白云鄂博萤石与稀土浮选分离试验研究.pdf

白云鄂博萤石与稀土浮选分离试验研究 ① 李琅琅１，２， 李 梅１，２， 高 凯１，２， 张栋梁１，２， 马林林１，２， 张雨涵１，２ （１．内蒙古科技大学 矿业研究院，内蒙古 包头 ０１４０１０； ２．轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室，内蒙古 包头 ０１４０１０） 摘 要 对白云鄂博萤石粗精矿进行了优先浮选萤石、尾矿再浮选稀土的试验研究。 在最佳浮选药剂制度下，采用一粗三精两扫 闭路流程回收萤石，得到了 ＣａＦ２品位 ９５．１１％、回收率 ８４．０９％的萤石精矿；尾矿采用一粗一精浮选稀土，得到了 ＲＥＯ 品位 ６３．０６％、 回收率 ６７．９２％的稀土精矿。 研究成果为开发利用白云鄂博萤石粗精矿提供了一种新的思路。 关键词 萤石粗精矿； 浮选； 稀土； 萤石； 白云鄂博矿 中图分类号 ＴＤ９７文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２０．０３．０１１ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０２０）０３－００４３－０４ Ｅｘｐｅｒｉmｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｌｕｏｒｉｔｅ ａｎｄ Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ ｆｒｏm Ｂａｙａｎ Ｏｂｏ Ｍｉｎｅ ＬＩ Ｌａｎｇ-ｌａｎｇ１，２， ＬＩ Ｍｅｉ１，２， ＧＡＯ Ｋａｉ１，２， ＺＨＡＮＧ Ｄｏｎｇ-ｌｉａｎｇ１，２， ＭＡ Ｌｉｎ-ｌｉｎ１，２， ＺＨＡＮＧ Ｙｕ-ｈａｎ１，２ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ， Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０， Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｒｅｅｎ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ Ｒａｒｅ-Ｅａｒｔｈ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ， Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０， Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂａｙａｎ Ｏｂｏ ｆｌｕｏｒｉｔｅ ｂｕｌｋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｂｙ ａｄｏｐｔｉｎｇ ａ ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ ｒｅｃｏｖｅｒ ｆｌｕｏｒｉｔｅ， ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ａ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｔｏ ｒｅｃｏｖｅｒ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ． Ｗｉｔｈ ａｎ ｏｐｔｉｍａｌ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｒｅａｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｆｌｕｏｒｉｔｅ ｗａｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ａ ｃｌｏｓｅｄ-ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｏｎｅ ｒｏｕｇｈｉｎｇ， ｔｗｏ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｒｅｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｔａｇｅｓ． Ａ ｆｌｕｏｒｉｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｅｄ ９５．