核心结论速览
难选白钨矿的核心问题是矿石品位低、含钙脉石(方解石、萤石)含量高、白钨矿与脉石矿物可浮性相近,导致浮选分离困难、精矿品位和回收率难以兼顾
针对难选白钨矿的工艺技术路线已从传统的“彼德洛夫法”加温浮选,发展为常温浮选、组合捕收剂协同强化、微细粒特殊浮选、以及浮选-冶金联合工艺等多种技术并存的格局
组合捕收剂技术是当前白钨矿浮选领域最活跃的创新方向。油酸钠-苯甲羟肟酸组合捕收剂利用协同效应,可显著提升白钨矿的浮选回收率;新型苯氧乙基羟肟酸对白钨矿的捕收能力强于经典的苯甲羟肟酸,在pH=9条件下白钨矿回收率可达98.45%
微细粒白钨矿的回收是技术难点,选择性絮凝浮选、剪切絮凝浮选、载体浮选和微泡浮选是四大核心工艺路线。其中载体浮选可将微细粒白钨矿的回收率从35.05%提高至76.37%
工业应用层面,洛阳钼业新获得专利授权的“从选钼尾矿中回收超低品位白钨矿”方法,针对蚀变、泥化严重的难选白钨矿,采用预先调浆、药剂前移强化预处理,最终获得品位>26%的钨精矿,综合实际回收率达到77%,为难选白钨矿的工业回收提供了成功范例

白钨矿(CaWO₄)是我国钨资源的主体,约占钨资源储量的70%以上。然而,具有工业开采价值的富矿越来越少,难选白钨矿逐渐成为钨冶炼原料的主要来源。难选白钨矿的“难”体现在多个层面。
矿石品位低是首要问题。大多数难选白钨矿的原矿WO₃品位在0.2%-0.5%之间,部分尾矿回收项目甚至低于0.1%。如此低的品位意味着浮选作业需要处理大量矿石,药剂消耗高、设备投资大。例如,洛阳钼业专利中处理的选钼尾矿,白钨矿品位极低且蚀变、泥化严重,属于典型的超低品位难选资源。
含钙脉石矿物含量高是白钨矿浮选的核心难题。白钨矿与方解石(CaCO₃)、萤石(CaF₂)等含钙脉石矿物具有相似的表面化学性质,在水溶液中均呈现钙离子活性位点,对脂肪酸类捕收剂均有吸附作用。这种“同离子效应”导致浮选过程中白钨矿与含钙脉石相互干扰,难以高效分离。内蒙古地科公司攻关的高钙型萤石白钨矿,正是因方解石等含钙脉石矿物占比高,且萤石与白钨矿可浮性相近,长期面临分选效率低、精矿品位与回收率难以兼顾的技术瓶颈。
白钨矿嵌布粒度细是选矿工程师面临的又一挑战。随着易选钨矿资源的枯竭,新开发的难选白钨矿中微细粒嵌布的比例越来越高。微细粒白钨矿具有质量小、比表面积大和表面能高的特性,在浮选中存在消耗浮选药剂多、容易和矿泥以及微细粒脉石矿物伴生共存、难以吸附在气泡上等问题。
蚀变与泥化问题加剧了分选难度。风化蚀变的白钨矿表面性质复杂,矿泥含量高,对浮选过程产生严重干扰。矿泥会包裹矿物表面,消耗大量药剂,同时破坏泡沫层的稳定性。针对蚀变、泥化严重的难选白钨矿,洛阳钼业的专利技术采用了“预先调浆,药剂前移强化预处理”的方法,有效解决了这一难题。
白钨矿浮选的理论基础是矿物表面化学。白钨矿属于含氧酸盐矿物,在水溶液中表面发生水化反应,形成Ca-OH和W-O活性位点。捕收剂通过与这些位点的化学吸附或络合作用,使白钨矿表面疏水化,从而实现与脉石矿物的分离。
传统白钨矿浮选采用脂肪酸类捕收剂(如油酸、氧化石蜡皂、塔尔油)。脂肪酸类捕收剂价格低廉、捕收能力强,但其选择性不足——对白钨矿和含钙脉石均有较强的吸附作用,必须配合大量抑制剂才能实现分离。这导致传统工艺的药剂成本高、废水处理压力大。
羟肟酸类捕收剂是近年来白钨矿浮选领域的研究热点。羟肟酸含有(CO)NH-OH亲固基团,可以与Ca²⁺、Fe²⁺、W⁶⁺等金属离子发生络合作用,形成稳定的五元环螯合物。相比于脂肪酸,羟肟酸对白钨矿的选择性更高,对含钙脉石的捕收能力较弱。
