第一章 緒 論
鎢是銀白色的最難熔金屬，致密的鎢在外觀(guān)上與鋼相似，比重19.3，熔點(diǎn)3380°C，沸點(diǎn)5927°C ，具有很高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。0.002毫米直徑的鎢絲拉伸強(qiáng)度為450公斤／毫米2，在高溫下的抗張強(qiáng)度則超過(guò)任何金屬，其導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性良好，膨脹系數(shù)小。常溫下鎢在空氣中是穩(wěn)定的，在400°C時(shí)開(kāi)始氧化，失去光澤。600°C溫度下水蒸氣使鎢迅速氧化，生成WO3和WO2。不加熱時(shí)，任何濃度的鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸以及王水對(duì)鎢都不起作用，當(dāng)溫度升至80°—100°C 時(shí)，上述各種酸中，除氫氟酸外，其它的酸對(duì)鎢發(fā)生微弱作用。常溫下，鎢可以迅速溶解于氫氟酸和濃硝酸的混合酸中，但在堿溶液中不起作用。有空氣存在的條件下，熔融堿可以把鎢氧化成鎢酸鹽，在有氧化劑（NaNO3、NaNO2、KClO3、PbO2）存在的情況下，生成鎢酸鹽的反應(yīng)更猛烈。高溫下，鎢與氯、溴、碘、一氧化碳，二氧化碳和硫等起反應(yīng)，但不與氫反應(yīng)。
金屬鎢是電器工業(yè)及電子工業(yè)的重要材料。
碳化鎢主要用于生產(chǎn)硬質(zhì)合金。廣泛用于金屬切削加工工具，礦山及地質(zhì)鉆頭鑲片，拉伸沖壓模具，耐磨耐腐蝕零件等。
碳化鎢和金屬鎢粉經(jīng)過(guò)熔煉后制成鑄造碳化鎢合金。用于要求耐磨的零件或制品的表面堆焊，可以延長(zhǎng)使用年限。
鎢合金鋼用于制造高速鉆頭，切削工具和機(jī)械中抗磨、抗打擊、耐腐蝕的結(jié)構(gòu)材料。
含鎢很高的鐵鎳銅錳制成的高比重合金，用于飛機(jī)的平衡系統(tǒng)和配重系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)中的慣性旋轉(zhuǎn)元件及陀螺儀的轉(zhuǎn)子，以及醫(yī)療和化學(xué)放射性同位素（鈷60）的容器等。
鎢的其它化合物應(yīng)用于顏料、油漆、橡膠、紡織、石油、化工等方面。
鎢的用途還在不斷擴(kuò)大，例如：高溫冶金中用作抗氧化的涂層；宇航工業(yè)用作火箭噴嘴、噴管、離子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的熱離解器；核子工程用鎢作盛液態(tài)金屬的容器，熱離子交換器等。
鎢在元素周期表中屬于第六周期第Ⅵ付族，原子序數(shù)為74，原子量為183.92，原子價(jià)有正四價(jià)、正六價(jià)等，但在自然界中一般形成W6+的鎢酸鹽礦物；鎢在自然界中的同位素有五種，即W184 、W186 、W182 、W183 、W180，其中以W184最多。
鎢是一種親石元素，與氧、氟、氯的親和力強(qiáng)，主要形成含氧鹽，其次形成氧化物等，自然界中主要的鎢礦物是Fe2+、Mn2+的鎢酸鹽——鎢鐵礦、鎢錳礦和它們的混晶構(gòu)成的類(lèi)質(zhì)同象系列的中間成員鎢錳鐵礦，以及另一種主要的鎢礦物鎢酸鈣礦。
鎢的原子半徑為1.39?，W4+的離子半徑為0.68?，W6+的離子半徑為0.65?，與鉬很相近，鎢與鉬可互相置換生成系列礦物，如鉬鈣礦一白鎢礦、鉬鉛礦一鎢鉛礦。
