钨矿床伴生有益组分通常有锡、钼、铋、铜、铅、锌、锑、金、银、钴、铍、锂、铌、钽、稀土、硫、磷、砷、压电水晶、熔炼水晶、萤石等。其中,硫、磷、砷、钼、钙、锰、铜、锡、硅、铁、锑、铋、铅、锌等对钨的冶炼工艺和钨制品为有害杂质。
钨是属于有色金属,也是重要的战略金属。钨在自然界中不是以单质出现的,它只存在于不同的化合物中,一般伴随着花岗质岩浆的活动而形成。
经过冶炼后的钨是银白色有光泽的金属,熔点极高,硬度很大。钨呈银白色,熔点高达3400度,是熔点最高的金属,密度为19.3克厘米3,是钢的2.5倍。
工业用途中,最重要的两种钨矿是黑钨矿 ((Fe,Mn)WO4),或者我们也称它为钨铁矿-黑钨矿和白钨矿 (CaWO4),这也是两种用来开采钨的最常用的两种矿物。
碳化钨主要用于生产硬质合金,广泛用于金属切削加工工具、矿山及地质钻头镶片、拉伸冲压摸具、耐磨耐腐零件等。含钨很高的合金,用于飞机和航天技术。
钨是一种分布较广泛的元素,几乎遍见于各类岩石中,但含量较低。通过有关地质作用加以富集才能形成矿床作为商品矿石开采。钨在地壳中的平均含量为1.3×10-6,在花岗岩中含量平均为1.5×10-6。钨在自然界主要呈六价阳离子,其离子半径为0.68×10-10m。由于W6+离子半径小,电价高,具有强极化能力,易形成络阴离子,因此钨主要以络阴离子形式[WO4]2-,与溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等阳离子结合形成黑钨矿或白钨矿沉淀。黑钨矿结晶温度为320~240℃,白钨矿的结晶温度为300~200℃。
在表生作用中,由于含钨矿物较稳定,常形成砂矿。但在酸性条件下,含钨矿物可被分解,并以WO3形式溶于地表水中,在一定条件下形成某些钨的次生矿物。有时以矿物微粒或离子形式被粘土或铁锰氧化物吸附而集聚于页岩、泥质细砂岩及铁锰矿层中。
如今在古老的变质岩系中发现有层控钨矿床和钨的矿源层,说明在变质作用过程中,钨也能发生某种程度的富集。 钨的重要矿物均为钨酸盐。在成矿作用过程中能与[WO4]2-络阴离子结合的阳离子仅有几个,主要有Ca2+、Fe2+、Mn2+、Pb2+,其次为Cu2+、Zn2+、Al3+、Fe3+、Y3+等,因而矿物种类有限,如今在地壳中仅发现有20余种钨矿物和含钨矿物,即黑钨矿族:钨锰矿、钨铁矿、黑钨矿;白钨矿族:白钨矿(钙钨矿)、钼白钨矿、铜白钨矿;钨华类矿物:钨华、水钨华、高铁钨华、钇钨华、铜钨华、水钨铝矿;不常见的钨矿物:钨铅矿、斜钨铅矿、钼钨铅矿、钨锌矿、钨铋矿、锑钨烧绿石、钛钇钍矿(含钨)、硫钨矿等。
尽管已发现的钨矿物和含钨矿物有20余种,但其中具有开采经济价值的只有黑钨矿和白钨矿。黑钨矿(Fe、Mn)WO4,含WO3 76%;白钨矿CaWO4,含WO3 80.6%。 国外长期以来开发的钨矿,主要是白钨矿,占总生产能力的60%。而我国尽管白钨矿已探明储量376万t,占世界钨矿总储量的71%,但由于一些大型、超大型钨多金属矿床的矿石物质成分复杂,嵌布粒度细,选冶技术尚未彻底解决,因而现阶段开采仍以石英脉型黑钨矿为主,占全国采出矿量的90%。