苯甲羟肟酸(BHA)是应用最广泛的羟肟酸类白钨矿捕收剂。然而,BHA在水中的溶解度较低,单独使用时捕收能力有限。研究者发现,将羟肟酸与脂肪酸复配使用,可以产生显著的协同增效作用。昆明理工大学的研究表明,油酸钠-苯甲羟肟酸组合捕收剂对白钨矿的浮选效果优于单一捕收剂,其作用机理在于两种捕收剂在白钨矿表面的共吸附。
新型羟肟酸捕收剂的分子设计是当前的前沿方向。广东省科学院资源利用与稀土开发研究所合成的苯氧乙基羟肟酸(PHA),通过分子结构优化,在羟肟酸骨架中引入苯氧乙基,增强了捕收剂的疏水性和选择性。单矿物浮选试验结果表明,在pH=9和PHA-Pb药剂用量为250mg/L时,白钨矿的回收率达到98.45%,而萤石和方解石的回收率仅为38.69%和31.95%。实际矿浮选结果表明,对品位0.35%的黑白钨混合矿,PHA-Pb螯合物的回收率为85.82%,精矿品位为26.12%。
江西理工大学在难选低品位白钨矿浮选药剂方面也有重要突破。其专利技术采用ZX-01、2-羟基-3萘甲羟肟酸以及ZW-12三种捕收剂协同使用,通过矿泥浮选、白钨快选、白钨慢选、中矿离心重选等步骤,实现了稳定、高效的分选。
白钨矿浮选的经典工艺分为加温浮选和常温浮选两大流派,两者各有其适用范围和技术特点。
加温浮选法是白钨矿浮选领域里程碑式的技术。该工艺由前苏联化学家彼得诺夫于1940年发明,故又称“彼德洛夫法”,在1970年以前是我国普遍使用的白钨矿浮选方法。其核心原理是:将白钨粗精矿浓缩到60%-70%后,加温到90℃-95℃,在高温条件下添加大量水玻璃并进行长时间搅拌。利用不同矿物表面吸附的捕收剂膜解析速度不同,含钙脉石在高温高浓度水玻璃作用下解析脱药被抑制,而白钨矿仍能保持可浮性,从而通过稀释浮选实现分离。
加温浮选法的步骤包括:加温(加入水玻璃,加热至90℃-95℃并长时间搅拌)、解析(利用矿物间表面吸附的捕收剂膜解析速度不同,使含钙脉石受到强烈抑制)、捕收(对白钨矿进行捕收,制成65%以上的白钨精矿)、扫选(将第一次精选余下的矿粉再次进行流程)。加温浮选法对矿石的适应性较强、选别指标稳定,在白钨矿-方解石-萤石型矿山得到广泛使用。
然而,加温浮选法并非没有缺点。它需要加温设备,消耗大量蒸汽和电能;需要长时间搅拌,消耗大量水玻璃;工艺复杂,操作要求高。更重要的是,传统“彼德洛夫法”需多次稀释脱药再进行白钨浮选,对钨粗精矿品位高、矿物组成简单的矿石效果很好,但对钨品位较低、含钙脉石和硫化矿含量高的粗精矿难以见效。
针对这些问题,我国科研单位和矿山企业开发了“捕收剂预吸附多碱协同作用直接精选”新技能。与一味简单脱药的思想相反,该技术在加温前增加少量捕收剂,使钨矿物预先吸附捕收剂,利用钨矿物与脉石矿物吸附捕收剂的能力差异和在大量水玻璃和强碱作用下解析药剂的速度不同,实现对含钙脉石矿物的选择性抑制。经加温或常温搅拌后,矿浆不稀释、不脱泥、不脱药直接浮选,大大简化了精选作业,避免了多次稀释过程中的钨金属损失。该技术已在甘肃新洲矿业、湖南柿竹园、江西香炉山和湖南东山岭等矿山取得成功应用。
常温浮选法在白钨矿-石英型矿山得到广泛应用。粗选一般采用碱性介质-脂肪酸法,最常用的调整剂和抑制剂组合为碳酸钠-水玻璃。碳酸钠的作用是消除矿浆中金属离子的影响,同时调节矿浆pH值。对于含可溶性或微溶性矿物较多的矿石,用碳酸钠作调整剂效果最佳。常温浮选法流程相对简单、能耗低、操作便捷,但对于含钙脉石高的难选矿石,通常需要与加温浮选或组合捕收剂技术配合使用。