鎢在熱液中的遷移形式是多樣的。在不同的成礦作用中，或同一成礦作用的不同成礦階段中，鎢的遷移形式可以不同。
鎢礦液進(jìn)入不同圍巖時(shí)，往往產(chǎn)生不同反應(yīng)，進(jìn)入鋁硅酸鹽圍巖時(shí)，易于形成黑鎢礦，進(jìn)入碳酸鹽巖時(shí)，利于形成白鎢礦。
目前已發(fā)現(xiàn)分布在自然界中的鎢礦物有二十余種（見(jiàn)附表）。主要的工業(yè)礦物有：
黑鎢礦（又稱(chēng)鎢錳鐵礦）（Fe、Mn）［WO4］含WO376%。
白鎢礦（又稱(chēng)鎢酸鈣礦或鈣鎢礦）Ca［WO4］含WO380.6%。
我國(guó)鎢礦資源非常豐富，礦床類(lèi)型眾多，主要有：
產(chǎn)于花崗巖類(lèi)巖體同圍巖（多數(shù)是淺變質(zhì)的砂巖和板巖）的內(nèi)外接觸帶，礦體主要呈獨(dú)立大脈，但往往有分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)、尖滅側(cè)現(xiàn)等，形態(tài)較復(fù)雜，多呈陡傾斜板狀產(chǎn)出，礦體規(guī)模相差很大，長(zhǎng)度和礦化深度均可由數(shù)十米、數(shù)百米到一千余米。礦床規(guī)模大、中、小型均有。含鎢品位多數(shù)中等到較富，但分布不均勻。礦石中所含組分甚多，常伴生有錫石、輝鉬礦、輝鉍礦、綠柱石、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、毒砂等，以石英—黑鎢礦—錫石，石英—黑鎢礦（及少量白鎢礦）—硫化物等礦物組合較多；還有石英—黑鎢礦—綠柱石，石英—黑鎢礦—稀土，石英—白鎢礦—硫化物，石英—方解石（或螢石）—白鎢礦等礦物組合。礦物顆粒通常較粗大，礦石易選，回收率一般達(dá)80%以上。如江西西華山、大吉山、湖南鄧阜仙、廣東石人嶂、廣西長(zhǎng)營(yíng)嶺等礦床。
這類(lèi)礦床的產(chǎn)鎢量目前占我國(guó)首位。
（二）石英細(xì)脈帶型鎢礦床
由比較密集的含鎢石英細(xì)脈和網(wǎng)脈并常夾有少量含鎢石英大脈（一般為數(shù)十厘米厚）組成帶狀的礦體，無(wú)論是產(chǎn)于花崗巖還是圍巖中的細(xì)脈帶，沿水平方向一般具有中心部位含脈密度高，含脈率大，往外側(cè)含脈密度逐漸變稀，含脈率遞減的特點(diǎn)；沿垂直方向有部分礦床上部和中部是石英細(xì)脈帶，下部遞變?yōu)槭⒋竺}。其產(chǎn)出部位、礦體產(chǎn)狀和礦石中的礦物組分同石英大脈型礦床很類(lèi)似，這類(lèi)礦床的勘探和開(kāi)采均應(yīng)按脈帶進(jìn)行。因礦體是由比較密集的含鎢石英細(xì)脈和不含鎢（或含鎢甚少）的圍巖組成，品位一般較貧，分布較石英大脈型均勻；厚度由數(shù)米到數(shù)十米。礦床規(guī)模多數(shù)為大、中型。礦石易選，但選別效果略低于石英大脈型礦石。如江西漂塘、上坪等礦床。
這類(lèi)礦床目前部分被開(kāi)采利用。
（三）石英細(xì)脈浸染型鎢礦床
主要產(chǎn)于花崗巖或花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英斑巖中，有些還產(chǎn)于附近的圍巖中；密集的細(xì)和微細(xì)的含鎢石英脈往往網(wǎng)絡(luò)交織或互相穿切，其中也有部分較大的含鎢石英脈，多為大片的“面型”礦化。礦體呈巨大塊體，少數(shù)呈帶狀分布；礦石中普遍含白鎢礦，大多數(shù)礦床中還含有黑鎢礦；伴生礦物有輝鉬礦、輝鉍礦、方鉛礦、閃鋅礦等，有些還伴生有鈮鉭鐵礦、細(xì)晶石、錫石。