影响白杨河铀铍矿提取工艺的矿物学因素探讨.pdf

2 0 1 5 年第3 期有色金属 选矿部分 l d o i l o ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．0 3 ．0 0 1 影响白杨河铀铍矿提取工艺的矿物学因素探讨 艾永亮，李伯平，郭冬发，范光 核工业北京地质研究院，北京1 0 0 0 2 9 摘要研究了白杨河铀铍矿中铀、铍的主要工艺矿物学特征羟硅铍石粒度较细，多在2 0 一3 0I t r n ；羟硅镀石与萤石紧 密共生，多为相互包裹；沥青铀矿发育在裂隙中，与萤石、羟硅铍石共生。讨论了受矿物学因素影响的铀铍提取工艺磨矿过 程能耗高、矿浆泥化严重、浮选效率低等问题；浮选过程中，羟硅铍石与萤石的可浮性相似，这将降低镀精矿质量，增加铍精矿 中的氟含量。沥青铀矿由于发育在裂隙中，降低了其与浸出剂接触的难度，矿石中铀较容易浸出。 关键词铀镀矿；羟硅铍石；工艺矿物学；提取工艺 中图分类号T D g l ；T D 9 5 5 ；T D 9 5 8文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 5 0 3 - 0 0 0 1 - 0 3 I n v e s t i g a t eo f - B eE x t r a c t i o nP r o c e s so nM i n e r a l o g yF a c t o r so fB a l y a n g h eD e p o s i t A IY o n g l i a n g ，L IB o p i n g ，G U OD o n g f a ，F A NG u a n g B e i j i n gR e s e a r c hI n s t i t u t eo fU r a n i u mG e o l o g y ，B e l l i n g1 0 0 0 2 9 ，C h i n a A b s t r a c t T h em a i nm i n e r a l o g yc h a r a c t e r i s t i c so fB a i y a n g h ed e p o s i tw e r es t u d i e d ，i n c l u d i n g b e r t r a n d i t e p a r t i c l e sa l ev e r yf i n e ，m o s t l y i n2 0 ～3 0 “m ；b e r t r a n d i t ea n df l u o r i t ec a m ei n t ob e i n gac l o s er e l a t i o n s h i po f i n t e r g r o w t ha n di n e l u s i ．o n ；p i t c h b l e n d ed e v e l o p e di nf i s s u r ew i t hb e t r a n d i t ea nf l u o r i t e ．S o m ef a c t o r sw h i c ha f f e c t e x t r a c t i o np r o c e s sw e r ed i s c u s s e d ．i n c l u d i n g h i g he n e r g yc o n s u m p t i o ni ng r i n d i n gp r o c e s sa n dl o we f f i c i e n c yi n f l o t a t i o n ；t h e b e r t r a n d i t ec o n c e n t r a t i o nw o u l dc o n t a i na b u n d a n tf l u o r i t eb e c a u s eo fs a m ep r o c e s s i n gm e t h o di n f l o t a t i o n ；p i t c h b l e n d ec a l lb ee x t r a c te a s i l yb yl i x i v i a n tw h i c hl e a c h e df r o mf i s s u r e ． K e yw o r d s u r a n i u m b e r y l l i u md e p o s i t ；b e r t r a n d i t e ；p r o c e s sm i n e r a l o g y ；e x t r a c t i o np r o c e s s 铍 B e 为稀有金属，密度较小，在地壳中丰度较 小。