鎢礦概述
鎢元素由瑞典化學(xué)家舍勒(C.W.Scheele)于1781年從當(dāng)時(shí)稱為重石的礦物(現(xiàn)稱白鎢礦)中發(fā)現(xiàn)的，并以瑞典文tung(重)和sten(石頭)的復(fù)合詞tungsten命名這種新元素。1783年西班牙人德盧亞爾兄弟(F·de Elhuyar)從黑鎢礦中制得氧化鎢，并用碳還原為鎢粉。
鎢呈銀白色，是熔點(diǎn)最高的金屬，熔點(diǎn)高達(dá)3400℃，居所有金屬之首，沸點(diǎn)5555℃，比重(單晶鎢)19.3，并具有高硬度、良好的高溫強(qiáng)度和導(dǎo)電、傳熱性能，常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐腐蝕，不與鹽酸或硫酸起作用。
鎢在冶金和金屬材料領(lǐng)域中屬高熔點(diǎn)稀有金屬或稱難熔稀有金屬。鎢及其合金是現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防及高新技術(shù)應(yīng)用中的極為重要的功能材料之一，廣泛應(yīng)用于航天、原子能、船舶、汽車工業(yè)、電氣工業(yè)、電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等諸多領(lǐng)域。特別是含鎢高溫合金主要應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)、火箭、導(dǎo)彈及核反應(yīng)堆的部件，高比重鎢基合金則用于反坦克和反潛艇的穿甲彈頭。
鎢精礦用于生產(chǎn)金屬鎢、碳化鎢、鎢合金及化合物。
一、鎢礦原料特點(diǎn)
(1)鎢的地球化學(xué)特性及其在地質(zhì)作用的行為 鎢是一種分布較廣泛的元素，幾乎遍見(jiàn)于各類巖石中，但含量較低。通過(guò)有關(guān)地質(zhì)作用加以富集才能形成礦床作為商品礦石開(kāi)采。鎢在地殼中的平均含量為1.3×10-6，在花崗巖中含量平均為1.5×10-6。鎢在自然界主要呈六價(jià)陽(yáng)離子，其離子半徑為0.68×10-10m。由于W6+離子半徑小，電價(jià)高，具有強(qiáng)極化能力，易形成絡(luò)陰離子，因此鎢主要以絡(luò)陰離子形式［WO4］2-，與溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等陽(yáng)離子結(jié)合形成黑鎢礦或白鎢礦沉淀。黑鎢礦結(jié)晶溫度為320～240℃，白鎢礦的結(jié)晶溫度為300～200℃。
在表生作用中，由于含鎢礦物較穩(wěn)定，常形成砂礦。但在酸性條件下，含鎢礦物可被分解，并以WO3形式溶于地表水中，在一定條件下形成某些鎢的次生礦物。有時(shí)以礦物微�；螂x子形式被粘土或鐵錳氧化物吸附而集聚于頁(yè)巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖及鐵錳礦層中。 近年來(lái)在古老的變質(zhì)巖系中發(fā)現(xiàn)有層控鎢礦床和鎢的礦源層，說(shuō)明在變質(zhì)作用過(guò)程中，鎢也能發(fā)生某種程度的富集。
盡管已發(fā)現(xiàn)的鎢礦物和含鎢礦物有20余種，但其中具有開(kāi)采經(jīng)濟(jì)價(jià)值的只有黑鎢礦和白鎢礦。黑鎢礦(Fe、Mn)WO4，含WO3 76%；白鎢礦CaWO4，含WO3 80.6%。
(2)鎢礦石礦物組成 鎢的重要礦物均為鎢酸鹽。在成礦作用過(guò)程中能與［WO4］2-絡(luò)陰離子結(jié)合的陽(yáng)離子僅有幾個(gè)，主要有Ca2+、Fe2+、Mn2+、Pb2+，其次為Cu2+、Zn2+、Al3+、Fe3+、Y3+等，因而礦物種類有限，目前在地殼中僅發(fā)現(xiàn)有20余種鎢礦物和含鎢礦物，即黑鎢礦族：鎢錳礦、鎢鐵礦、黑鎢礦；白鎢礦族：白鎢礦(鈣鎢礦)、鉬白鎢礦、銅白鎢礦；鎢華類礦物：鎢華、水鎢華、高鐵鎢華、釔鎢華、銅鎢華、水鎢鋁礦；不常見(jiàn)的鎢礦物：鎢鉛礦、斜鎢鉛礦、鉬鎢鉛礦、鎢鋅礦、鎢鉍礦、銻鎢燒綠石、鈦釔釷礦(含鎢)、硫鎢礦等。