１１％ ＣａＦ２ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ａｔ ａ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ８４．０９％． Ｔｈｅｎ， ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｗａｓ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ａ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｔｈ ｏｎｅ ｒｏｕｇｈｉｎｇ ａｎｄ ｏｎｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ， ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ａ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ＲＥＯ ｇｒａｄｅ ｏｆ ６３．０６％ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ６７．９２％． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｎｅｗ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｙａｎ Ｏｂｏ ｆｌｕｏｒｉｔｅ ｂｕｌｋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｆｌｕｏｒｉｔｅ ｂｕｌｋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ； ｆｌｕｏｒｉｔｅ； Ｂａｙａｎ Ｏｂｏ ｍｉｎｅ 白云鄂博矿是世界瞩目的多金属共生的超大型矿 床，矿产资源利用前景广阔。 一直以来，包钢对白云鄂 博矿的综合利用方针为“以铁为主，综合利用”。 为提 高白云鄂博尾矿的综合利用指标，包钢集团开发出了 优先选稀土-混合浮选-沉砂一次脱硫-强磁选-强磁精 矿一步正浮选选铁-重选（强磁尾矿一步选铁尾矿）-重 选精矿二次脱硫-二步选铁-铌浮选-强磁富集钪-混合 泡沫选萤石的工艺方案［１－２］。 该工艺流程实现了白云 鄂博矿产资源中稀土、铁、硫、萤石、铌、钪富集物等 ６ 种产品的综合回收。 目前该工艺已经在包钢宝山矿业 公司成功应用［２］。 其中萤石的浮选作业采用一粗七 精工艺流程，最终获得萤石精矿品位为 ８６．０２％，回收 率仅为 １０％左右，不仅工艺流程复杂，而且脉石矿物 中稀土、石英、方解石、重晶石难以实现有效分离［３］。 就碳酸盐型萤石矿而言，因为萤石及方解石都属钙质 矿物，其矿物表面物理化学性质相似，所以作用于矿物 表面的捕收剂和抑制剂的行为也极为相似，造成两者 分离困难；对于重晶石型萤石矿，由于萤石与重晶石表 面阳离子同属碱土金属离子，其天然可浮性相近，致使 重晶石与萤石的分离也极为困难［４］，最终萤石精矿纯 度不高。 利用浮选工艺提高萤石选别指标、富集稀土资源， ①收稿日期 ２０２０－０１－１１ 基金项目 国家自然科学基金重点项目（５１６３４００５）；内蒙古自治区自然科学基金重大项目（２０１４ＺＤ０４） 作者简介 李琅琅（１９９３－），男，陕西榆林人，硕士研究生，主要从事矿物加工研究工作。 通讯作者 李 梅（１９６５－），女，内蒙古鄂尔多斯人，杰出青年，长江学者特聘教授，博士，博士研究生导师，教授，主要从事稀土湿法冶金清 洁化提取工艺及理论研究工作。 第 ４０ 卷第 ３ 期 ２０２０ 年 ０６ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．４０ №３ Ｊｕｎｅ ２０２０ 是加强白云鄂博矿综合回收利用的有效途径。 本文依 据原矿性质，提供了一种流程短、成本低、萤石与稀土高 效浮选分离的新工艺［３］，可为生产实践所参考［５］。 １ 原矿性质 试验原料来源于宝山矿业公司选别稀土后的混合 泡沫再通过萤石浮选线生产的萤石粗精矿，其萤石含 量为 ８６．０２％，远远不能满足萤石精矿产品等级质量的 国家标准［６－７］，工业价值低，应进一步浮选提纯来提高 其工业价值。 运用矿物自动分析系统对原矿进行分 析，原矿多元素分析结果见表 １，原矿矿物组成及相对 含量见表 ２。 表 １ 原矿多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＲＥＯＣａＦ２ＳｉＯ２Ｋ２ＯＮａ２ＯＣＯ３ ２－ ＳＯ４ ２－ １．３５５．７２８６．０２２．０１０．１８０．１１３．２５０．