含铍合金以其卓越的性能，广泛应用于各个领 域，如核反应堆、武器、航天、精密电子、分析仪器等 方面。当前获取铍产品的资源主要是绿柱石、羟硅 铍石和硅铍石等。新疆白杨河矿储量巨大，为特大 型铀铍共生矿。对其进行了工艺矿物学特征研究。 1 矿石性质 对矿石进行了多元素分析，分析结果见表1 。 表1原矿多元素分析结果 T a b l e1M u l t i ．e l e m e n t sa n a l y s i sr e s u l t so fr u n ．o f - m i n eo r e／％ 丞室墅Q 2型2 Q ≥堕Q 2丛坦璺塑塑生Q坠里丛 Q 竺2垦垒堕 Q型 业坠 含量6 5 ．6 01 2 ．3 l4 ．2 5 0 ．2 71 ．1 02 ．8 53 ．5 30 ．1 20 ．2 70 ．0 20 ．2 03 1 4 61 2 65 8 0 1 单位为s ／t 。 从表1 可见，矿石中主要元素为硅、铝、铁等， 铀、铍含量达到工业利用水平，B e O 平均品位为 0 ．2 ％，铀为5 8 0g ／t 。 矿石中主要矿物为长石、石英、云母、高岭石等。 通过电子探针、X 射线衍射、偏光显微镜等分析方法 和鉴定手段对矿石中矿物组成进行了鉴定。矿石中 矿物组分复杂，含铍矿物主要为羟硅铍石，极少量以 水砷铍矿形式存在，微量以吸附等形式存在于褐铁 矿、高岭土、伊利石、云母、绿泥石等黏土矿物之中； 以及极微量以类质同象形式存在于镧、铈矿物之 中⋯。含铀矿物主要为沥青铀矿。脉石矿物主要为 石英、钠长石、钾长石、锐钛矿、白云母、萤石、绿泥 石、赤铁矿、褐铁矿等。极微量稀土矿物为氟碳铈矿 和独居石。矿石中矿物含量如表2 所示嵋1 。 投稿日期2 0 1 4 - 0 4 - 2 9修回日期2 0 1 5 - 0 3 - 2 7 作者简介艾永亮 1 9 8 1 ． ，男，河南鹿邑人，工程师，主要从事放射性伴生金属的回收研究。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第3 期 2 矿石的主要工艺矿物学特征 通过偏光显微镜和电子探针等分析方法研究发 现，矿石中羟硅铍石的矿物学特征比较复杂。 2 ．1 羟硅铍石粒度较细 矿石中羟硅铍石粒度较细，一般为2 0p L m 左右， 如图l 所示。 图1 羟硅铍石颗粒 F i g ．1 B e r t r a n d i t ep a r t i c l e s B 缸一羟硅铍石；F 1 一萤石；A b 一长石；下同 通过图1 可见，以集合体形式出现的羟硅铍石 颗粒较小，呈短柱状或片状出现，排列元序。 2 ．2 羟硅铍石与萤石紧密共生 矿床中萤石种类较多，颜色有较大差别。修晓 茜等通过分析发现，深色萤石中铍含量较高，并认为 这是B e F 与C a F 呈类质同象的结果。而与成矿无 关的萤石多呈浅绿色、白色等旧J 。 矿石中羟硅铍石与萤石关系密切，有三种形式 产出。 1 羟硅铍石以颗粒集合体状产出。微细粒的羟 硅铍石，以集合体形式发育产出，形成完整的边缘， 如图2 所示。 从图2 可见，羟硅铍石集合体发育成完整晶形， 并有整齐边缘。而萤石穿插在羟硅铍石集合体内， 并与羟硅铍石颗粒共同填充在裂隙中，二者相互包 裹。羟硅铍石集合体边缘形状规则，这可能是羟硅 铍石颗粒取代其他矿物，与萤石共同填充形成的。 图2羟硅铍石集合体形式取代其他矿物 F i g ．2M i n e r a l sa g g r e g a t eo fb e r t r a n d i t ep a r t i c l e s 2 羟硅铍石以团雾状与萤石、石英等共同填充 在裂隙中。羟硅铍石多出现在裂隙中，并与其他矿 物共同填充在裂隙中，如图3 、图4 所示。 