圍巖蝕變較復(fù)雜，往往面型蝕變，如鉀化、鈉化、石英絹云母化等與線(xiàn)型蝕變，如云英巖化、硅化等相重迭。金屬礦物沿細(xì)脈分布的較多，部分浸染在脈側(cè)的巖石中，一般含鎢石英細(xì)脈越多越密集，巖石蝕變?cè)綇?qiáng)烈，品位越富，就整個(gè)礦床來(lái)說(shuō)，品位多屬中等到較貧，分布一般較均勻，規(guī)模較大，由大、中型到巨大型。礦石有較易選的，也有較難選的，較易選礦石的回收率也不及石英大脈型。如福建行洛坑、廣東蓮花山、江西陽(yáng)儲(chǔ)嶺等礦床。
這類(lèi)礦床目前只有部分開(kāi)采利用。
（四）層控型鎢礦床
礦體受一定的地層層位和巖性控制，其產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，以緩傾斜的較多。含礦層由一層到數(shù)層，穩(wěn)定、厚大、分布范圍廣，但其中的工業(yè)礦體規(guī)模差別很大，大礦體長(zhǎng)達(dá)千米到數(shù)千米，小礦體長(zhǎng)不足百米。礦床規(guī)模多屬大、中型。
控礦地層已知的有元古代碎屑沉積夾火山巖和碳酸鹽巖，寒武系淺變質(zhì)泥砂質(zhì)巖夾碳酸鹽巖，或炭質(zhì)板巖夾薄層硅質(zhì)巖，以及泥盆系石炭系的砂頁(yè)巖和碳酸鹽巖或火山碎屑巖等。由于后期的地質(zhì)改造作用，富集成礦。有些受侵入體影響，可見(jiàn)矽卡巖化。白鎢礦、黑鎢礦等一般呈浸染狀，少數(shù)呈粉粒碎屑狀。礦體中有時(shí)還有含鎢石英細(xì)（網(wǎng)）脈和含鎢石英大脈，礦物共生組合一般比較簡(jiǎn)單，較常見(jiàn)的有白鎢礦（黑鎢礦）一硫化物，另外還見(jiàn)有白鎢礦一輝銻礦一自然金等，品位較貧到中等。礦物顆粒較粗時(shí)為較易選的礦石，呈浸染狀的細(xì)粒礦物較多時(shí)，為難選礦石。
如湖南沃溪、西安、廣西大明山、云南南秧田等礦床。
這類(lèi)礦床目前只有達(dá)到中等品位且礦石較易選的才被開(kāi)采利用。
（五）矽卡巖型鎢礦床
多分布在花崗巖類(lèi)巖體與碳酸鹽類(lèi)巖石和部分碎屑巖的接觸帶及其附近。礦體呈似層狀、凸鏡狀、扁豆?fàn)睢澢鷹l帶狀，大者延長(zhǎng)、延深均可達(dá)數(shù)百米到二千米，小者延長(zhǎng)、延深僅數(shù)米到數(shù)十米。
這類(lèi)礦床含有大量矽卡巖礦物，如石榴石、透輝石、硅灰石、鈣鐵輝石、符山石、綠簾石、方柱石和透閃石，主要金屬和非金屬礦物有白鎢礦、黑鎢礦、輝鉬礦、錫石、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、輝鉍礦、磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂和螢石，主要工業(yè)礦物白鎢礦，往往呈粒狀、浸染狀分布于矽卡巖礦石中，一般屬較易選的礦石，有些礦區(qū)鎢礦物顆粒太細(xì)，則較難選，含鎢品位中等到較貧，局部較富。礦床規(guī)模從小型到巨大型均有。如湖南瑤崗仙、新田嶺、江西寶山等礦床。
具有重要意義的湖南柿竹園，屬于石英細(xì)（網(wǎng)）脈一云英巖一矽卡巖復(fù)合型礦床，鎢礦化在空間上與矽卡巖體分布基本一致，自下而上為云英巖一矽卡巖鎢錫鉬鉍礦體，矽卡巖鎢鉍礦體，再向上尚有大理巖錫鈹?shù)V體。深部花崗巖中有云英巖型鎢鉬鉍礦體。
礦石中物質(zhì)組分復(fù)雜，經(jīng)選礦試驗(yàn)、鎢、鉬、鉍等取得了較好的選別效果，錫、鈹組分賦存狀態(tài)復(fù)雜，回收率低。
