见图5。
表6白钨矿的嵌布粒度（%）
粒级
（mm）
分布率
累计
分布率
粒级
（mm）
分布率
累计
分布率
-0.42+0.30
10.75
10.75
-0.052+0.037
5.47
95.39
-0.30+0.21
14.82
25.57
-0.037+0.026
2.63
98.02
-0.21+0.15
21.05
46.62
-0.026+0.019
1.15
99.17
-0.15+0.105
17.36
63.98
-0.019+0.013
0.69
99.86
-0.105+0.074
13.44
77.42
-0.013+0.010
0.12
99.88
-0.074+0.052
12.50
89.92
-0.010
0.02
100.00
图5白钨矿的粒度分布特性图
由表6和图5可以看出，矿石中白钨矿具较典型细粒嵌布的特征，当粒级为+0.074mm时，正累计分布率为77.42％。
单纯从嵌布粒度来看，欲使95％以上的白钨矿得到较充分的解离，处理区内矿石时以选择-0.037mm的磨矿细度较为适宜，此时-400目约占95％。
但由于矿石中角闪石、方解石和萤石等解理较为发育或硬度较低的脉石矿物含量较高，加之白钨矿多沿这些矿物粒间充填分布，因而有利于白钨矿的解离，所以实际选矿过程中选择的磨矿细度可适当放粗至-325目占90～95％或者更粗。
5．影响选矿指标的主要矿物学因素分析
（1）众所周知，浮选白钨矿的过程中，方解石和萤石也易与白钨矿一起进入钨精矿，虽然区内矿石中方解石和萤石含量并不是最主要的脉石矿物，但浮选白钨矿时同样亦得到相应的富集，因此强化钨－钙分离将有利于提高钨精矿的品位。
（2）以黄铁矿为代表的金属硫化物在采用浮选工艺富集白钨矿时，极易随同白钨矿进入钨精矿而可能导致硫含量偏高，所以增加脱硫作业不仅可以提高钨精矿的品位，同时亦将改善钨精矿的品质。
6．选矿产品的镜检结果
镜下对比观察表明，钨精矿和精选钨尾矿的共同特点是钨矿物均为白钨矿，其矿物含量分别约为65％和5％，粒度一般0.01～0.1mm，少数粗者可至0.12mm左右，呈单体产出者分别占98.8%和95.4%，仅极少数与脉石或金属硫化物嵌连，说明白钨矿的解离度并不是影响钨精矿品位的最主要因素（表7，照片20～23，图6）。
两样品不同之处除白钨矿含量高低差异悬殊以外，主要表现在两个方面：
（1）钨精矿中金属硫化物含量较高，达15%左右，矿物种类主要是黄铁矿和少量黄铜矿、磁黄铁矿以及微量辉钼矿，它们绝大部分均呈单体产出，粒度不甚均匀，一般0.01～0.2mm不等（照片20、24，表7）；而精选钨尾矿中金属硫化物的含量仅为3%左右，矿物种类与钨精矿基本一致，不过磁黄铁矿出现的频率相对略高。
显然，对钨精矿来说，如果增加脱硫作业，WO3的含量将有较大幅度的提高。
然而需要指出的是，钨精矿中出现的少量黄铜矿和微量辉钼矿虽然大多呈单体或富连生体的形式存在，脱硫过程中毫无疑问将得到进一步的的富集，故此预计由钨精矿的脱硫产品中可分离出合格的铜精矿，但辉钼矿含量过低，富集形成钼精矿的难度较大。
钨精矿中黄铜矿和辉钼矿的主要产出形式见照片25～29。
表7选矿产品中白钨矿和金属硫化物的解离度（%）
产品
矿物
单体
连生体
>3/4
3/4～1/2
1/2～1/4
<1/4
钨精矿
白钨矿
98.8
0.6
0.2
0.3
0.1
精选钨尾矿
白钨矿
95.4
3.4
0.1
0.9
0.2
钨精矿
金属硫化物
94.6
2.7
2.0
0.5
0.2
图6板片状白钨矿（Sc）与脉石（G）毗连镶嵌钨精矿
BEI背散射电子像W钨的面扫描
Ca钙的面扫描Si硅的面扫描
（2）两样品中脉石的类型差异较大，钨精矿中脉石主要是石英，次为方解石和少量萤石、长石、角闪石，合计含量约为20％；精选钨尾矿中脉石则以方解石占绝对优势，次为萤石和铁白云石，同时还含有少量绢云母、角闪石和绿泥石，脉石矿物的合计含量达90％以上，大量方解石进入磁性产品可能与其含有微量呈留职停薪形式存在的铁有关。
两样品中脉石除极少数与白钨矿毗连镶嵌外，95％以上均呈单体粒状产出（包括脉石－金属硫化物连生体），粒度多变化于0.01～0.1mm之间（照片21～23、30）。
6．结语
（1）区内矿石属成分较为单一的低品位白钨矿矿石。