图3羟硅铍石与萤石填充到裂隙中 F i g ．3 B e r t J - a n d i t ef i l l i n gf i s s t v e sw i t hf l i o t i t e 万方数据 2 0 1 5 年第3 期艾永亮等影响白杨河铀铍矿提取工艺的矿物学因素探讨 3 图4 羟硅铍石与萤石、石英填充到裂隙中 F i g ．4 B e r t r a n d i t ef i l l i n gf i s s u r e sw i t h f l i o t i t ea n dq u a r t z Q z 一石英；下同 从图3 中可见，羟硅铍石呈团雾状与萤石相互 包裹，共同填充在裂隙中。羟硅铍石多分布在裂隙 边缘处，与脉石接触。图4 可见，大量的羟硅铍石颗 粒分散在裂隙中，与萤石、石英等呈碎屑状填充到裂 隙中。 3 羟硅铍石颗粒嵌布在长石或萤石中。部分 羟硅铍石颗粒分散在萤石或长石中，如图5 所示。 图5 羟硅铍石包裹在萤石中 F i g ．5 B e r t r a n d i t ee n c a p s u l a t e db yf l i o t i t e 从图5 可见，羟硅铍石颗粒分散在萤石中，颗粒 被萤石完全包裹。 2 ．3 铀矿物发育在裂隙中 前人研究认为矿石颜色越深，铀含量越高，并把 此作为野外鉴定矿石铀含量的标志”J 。通过电子探 针分析和X 射线衍射分析证明，这种现象是由于矿 石中的沥青铀矿颗粒多赋存在紫黑色的萤石颗粒间 隙中，如图6 所示。 图6 沥青铀矿与萤石、羟硅铍石共同填充 在裂隙中 F i g ．6 P i t c h b l e n d ef i l l i n gf i s s u r e sw i t h f l i o t i t e ，b e r t r a n d i t ea n dq u a r t z P t c 一沥青铀矿 从图6 可见，沥青铀矿与羟硅铍石、萤石、石英 等呈破碎状分散在裂隙中。沥青铀矿多被羟硅铍石 和萤石包裹。 3 影响铀铍提取工艺的因素 国外有报道通过原地浸出，实现回收羟硅铍 石【5 ] 。但白杨河矿铍含量较低，不适合原地浸出，考 虑通过浮选回收。通过工艺矿物学特征分析，影响 铀铍提取因素主要有三个方面。 3 ．1 羟硅铍石与萤石的解离 由于羟硅铍石粒度较细，且与萤石紧密共生，所 以只有在较细的磨矿细度下才能实现羟硅铍石的解 离。较细的磨矿细度会带来一系列问题1 磨矿的 能耗较高，成本增加；2 矿浆泥化严重，目的矿物损 失率高；3 药剂消耗增加，降低浮选效率。 试验证实最佳的磨矿细度为一7 4t x m 8 8 ％ 或 一3 8 岬 5 0 ％ 时。浮选精矿中含有大量泥质，降 低了精矿质量。 3 ．2 萤石对铍精矿质量的影响 萤石对羟硅铍石精矿的影响表现在两个方面。 1 羟硅铍石粒度较细，且与萤石紧密共生，造成二者 不能通过磨矿完全解离，浮选精矿中可见萤石与羟 硅铍石的连生体。2 羟硅铍石采用脂肪酸作捕收剂 浮选回收，这与萤石的选矿方法相同【6 。J ，因此铍精 矿中萤石含量较高。试验证明，B e O 含量为5 ．9 4 ％ 的铍精矿中F ／B e O 高达6 5 ．6 ％，这大大高于冶炼厂 要求的8 ％。 下转第1 4 页 万方数据 1 4 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第3 期 4 2 ．1 9 ％、锌回收率5 9 ．3 ％，增加产值4 0 8 万元，由此 每年可增加产值16 0 0 多万元。有效地回收矿石中 的锌资源，为进一步提高矿产资源的利用率，后期将 选别流程改造为铜锌硫全优先浮选工艺。 4结论 1 该矿石中主要金属矿物为黄铁矿、闪锌矿、磁 铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿和镜铁矿，矿石中的脉石矿 物主要为钙铁榴石，其次为石英、方解石等，闪锌矿 主要为铁闪锌矿。 2 采用优先选铜一锌硫混合浮选再分离和铜锌 硫依次优先浮选工艺流程均可较好地回收矿石中的 铜、锌、硫矿物，产出合格的铜精矿、锌精矿、硫精矿。 优先选铜一锌硫混合浮选再分离流程得到含铜 2 7 ．1 7 ％、铜回收率8 6 ．2 7 ％的铜精矿，含锌5 0 ．5 3 ％、 锌回收率8 8 ．