矽卡巖型（含復(fù)合型）目前的產(chǎn)鎢量?jī)H次于石英大脈型礦床。
除上述幾種主要礦床類(lèi)型外，云英巖型礦床、偉晶巖型礦床、砂鎢礦床等，因品位較低，礦石難選，或因規(guī)模小，形態(tài)復(fù)雜，目前開(kāi)采的極少，屬次要礦床類(lèi)型。
國(guó)外還有火山熱泉沉淀型、鹽湖鹵水和淤泥型鎢礦床，在我國(guó)尚未發(fā)現(xiàn)。
第二章 工業(yè)要求
鎢礦石的含鎢量通常是不高的，必須經(jīng)過(guò)選礦富集。我國(guó)目前生產(chǎn)的鎢精礦，主要取自含鎢礦石中的黑鎢礦，其次是白鎢礦。鎢礦物的氧化物鎢華等按目前的選礦方法和流程尚不能回收。
冶煉要求的合格鎢精礦，含WO3應(yīng)達(dá)到或大于65%。經(jīng)火法冶煉制成鎢鐵合金（含w＞70%或>65%）；經(jīng)水法冶煉成正鎢酸鈉，仲鎢酸銨或鎢酸鈣等。進(jìn)一步處理成三氧化鎢（含WO3?99.9%），再用還原劑（通常用氫）還原成鎢粉（含w?99.9%）等。
一、鎢礦石的選礦
由于我國(guó)鎢礦石類(lèi)型多，礦石中有多種礦物共生，為了通過(guò)選礦使鎢精礦的質(zhì)量達(dá)到要求和回收伴生的有用礦物，一般根據(jù)礦石中的主要組分，結(jié)合考慮伴生組分特性，選用兩種以上方法構(gòu)成的流程進(jìn)行。鎢礦的主要選礦方法有手選、重介質(zhì)選、重選、浮選、磁選和電選。黑鎢礦以重選為主，白鎢礦以浮選為主，為了充分回收伴生有益組分，提高鎢精礦質(zhì)量和鎢的回收利用率，當(dāng)前有選冶工藝聯(lián)合的趨向，增加焙燒
* 和浸出水冶
** 等冶煉手段。
二、冶煉對(duì)鎢精礦的質(zhì)量要求
鎢的冶煉有火法冶煉和水法冶煉兩種，冶煉時(shí)使用黑鎢精礦或白鎢精礦，其工藝流程不同，因此，當(dāng)?shù)V石中既含有黑鎢礦，又含有白鎢礦時(shí)，要求查明其相互關(guān)系，所占比例，并分別統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)量。
由于As、S、Cu、P等進(jìn)入鎢鋼中會(huì)使鎢鋼變脆，影響鎢鋼制品的質(zhì)量，Sn會(huì)降低鎢鋼的切削性能，水法冶煉過(guò)程中As會(huì)使粗鎢酸不易凈化，Mo會(huì)影響鎢絲的效能和使用壽命，水法冶煉黑鎢精礦過(guò)程中，Ca會(huì)影響WO3的浸出率而降低回收率，水法冶煉白鎢精礦過(guò)程中，Mn會(huì)影響WO3的回收率，因此，都被列為有害雜質(zhì)。黑鎢精礦中的Sb、Bi、Pb，白鎢精礦中的Zn、Bi、Pb對(duì)于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鎢鐵有不良影響，白鎢精礦中的Fe、Sb對(duì)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鎢制品等也有不良影響，故在某些鎢精礦的特級(jí)品中，這些組分也被列為有害雜質(zhì)。
在勘探工作中，要求查明礦石中和鎢礦物中有害雜質(zhì)的含量和賦存狀態(tài)，為選擇合理的選礦方法和工藝流程，盡可能降低鎢精礦中有害雜質(zhì)的含量提供資料依據(jù)，以便保證所生產(chǎn)的鎢精礦達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1、表2）。
表1 特 級(jí) 鎢 精 礦 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) GB2825—81