盡管已發(fā)現(xiàn)的鎢礦物和含鎢礦物有20余種，但其中具有開(kāi)采經(jīng)濟(jì)價(jià)值的只有黑鎢礦和白鎢礦。黑鎢礦(Fe、Mn)WO4，含WO3 76%；白鎢礦CaWO4，含WO3 80.6%。
(3)我國(guó)選冶鎢礦物原料與國(guó)外不同 國(guó)外長(zhǎng)期以來(lái)開(kāi)發(fā)的鎢礦，主要是白鎢礦，占總生產(chǎn)能力的60%。而我國(guó)盡管白鎢礦已探明儲(chǔ)量376萬(wàn)t，占全國(guó)鎢礦總儲(chǔ)量的71%，但由于一些大型、超大型鎢多金屬礦床的礦石物質(zhì)成分復(fù)雜，嵌布粒度細(xì)，選冶技術(shù)尚未徹底解決，因而現(xiàn)階段開(kāi)采仍以石英脈型黑鎢礦為主，占全國(guó)采出礦量的90%。
二、礦石工業(yè)要求
鎢礦產(chǎn)工業(yè)要求(或稱礦產(chǎn)工業(yè)要求)，包括礦床邊界品位(WO3%)、工業(yè)品位(WO3%)、可采厚度(m)和夾石剔除厚度(m)，對(duì)各類型礦床均有不同指標(biāo)(表3.12.1)；典型礦床工業(yè)要求實(shí)例見(jiàn)表3.12.2。
表3.12.1鎢礦一般工業(yè)要求
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鎢礦床伴生有益組分通常有錫、鉬、鉍、銅、鉛、鋅、銻、金、銀、鈷、鈹、鋰、鈮、鉭、稀土、硫、磷、砷、壓電水晶、熔煉水晶、螢石等。其中，硫、磷、砷、鉬、鈣、錳、銅、錫、硅、鐵、銻、鉍、鉛、鋅等對(duì)鎢的冶煉工藝和鎢制品為有害雜質(zhì)，對(duì)各類鎢精礦產(chǎn)品所含的這些有害雜質(zhì)，國(guó)家已制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即GB2825-81。因此，這些有害組分，要經(jīng)過(guò)選冶技術(shù)途徑富集綜合回收，變害為益，變廢為寶，綜合利用。當(dāng)鎢礦床中伴生組分達(dá)到表3.12.3所列的含量應(yīng)注意綜合評(píng)價(jià)。
表3.12.2鎢礦床工業(yè)要求實(shí)例
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表3.12.3鎢礦床伴生組分綜合評(píng)價(jià)要求
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三、礦業(yè)簡(jiǎn)史
從1783年西班牙首次用炭從黑鎢礦中提取了金屬鎢至今有200余年的鎢礦開(kāi)發(fā)、冶煉、加工歷史。
中國(guó)對(duì)世界鎢業(yè)發(fā)展作出了舉世矚目的貢獻(xiàn)。我國(guó)鎢礦于1907年發(fā)現(xiàn)于江西省大余縣西華山，鎢礦開(kāi)采始于1915～1916年(據(jù)《中國(guó)礦床發(fā)現(xiàn)史·江西卷》，1996年)。此后在南嶺地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)不少鎢礦區(qū)，生產(chǎn)不斷擴(kuò)大，至第一次世界大戰(zhàn)末期，鎢精礦產(chǎn)量達(dá)到萬(wàn)噸，躍居世界鎢精礦產(chǎn)量首位，至今仍居世界第1位。