1 1 ％的锌精矿，含硫4 2 ．3 4 ％、硫回收 率7 8 ．2 3 ％的硫精矿，铜锌硫依次优先浮选得到含铜 2 8 ．0 1 ％、铜回收率8 6 ．3 9 ％的铜精矿，含锌5 1 ．8 3 ％、 锌回收率9 0 ．3 8 ％的锌精矿，含硫4 3 ．3 5 ％、硫回收 率7 8 ．9 5 ％的硫精矿。 3 根据选矿厂设施，将全混合浮选工艺改造为 优先选铜一锌硫混合浮选再分离工艺，可产出含锌 4 2 ．1 9 ％、锌回收率5 9 ．3 0 ％的锌精矿，每年可增加产 值16 0 0 多万元。 参考文献 [ 1 ] 胡熙庚．有色金属硫化矿选矿[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 8 7 2 3 0 - 2 3 1 ． [ 2 ] 罗仙平，王淀佐，孙体昌，等．某铜铅锌多金属硫化矿电化 学调控浮选试验研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 6 6 3 0 - 3 4 ． [ 3 ] 于雪．铜锌硫化矿难于分离的可能原因及解决途径 [ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 4 9 4 - 8 ． [ 4 ] 王世辉．某铜矿铜锌分离新工艺和新药剂的研究[ J ] ．有 色金属，2 0 1 1 ，6 3 2 2 1 4 - 2 1 8 ． [ 5 ] 于传兵，刘清高．难选复杂铜矿石选矿工艺探讨[ J ] ．有 色金属 选矿部分 ，2 0 0 9 4 1 9 - 2 1 ． [ 6 ] 叶雪均，刘子帅，江皇义．某铜锌硫化矿铜锌分离试验研 究[ J ] ．中国矿业，2 0 1 2 ，2 1 7 6 6 - 6 9 ． 上接第3 页 3 ．3 对铀的浸出影晌 由于沥青铀矿与萤石、羟硅铍石共同填充在裂 隙中，浸出剂较容易沿裂隙渗透到沥青铀矿周围，这 大大增加了铀矿物浸出的机率和减少了浸出时间。 试验证明，在未加氧化剂条件下，一3m m 颗粒5 ％ H S O 。 W V 浸出9 6h ，渣计浸出率可达8 0 ％。 4结论 矿石中羟硅铍石粒度较细，多为2 0 ～3 0 “m ；羟 硅铍石与萤石紧密共生，二者多以团雾状出现在裂 隙中，相互包裹；沥青铀矿发育在裂隙中，与萤石、羟 硅铍等共生。 由于羟硅铍石粒度较细，并与萤石紧密共生，使 得矿石需要较细的磨矿细度，才能使羟硅铍石解离， 这将造成磨矿过程能耗高、矿浆泥化严重、浮选效率 低等问题。另外，浮选过程中，羟硅铍石与萤石的可 浮性相似，降低铍精矿质量，增加铍精矿中的氟含 量。沥青铀矿由于发育在裂隙中，降低了其与浸出 剂接触的难度，矿石中铀较容易浸出。 参考文献 [ 1 ] 刘晓文，毛小西，刘庄，等．羟硅铍石型铍矿的工艺矿 物学研究[ J ] ．矿物学报，2 0 1 0 ，3 0 增刊 6 1 - 6 2 ． [ 2 ] 核工业北京地质研究院．新疆白杨河铀铍共生矿中铀铍 提取工艺经济技术评价[ R ] ．北京核工业北京地质研究 院，2 0 1 3 2 - 1 2 ． [ 3 ] 修晓茜，范洪海，马汉峰，等．新疆白杨河铀铍矿床围岩 蚀变及其地球化学特征[ J ] ．铀矿地质，2 0 1 1 1 1 2 1 5 ． 2 2 0 ，2 5 6 ． [ 4 ] 李久庚．新疆某铀铍矿田铍的赋存状态及铀铍关系[ J ] ． 矿物岩石地球化学通报，1 9 9 1 2 2 4 ． [ 5 ] M c L e m o r eVT ．b e r y l l i u mr e s o u r c e si nn e wm e x i c oa n d a d j a c e n ta r e a s [ R ] ．O p e ．一f i l eR e p o r t0 F - 5 3 3 ，2 0 1 0 ． [ 6 ] 裴忠富，王洪涛，蔡芝芳，等．萤石选矿技术进展[ J ] ． 浙江冶金，1 9 9 7 1 1 8 - 2 1 ． [ 7 ] 宋翔宇，赵新昌，徐会存，等．某地萤石矿浮选工艺及机 理研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 4 ，2 4 3 2 8 - 3 1 ． 万方数据