黑钨矿是提炼钨的最主要矿石,它也叫钨锰铁矿。由于含有不同比例的铁钨酸盐和锰钨酸盐,所以如果含铁量高一些就叫钨铁矿,含锰多一些就叫钨锰矿。黑钨矿为褐色至黑色,具有金属或半金属光泽。一般它与锡矿石同产于花岗岩和石英矿中。黑钨矿产于高温热液石英脉中。中国赣南、湘东、粤北一带是世界著名的黑钨矿产区。其它主要产地有俄罗斯西伯利亚、缅甸、泰国、澳大利亚、玻利维亚等地。
钨精矿
1.概况
钨属于稀有元素,在地壳中含量仅为0.007%,我国钨储量约占世界总储量的55%,居首位。华北、西北和西南都有产出,尤其是西起广西,经湖南、广东, 江西,东至福建的南岭山脉一带,钨矿最多。其中又以江西南部最为集中,大小矿山达数百处,大吉山、西华山、岿美山、盘古山等都是世界有名的钨矿山。
我国选冶钨矿物原料与国外不同 国外长期以来开发的钨矿,主要是白钨矿,占总生产能力的60%。而我国尽管白钨矿已探明储量376万t,占全国钨矿总储量的71%,但由于一些大型、超大型钨多金属矿床的矿石物质成分复杂,嵌布粒度细,选冶技术尚未彻底解决,因而现阶段开采仍以石英脉型黑钨矿为主,占全国采出矿量的90%。
2.性质
钨属亲石元素,主要以钨酸盐的形态存在于伟晶岩和热液矿床中;已知的钨矿约有15种,其中主要有黑钨矿和白钨矿两种。
(1)黑钨矿(Fe,Mn)WO4,又名钨锰铁矿,含WO3约76%,呈褐黑色至黑色,显半金属光泽,比重为7.1~7.9;属单斜晶系,晶体常呈厚板状,晶面上常有纵纹。黑钨矿常与石英脉共生在一起。
(2)白钨矿CaWO4,又名钨酸钙矿,含WO3约80%,常呈灰白色,有时略带浅黄、浅紫、浅褐等色,显金刚光泽或油脂光泽,比重为5.9~6.1;属四方晶系,晶形常呈双锥状,集合体多为不规则粒状或致密块状。白钨矿常与辉钼矿、方铅矿和闪锌矿共生在一起。
已知的含钨矿石主要有石英—黑钨矿矿石,硅卡岩—白钨矿矿石和砂矿等类型。
3.用途
钨精矿是生产钨铁、APT(仲钨酸铵)的主要原料。
4.产制
钨砂从岩体中采出,经粗碎、筛分及手选后,通常采用磁选、浮选以及重力、静电、化学选矿等方法进行精选,经精选后,可得到含WO3为65%以上的钨精矿成品。
5.质量规格
技术标准规定的黑、白钨精矿的技术条件如表1
表1 钨精矿质量规格
品 级
WO3不少于(%)
杂质,不大于(%)
S
P
As
Mo
Mn
Cu
Sn
SiO2
Ca
Sb
Bi
Pb
Fe
黑钨特-I-2
70
0.4
0.03
0.08
-
-
0.05
0.1
5
4
0.05
0.05
0.05
黑钨特-I-1
68
0.5
0.04
0.1
0.06
0.15
7
5
0.1
0.1
0.1
黑钨一级I类
65
0.7
0.05
0.15
0.13
0.2
7
5
黑钨一级II类
65
0.7
0.1
0.1
0.05
0.25
0.2
5
3
P+As
黑钨一级III类
65
0.8
0.22
0.05
0.35
0.4
3.8
1
白钨特-II-2
70
0.5
0.05
0.07
0.015
0.4
0.2
0.15
3
0.1
2
白钨特-II-1
70
0.6
0.1
0.1
0.02
0.5
0.25
0.2
3
0.2
3
6.检验标准
钨精矿按照GB/T4414—84《包装钨精矿取样、制样 方法》和GB6150.1~6150.19—85《钨精矿化学分析方法》进行检验。
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