（2）矿石中钨矿物为单一的白钨矿，未发现黑钨矿；金属硫化物以黄铁矿和白铁矿为主，次为黄铜矿和磁黄铁矿；脉石矿物含量较高的是石英、角闪石、绢云母、绿泥石和方解石，次为萤石、透辉石和石榴石等。
（3）白钨矿的嵌布特征是分散程度较高，主要呈粒状以星散浸染状的形式沿脉石粒间充填，少数聚合成不规则的团块状或断续延伸的细脉状，粒度普遍较为细小，部分与嵌连矿物的接触关系极为复杂，因此需要通过适度细磨才有可能获得较高品位的白钨精矿。
（4）矿石中钨的赋存状态较为简单，主要以白钨矿的形式存在，而赋存在黑钨矿中的WO3仅占7.00％，二者合计分布率达95.50%，这即为采用浮选工艺分选矿石中钨矿物时钨的最大理论回收率。
（5）嵌布粒度统计结果显示，矿石中白钨矿具细粒嵌布的特征。
欲使95％以上的白钨矿呈单体产出，处理区内矿石时以选择-400目约占95％的磨矿细度较为适宜，但由于矿石中角闪石、方解石和萤石等解理较为发育或硬度较低的脉石含量较高而有利于白钨矿的解离，因此实际选矿过程中选择的磨矿细度可适当放粗至-325目占90～95％左右或者更粗。
（6）由于矿石中存在一定数量的方解石、萤石和金属硫化物，因此强化钨－钙分离和增加脱硫作业不仅可提高钨精矿的品位，同时亦将改善钨精矿的品质。
（7）由钨精矿的脱硫产品中可分离出合格的铜精矿，但辉钼矿含量过低，富集形成钼精矿的难度较大。
照片1形态较为规则的粒状白钨矿（Sc）沿脉石（G）粒间充填
黄色微粒为黄铁矿反光
照片2细粒白钨矿（Sc）呈星散浸染状分布在脉石（G）中
黑色～孔洞反光
照片3微细粒白钨矿（Sc）呈沿脉石（G）粒间零星充填分布
黑色～孔洞反光
照片4微细粒白钨矿（Sc）呈局部较为富集的星散浸染状
嵌布在脉石（G）中，黑色～孔洞反光
照片5蛇曲状白钨矿（Sc，黄色）集合体沿方解石（D）
和萤石（F）粒间充填，A～角闪石正交偏光
照片6粒状白钨矿（Sc）聚合成团块状集合体，周围脉石主要
为碎裂状角闪石或透辉石单偏光
照片7细粒白钨矿（Sc）呈断续延伸的细脉浸染状嵌布
在脉石（G）中，黑色～孔洞或裂隙反光
照片8细粒白钨矿（Sc）呈细脉浸染状嵌布在由角闪石或透辉石
组成的脉石基底中，黑色粒状为金属硫化物单偏光
照片9微细的毛发状脉石（G，灰色）呈交代残余包裹
在白钨矿（Sc）中反光
照片10微细的辉铋矿（白色）沿白钨矿（Sc）边缘或解理交代
部分散布在脉石（G）中（左侧中部），黄色微粒为黄铁矿反光
照片11微细粒磁黄铁矿（Ph）沿白钨矿（Sc）边缘或粒间交代
G～脉石反光
照片12形态较为规则的自形粒状黄铁矿（Py）呈星散浸染状
嵌布在脉石（G）中反光
照片13不规则状白铁矿（Ma）交代黄铜矿（Ch）和黄铁矿（Py）
G～脉石反光
照片14板片状磁黄铁矿（Ph）呈局部较为富集的浸染状集合体
分布在脉石（G）中，黑色～孔洞反光
照片15磁黄铁矿（Ph）呈断续延伸的细脉状嵌布在脉石（G）中
Ch～黄铜矿反光
照片16微细粒状黄铜矿（Ch）呈局部较为富集的浸染状
散布在脉石（G）中反光
照片17针柱状角闪石（A，彩色）聚合成束状集合体，沿粒间
可见微细粒萤石（F，黑色）充填正交偏光
照片18团块状方解石（D）沿孔洞充填交代角闪石（A）
正交偏光
照片19自形粒状萤石（F）与石英（Q）、角闪石（A）混杂交生
单偏光
照片20单体粒状白钨矿（Sc，灰白色）和黄铁矿（Py）
G～脉石反光钨精矿
照片21不规则单体粒状白钨矿（Sc），G～脉石
反光精选钨尾矿
照片22微细粒脉石（G）沿白钨矿（Sc）边缘嵌连构成钨的
富连生体，黑色粒状为金属硫化物单偏光钨精矿
照片23脉石（G）沿白钨矿（Sc）边缘毗连镶嵌构成钨的
富连生体，黄铁矿（Py）粒度不均匀反光钨精矿
照片24微粒磁黄铁矿（黄色）包裹于白钨矿（Sc）中而构成
钨的富连生体反光精选钨尾矿
照片25单体粒状黄铜矿（Ch），Sc～白钨矿
反光钨精矿
照片26微细粒黄铁矿（Py）与黄铜矿（Ch）交生而构成
铜的富连生体反光钨精矿
照片27黄铜矿（Ch）与脉石（G）混杂交生构成连生体
Sc～白钨矿反光钨精矿
照片28叶片状辉钼矿（Mo）聚合成蛇曲状集合体，Sc～白钨矿
黄白色粒状为黄铁矿反光钨精矿
照片29微粒磁黄铁矿（Ph）沿辉钼矿（Mo）边缘嵌连
Sc～白钨矿，Py～黄铁矿反光钨精矿
照片30粒度不均匀的微细粒方解石（D），Sc～白钨矿（中部）
正交偏光精选钨尾矿
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