７８ Ａｌ２Ｏ３ＢａＯＰＴｉＯ２Ｋ２ＯＮａ２ＯＭｇＯＭｎＯ ０．２６０．１００．３８０．１４０．１８０．１１＜０．１００．１３ 表 ２ 原矿矿物组成及相对含量分析结果（质量分数） ／ ％ 萤石氟碳铈矿方解石独居石磷灰石 ８４．２８６．６１２．９６１．６６１．４５ 赤铁矿金云母重晶石石英霓石 ０．９７０．６３０．４７０．２６０．２５ 由表 １～２ 可知，原矿所含矿物种类较多，具有回 收利用价值的主要为萤石和稀土。 影响该矿品位的客 观因素是进入了较多的杂质矿物，主要为方解石、白云 石和磷灰石，另有少量的赤铁矿、金云母、重晶石、石英 等。 因此，在浮选过程中，要重点加强对赤铁矿、白云 石、磷灰石的抑制。 ２ 试验研究 ２．１ 试验方法 根据原矿性质分析可知，萤石的综合回收价值较 高［８］，稀土次之，但两者分离困难，主要原因是萤石、 碳酸盐、稀土等矿物可浮性相近。 据此制定了优先浮 选萤石、尾矿反浮选稀土的新工艺［９－１０］。 优先浮选萤 石在酸性体系下进行，探索性试验发现以硫酸为调整 剂［１１］，在酸性环境下水玻璃能有效抑制与萤石物理化 学性质相近的稀土、石英、碳酸盐及铁矿物［１２－１３］，以 Ｌ-２０４ 为捕收剂可获得工业级的萤石精矿［１４］；反浮选 稀土则在碱性体系下进行，研究发现碱性环境中水玻 璃对萤石、石英、重晶石及碳酸盐等矿物有显著的选择 性抑制效果，在稀土特效捕收剂 ５０６Ｅ 的作用下，得到 高品位稀土精矿，使得稀土与萤石得到高效综合回收 利用。 试验药剂 Ｌ-２０４ 是一种二元羧酸捕收剂，来自辽 宁省试剂五厂，极性基是两个羧基，具有捕收能力强、 选择性好的特点。 稀土特效捕收剂 ５０６Ｅ 是一种羟肟 酸类捕收剂，来源于包头市聚峰稀土有限责任公司，是 具 ＲＣＯＨＮＯＨ 结构的有机化合物，螯合性很强，容易 与金属离子发生配位，形成稳定的五元或六元环状螯 合物，在稀土选矿领域应用广泛。 浮选原则流程如图 １ 所示，试验使用 ０．７５Ｌ ＸＦＤ－６３ 型单槽浮选机。 B3 - 233 A; - A;23 63 图 １ 浮选原则流程 ２．２ 萤石浮选试验 在探索性试验基础上，开展了粗选药剂制度条件 试验，在矿浆浓度 ３５％、温度 ４０ ℃ 时，以硫酸为调整 剂、水玻璃作抑制剂、Ｌ-２０４ 作捕收剂、松醇油为起泡 剂，考察了药剂用量对浮选精矿中萤石产率、品位以及 回收率的影响。 ２．２．１ 硫酸用量试验 在 Ｌ-２０４ 用量３ ｋｇ／ ｔ、松醇油用量０．１０ ｋｇ／ ｔ、水玻璃 用量 ２ ｋｇ／ ｔ 时，进行了硫酸用量条件试验，结果见图 ２。 4 5 /;5 8 5 /;5   图 ２ 硫酸用量试验结果 从图 ２ 可知，硫酸用量过低不利于浮选萤石。 萤 石精矿产率和回收率随着硫酸用量增加均先升后降并 最终趋于稳定，当硫酸用量为 １．８ ｋｇ／ ｔ 时，萤石品位 ４４矿 冶 工 程第 ４０ 卷 ９２．３１％，产率 ６９．５０％，回收率达到峰值 ７４．３８％，选别 指标较理想，再增加硫酸用量，品位继续上升，但产率 和回收率均显著降低，浮选效率低，因此确定硫酸最佳 用量为 １．８ ｋｇ／ ｔ。 ２．２．２ 水玻璃用量试验 硫酸用量 １．８ ｋｇ／ ｔ，其他条件不变，研究了水玻璃 用量对萤石浮选指标的影响，结果见图 ３。 ;4A4kg t-1 95 93 91 89 87 85 80 60 40 20 1.41.81.62.02.22.42.6 8 5 /;5 8 5 /;5   图 ３ 水玻璃用量试验结果 从图 ３ 得知，精矿产率、品位、回收率均随水玻璃 用量增加而先升高后降低，当水玻璃用量为 ２ ｋｇ／ ｔ 时 萤石回收率达到峰值，浮选效率较高。 综合考虑水玻 璃的最佳用量为 ２ ｋｇ／ ｔ。 ２．２．３ Ｌ-２０４ 用量试验 水玻璃用量 ２ ｋｇ／ ｔ，其他条件不变，考察了 Ｌ-２０４ 用量对萤石浮选指标的影响，结果见图 ４。 L-204A4kg t-1 95 94 93 92 91 90 85 65 45 25 1.22.41.83.03.64.24.8 8 5 /;5 8 5 /;5   图 ４ Ｌ-２０４ 用量试验结果 由图 ４ 可知，增加 Ｌ-２０４ 用量，萤石精矿产率和回 收率陆续呈现出先增后降的趋势，品位则呈现出先升高 再降低而后再升高的趋势。 当 Ｌ-２０４ 用量 ２．４ ｋｇ／ ｔ 时， 萤石精矿品位达到峰值 ９４．６７％，此时产率为 ５５．４２％，回 收率为 ６１．１３％。 因此，Ｌ-２０４ 用量以 ２．４ ｋｇ／ ｔ 为最佳。 ２．２．４ 闭路试验 依据粗选试验确定的最佳药剂制度，开展了萤石 浮选闭路流程试验，闭路数质量流程见图 ５，表 ３ 为精 矿多元素分析结果。 