近年来,针对含钙脉石含量高的难选白钨矿,研究者开发了“捕收剂预吸附多碱协同作用直接精选”技术,已在甘肃新洲矿业、湖南柿竹园、江西香炉山等矿山成功应用。该技术通过强化药剂-矿物界面作用,实现了难选白钨矿的高效回收,为传统加温浮选工艺的升级提供了新方向。
基于矿浆体系固-液界面化学调控的矽卡岩型白钨矿浮选调控技术是另一重要的理论创新。该技术从矿物颗粒表面性质调控、新型绿色药剂筛选与设计、固液界面吸附计算的视角,提出了矿物颗粒碎磨过程中表面选择性断裂键的假设,并运用密度泛函理论进行理论计算与模拟。通过化学药剂基团电负性计算与设计,筛选出一批能够根据固体颗粒表面断裂键特性进行选择性吸附的绿色药剂,优化了矽卡岩型白钨矿的浮选调控技术。该技术已在湖南新田岭白钨矿、临武白钨矿、江西香炉山白钨矿等企业推广应用,成果整体技术达到了国际领先水平。

微细粒白钨矿的回收是世界性难题。当白钨矿的粒度小于20μm时,其质量小、比表面积大、表面能高,导致在浮选过程中消耗浮选药剂多、容易与矿泥和微细粒脉石矿物伴生共存、难以吸附在气泡上。目前,针对微细粒白钨矿的浮选工艺主要有四种:选择性絮凝浮选、剪切絮凝浮选、载体浮选和微泡浮选。
选择性絮凝浮选是通过在矿浆中添加高分子絮凝剂,使微细粒矿物发生絮凝作用后被改变大小,使其具有与粗粒级矿物相似的可浮性,然后进行浮选。高分子絮凝剂通过静电力和吸附“桥连”的方式吸附在微细粒矿物表面,将微细粒矿物颗粒连接在一起形成聚团。然而,由于絮凝剂的选择性不足,这一方法在微细粒白钨矿浮选回收中未能广泛应用。开发高选择性的絮凝剂对微细粒白钨矿的浮选回收至关重要。
剪切絮凝浮选(又称疏水聚团分选)是通过外加剪切场,使吸附有捕收剂的微细粒矿物在高速剪切搅拌的作用下相互碰撞形成疏水聚团,再将其进行浮选富集。赵佳等采用GYB和GYR作为组合捕收剂,当转速为2000r/min时,微细粒白钨矿在高速剪切后浮选回收效果良好,比常规浮选回收率提高了约32个百分点。Chen等研究了在以NaOL作为捕收剂的条件下,通过改变搅拌速度实现对能量输入的控制,提高了微细粒白钨矿的浮选回收率。但需要注意的是,外加的剪切场不具有 selectivity,可能导致部分微细粒脉石矿物也发生聚团,影响精矿品位。
载体浮选(又称背负浮选)是在选择性活性剂和剪切力场作用下,使微细粒矿物和粗粒级矿物相互碰撞和粘附,形成微细粒矿物和粗颗粒载体的聚团,再进行浮选富集。载体浮选分为自载体浮选(载体与目标矿物为同类矿物)和异类载体浮选(载体与目标矿物不同)。陈秀珍以聚苯乙烯PS作为微细粒白钨矿浮选的载体,研究发现载体PS需要用油酸进行预处理,预处理后的PS疏水性更强,可将微细粒白钨矿的浮选回收率从35.05%提高至76.37%。
微泡浮选是通过减少气泡尺寸来促进气泡吸附在矿物颗粒表面,从而提高浮选速率和回收率。研究表明,当气泡尺寸小于100μm时,其承载细颗粒矿物的量要多于粗颗粒,这是因为细颗粒的质量小,气泡堆积程度高,能够更好地适应气泡的有效表面积。杨彦等采用浮选机与旋流-静态微泡浮选两种设备对白钨矿尾矿中的微细粒白钨矿进行回收,在合适的浮选药剂用量下,固定浮选柱循环压力为0.10MPa,采用浮选柱一粗一精加浮选机一次扫选的柱机联合闭路流程,可获得产率2.42%、钨品位4.61%、回收率82.65%的钨精矿。
浮选-冶金联合工艺是处理难选白钨矿的另一重要技术路线,尤其适用于浮选难以获得高品位精矿或精矿中杂质含量较高的场景。