我國(guó)鎢礦資源豐富。開(kāi)發(fā)鎢礦地質(zhì)調(diào)查工作，由翁文灝先生創(chuàng)始于1916年，爾后在河北、江西、廣東、廣西等省(區(qū))分別做了一些探測(cè)工作。20世紀(jì)三四十年代，對(duì)贛、湘、粵、桂、滇等省(區(qū))的一些鎢礦床進(jìn)行了較系統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查，特別是對(duì)贛南地區(qū)的鎢礦，先后有燕春臺(tái)、查宗祿、周道隆、徐克勤、丁毅、張兆瑾、馬振圖等地質(zhì)學(xué)家做了頗有成就的地質(zhì)調(diào)查研究。其中，徐克勤、丁毅所著《江西南部鎢礦地質(zhì)志》(1943)，對(duì)贛南幾十年鎢礦床分別作了系統(tǒng)的論述，堪稱我國(guó)第一部鎢礦地質(zhì)專著。這些地質(zhì)前輩的工作成果，不僅為后來(lái)地質(zhì)勘探工作奠定了基礎(chǔ)，而且也為當(dāng)時(shí)開(kāi)采贛南鎢礦提供了重要依據(jù)。
1935年江西省成立了資源委員會(huì)鎢業(yè)管理處，統(tǒng)一價(jià)格，收購(gòu)鎢砂。1938年西華山建立礦場(chǎng)，投資經(jīng)營(yíng)東西大巷，進(jìn)行坑采。抗戰(zhàn)勝利后改為資源委員會(huì)第一特種礦產(chǎn)管理處西華山工程處。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，西華山鎢礦至新中國(guó)成立前，共采出鎢砂近5萬(wàn)t。1937年成立大吉山鎢礦工程處，收回民窿開(kāi)鑿第九中段，開(kāi)始國(guó)營(yíng)生產(chǎn)。
在30～40年代，不僅發(fā)現(xiàn)了大量黑鎢礦，而且白鎢礦也有陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。資源委員會(huì)礦產(chǎn)測(cè)勘處金耀華、楊博泉于1943年對(duì)云南省文山縣老君山地區(qū)進(jìn)行礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)接觸交代型白鎢礦床(夕卡巖型白鎢礦床)，著有《云南文山老君山白鎢礦床之成因及其意義》論文(地質(zhì)論評(píng)，1943，№.Ⅷ)。1947年徐克勤又在湖南省宜章瑤崗仙和尚灘發(fā)現(xiàn)了白鎢礦床，并寫(xiě)專文報(bào)道。
新中國(guó)成立后，為振興鎢業(yè)，在五六十年代開(kāi)展了前所未有的大規(guī)模鎢礦地質(zhì)普查和勘探工作。由原重工業(yè)部、冶金部、地質(zhì)部所屬地質(zhì)勘探部門(mén)，迅速地對(duì)贛、湘、粵以及閩、桂、滇等省區(qū)的鎢礦開(kāi)展全面普查勘探工作，在第一個(gè)五年計(jì)劃期間(1953～1957年)，為贛南西華山、大吉山、巋美山、盤(pán)古山等“四大名山”黑鎢礦床作為重點(diǎn)礦山建設(shè)項(xiàng)目以及在湘南、粵北、桂東北等地區(qū)的鎢礦建設(shè)礦山，提供了可靠的地質(zhì)成果，作為采選設(shè)計(jì)的依據(jù)。60～80年代，為保礦山、保建設(shè)和鎢業(yè)持續(xù)發(fā)展，繼續(xù)進(jìn)行了大量地質(zhì)勘查工作，在華南和西北甘肅等地又發(fā)現(xiàn)并探明了一批大型、超大型鎢礦，為中國(guó)鎢業(yè)可持續(xù)發(fā)展，準(zhǔn)備了充足的礦產(chǎn)資源。
在大量地質(zhì)勘探工作基礎(chǔ)上，從50～70年代建成了原中央直屬企業(yè)的礦山有20多座和一大批地方國(guó)營(yíng)的中小型礦山，到80年代以來(lái)，國(guó)營(yíng)鎢礦山形成生產(chǎn)礦石總能力達(dá)870萬(wàn)t。年產(chǎn)鎢精礦4～5萬(wàn)t(WO3含量，下同)。
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