B3 A; * A; 21 A; 22A; 2 A; 23 A;23 3 A; 1 A0kg/t 3 min4233 * D3 A0kg/t 3 min;4 4 min 506E 2 min;*A 2.0 2.4 0.10 3 min;4 8 min 506E 2 min;*A 2.0 2.4 0.10 100.00;18.54 100.00 19.97;63.06 67.92 15.26;18.65 15.35 5;8 /;5 3 4 min 4 min 35.23;43.82 83.27 64.77;4.79 16.73 图 ６ 稀土浮选开路试验数质量流程 表 ４ 稀土精矿化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＣａＦ２ＳｉＯ２ＲＥＯＣａＣＯ３ＴＦｅＰＳ ２５．２３１．８１６３．０６０．７３１．４５１．７９６０．２６ ３ 结 语 １） 对白云鄂博萤石粗精矿进行了原矿性质分析， 发现原矿中有用矿物主要为萤石和稀土，脉石矿物主 要为碳酸盐矿物，其次为赤铁矿、重晶石、石英等；有用 矿物之间以及有用矿物与脉石矿物的可浮性相近，是 萤石品位难以提高的主要原因。 ２） 提出了优先浮选萤石、尾矿再浮选稀土的工艺 流程。 通过条件试验确定了优先浮选萤石及再浮选稀 土的最佳药剂用量，在此基础上，采用一粗、三精、两扫 闭路试验，得到了 ＣａＦ２品位 ９５．１１％、回收率 ８４．０９％的 萤石精矿；尾矿浮选稀土采用一粗一精工艺流程，最终 获得产率 １９．９７％、品位 ６３．０６％、回收率 ６７．９２％的稀 土精矿，实现了白云鄂博矿萤石与稀土的浮选分离，为 该矿石的高效综合利用提供了参考依据。 参考文献 ［１］ 宋常青，钱淑慧，李春龙， 等． 一种从稀土尾矿中综合回收利用多种 矿产资源的选矿工艺中国，ＣＮ２０１４１０３１９７６２［Ｐ］． ２０１６－０５－２５． ［２］ 李春龙，李小钢，徐广尧． 白云鄂博共伴生矿资源综合利用技术开 发与产业化［Ｊ］． 稀土， ２０１５，３６（５）１５１－１５８． ［３］ 张 磊． 稀土矿浮选中 Ｃｅ ３＋ 对含钙脉石活化作用机理研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１９，３９（１）５４－５７． ［４］ 钱有军，高 莉． 萤石与方解石、重晶石等盐类矿物浮选分离现状［Ｊ］． 中国非金属矿工业导刊， ２０１４（４）１８－２１． ［５］ 李 梅，高 凯，柳召刚， 等． 白云鄂博尾矿萤石浮选工艺研究［Ｊ］． 有色金属（选矿部分）， ２０１４（６）５５－５８． ［６］ 矿产资源工业要求手册编委会． 矿产资源工业要求手册［Ｍ］． 北京地质出版社， ２０１０． ［７］ 李丽匣，刘 廷，袁致涛． 我国萤石矿选矿技术进展［Ｊ］． 矿产保 护与利用， ２０１５（６）４６－５３． ［８］ 陈昌员． 四川某萤石矿浮选试验研究［Ｊ］． 四川有色金属， ２０１５ （３）２１－２４． ［９］ 邱雪明，陆 智，程秦豫． 四川某稀土矿选矿工艺试验［Ｊ］． 有色 金属工程， ２０１５，５（５）４６－４９． ［１０］ 李 梅，张栋梁，柳召刚，等． 白云鄂博尾矿优先浮选稀土的试验 研究［Ｊ］． 有色金属（选矿部分）， ２０１４（５）５８－６１． ［１１］ 王 东，林 东，聂光华，等． 某碳酸盐型萤石矿浮选试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１８，３８（５）４６－４９． ［１２］ 于俊芳，沈茂森，郭爱芳，等． 白云鄂博矿萤石浮选分析［Ｊ］． 现 代矿业， ２０１８（９）２４５－２４６． ［１３］ 艾光华，李继福，邬海滨，等． 某低品位萤石矿浮选试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１７，３７（４）４５－４７． ［１４］ Ｂｏ Ｆ， Ｌｕｏ Ｘ， Ｗａｎｇ Ｊ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｃｈｅｅｌｉｔｅ ｆｒｏｍ ｃａｌｃｉｔｅ ｕｓｉｎｇ ａｃｉｄｉｆｉｅｄ ｓｏｄｉｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ ａｓ ｄｅｐｒｅｓｓａｎｔ［Ｊ］． Ｍｉｎｅｒ- ａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２０１５，８０４５－４９． 引用本文 李琅琅，李 梅，高 凯，等． 白云鄂博萤石与稀土浮选分离 试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０２０，４０（３）４３－４６． ６４矿 冶 工 程第 ４０ 卷