“强湍流浮选-矿相转化制备钨酸钠”方法是这一路线的典型代表。该专利技术将窄级别清洁磨矿、强湍流浮选、矿相转化焙烧和水浸分离四段工序相结合,在一个工艺中同时实现白钨矿中有用矿物和脉石矿物的有效浮选分离和白钨矿的高效分解。
具体工艺包括:原矿进入陶瓷球搅拌磨机进行窄级别清洁磨矿,得到粒径12μm~74μm含量为88%的矿料;矿浆进入强湍流浮选作业,在粗扫选工序中进行1段粗选和1-2段扫选,使药剂分子、气泡和钨矿石颗粒在强湍流作用下充分粘附;粗选钨精矿进入精选工序,包含3-4段强湍流精选作业,得到白钨矿浮选钨精矿;精矿进入过滤机脱水后,加入硅酸钠和二氧化硅进行悬浮焙烧(750℃,1h),实现白钨矿相转化及分解;焙烧产品进入水浸分离作业,使钨酸钠有效溶出。
应用实例表明,对WO₃品位1.02%的江西某矽卡岩型白钨矿,采用该工艺可获得钨精矿品位66%、回收率86%的指标,钨浸出率高达93%-95.5%。
洛阳钼业“从选钼尾矿中回收超低品位白钨矿”的选矿方法是近年来难选白钨矿领域最具代表性的工业创新。该发明专利于2026年5月26日获得授权(申请号CN202610166131.X)。
该技术的核心创新点在于:针对蚀变、泥化严重的难选白钨矿,采用预先调浆、药剂前移强化预处理,然后进行原矿磨矿分级。通过组合捕收剂协同强化回收难选白钨矿,最终获得品位>26%的钨精矿,综合实际回收率达到77%。这一技术实现了尾矿中难选白钨资源的充分回收利用,同时降低了难选矿回收运行成本,创造了可观的经济效益和社会效益。
从技术细节分析,该专利之所以能取得如此优异的指标,关键在于对难选白钨矿蚀变、泥化特性的精准把握。“预先调浆、药剂前移强化预处理”的工艺设计,有效解决了矿泥对浮选过程的干扰问题;“组合捕收剂协同强化”则发挥了不同药剂在白钨矿表面的协同吸附效应,弥补了单一捕收剂选择性与捕收能力之间的固有矛盾。
地科公司开展的高钙型萤石白钨矿选矿技术攻关也取得重大进展。该技术针对甘肃某地高钙型萤石白钨矿展开,因方解石等含钙脉石矿物占比高,且萤石与白钨矿可浮性相近,长期面临分选效率低、精矿品位与回收率难以兼顾的现实难题。技术团队通过开展详细的工艺矿物学研究,聚焦药剂制度优化、工艺流程创新等核心环节,反复校验工艺参数、迭代优化方案,最终形成适配性极强的高效分选技术方案。

针对不同难选白钨矿的特性,工艺选择应遵循以下原则。含钙脉石高的矽卡岩型白钨矿,推荐采用加温浮选工艺或“捕收剂预吸附多碱协同作用直接精选”技术,利用高温水玻璃对含钙脉石的强抑制作用实现分离。微细粒嵌布的白钨矿,应根据粒度特征选择剪切絮凝浮选、载体浮选或微泡浮选等特殊工艺,必要时采用“浮选-冶金”联合工艺绕过浮选瓶颈。蚀变泥化严重的白钨矿,应优先采用预处理脱泥(如洛阳钼业专利中的预先调浆、药剂前移强化预处理),在进入主浮选流程前消除矿泥干扰。低品位伴生白钨矿(如选钼尾矿中的白钨),适合采用组合捕收剂协同强化浮选工艺,在低捕收剂用量下实现高效回收。
未来,难选白钨矿选矿技术的发展将呈现三大趋势。药剂分子设计的精准化——通过量子化学计算和分子模拟,设计合成具有特定官能团结构的新型捕收剂,实现对白钨矿与含钙脉石的差异化识别。浮选工艺的绿色化——开发无毒、易降解的浮选药剂,减少废水处理压力;采用悬浮焙烧等低能耗技术替代传统高能耗工艺。全流程的智能化——将机器视觉、在线检测、智能控制等技术引入白钨矿浮选过程,实现工艺参数的实时优化和自动调节。
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