秦玉芳 李 娜 馬 瑩 王其偉

(包頭稀土研究院白 云鄂博稀土資源研究與綜合利用國家重點(diǎn)試驗(yàn)室，包頭014030)

包頭白云鄂博礦是一個(gè)以鐵、稀土、鈮為主的大型多金屬共伴生礦床，具有資源儲(chǔ)量大、礦石性質(zhì)貧細(xì)雜等特點(diǎn)[1-4]，已探明稀土儲(chǔ)量4 350萬t，居世界第一位[5-6]。稀土元素絕大部分以獨(dú)立礦物產(chǎn)出，分配在稀土礦物中的稀土占90%以上，僅百分之幾的稀土以類質(zhì)同象或細(xì)小包裹體分散于其它礦物中[7]。

長期以來稀土只能作為鐵的伴生資源，在選鐵過程中加以回收。而現(xiàn)行選礦工藝對(duì)稀土資源利用率不足20%[8-11]。白云鄂博礦石由包鋼選礦廠、寶山礦業(yè)公司、沃爾特三家選廠進(jìn)行分選，基本流程為先進(jìn)行鐵分選，選鐵尾礦再進(jìn)一步分選稀土。

選鐵尾礦作為分選稀土原料由氧化礦系列中的強(qiáng)磁中礦和部分強(qiáng)磁尾礦以及磁礦系列中的弱磁尾礦構(gòu)成。選鐵尾礦中可回收資源包括稀土、螢石、鈮、鈧、等，占總價(jià)值的80%以上，但由于原礦貧、雜、細(xì)、散的特征，選鐵尾礦成分復(fù)雜、有用礦物雖有所富集(除鐵以外)，但含量仍相對(duì)較低，給稀土的回收帶來一定困難。

目前的浮選稀土工藝存在諸多問題：工藝指標(biāo)不穩(wěn)定，產(chǎn)品品位波動(dòng)范圍較大，稀選尾礦品位高，稀土回收率較低，據(jù)選廠現(xiàn)場調(diào)研所知，稀土浮選作業(yè)回收率不足45%。針對(duì)上述問題，開展選鐵尾礦中稀土的工藝特征及浮選工藝研究，對(duì)高效回收白云鄂博的稀土資源及合理地組織生產(chǎn)具有重要意義。

1 試樣性質(zhì)

1.1 試樣多元素分析

試驗(yàn)樣品取自白云鄂博某選礦廠生產(chǎn)線上的選鐵尾礦，試樣多元素分析結(jié)果見表1。

表1 試樣多元素分析

由表1結(jié)果可見：選鐵尾礦中稀土品位(REO)為11.83%，白云鄂博原礦中稀土品位(REO)為7.79%，經(jīng)選鐵后，目標(biāo)元素REO在一定程度上得到富集。雜質(zhì)元素主要為CaO、F、Fe、SiO2，其次為MgO、BaO、MnO2、S，還有少量的Na2O、K2O、Al2O3、TiO2等。

1.2 試樣篩分分析

稱取固定質(zhì)量樣品，采用74、53、45、38和25 μm實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)篩開展粒度篩析檢查，考察試樣中稀土元素在各個(gè)粒級(jí)中的分布情況。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 試樣篩分分析結(jié)果

由表2結(jié)果可知，樣品中REO在各粒級(jí)中呈現(xiàn)分布不均的現(xiàn)象，近70%的稀土元素分布在-25 μm粒級(jí)中，表明試樣中稀土礦物粒度較細(xì)，這給稀土的浮選回收造成一定困難。且樣品中的礦泥含量過高，會(huì)導(dǎo)致微細(xì)粒在礦物表面的黏附和氣泡捕收能力的下降，從而影響精礦的品位指標(biāo)，同時(shí)，礦泥含量過高還可能會(huì)使浮選環(huán)境惡化[12]，影響浮選藥劑的選擇性，從而使細(xì)粒級(jí)的稀土礦物無法得到有效的捕收，影響礦物的回收率指標(biāo)。

1.3 試樣礦物組成

采用SEM、EDS、AMCS-Mining對(duì)試樣進(jìn)行礦物組成分析，其結(jié)果見表3。

表3 試樣礦物組成

從礦物組成結(jié)果來看，試樣中稀土礦物以氟碳鈰礦、獨(dú)居石為主，少量氟碳鈣鈰礦和黃河礦，是浮選回收稀土的主要對(duì)象，稀土礦物占總礦物量的12.56%。試樣中脈石礦物種類繁多，脈石礦物以螢石、碳酸鹽類礦物、硅酸鹽類礦物以及鐵礦物為主，其它礦物含量較少，但礦物種類較多。其中螢石是主要的非金屬礦物，鈉輝石、白云石、方解石、石英、長石、重晶石、黑云母和磷灰石等。它們大部分都含有害雜質(zhì)氟、鈉、鉀、磷、硫，從而給選礦工藝的去雜過程帶來了一定的影響。

1.4 稀土礦物連生特征

采用MLA對(duì)試樣中主要稀土礦物的連生關(guān)系進(jìn)行了觀察和統(tǒng)計(jì)，詳見圖1。

圖1 主要稀土礦物連生特征：螢石(F)，磁鐵礦(M)，閃石(A)，氟碳鈰礦(B)，獨(dú)居石(P)Fig.1 Main rare earth mineral connexion characteristics：fluorite(F)，magnetite(M)，amphibole(A)，fluorocarbon cerite(B)，monazite(P)

試樣中稀土礦物主要(約80%)以單體的形式存在，少量為連生體。稀土礦物與螢石的連生關(guān)系最為密切，其次是磁鐵礦、霓石、白云石及磷灰石，少量與石英、重晶石和云母連生。多表現(xiàn)為稀土礦物與磁鐵礦、磷灰石緊密連生或者以微細(xì)粒包裹體的形式嵌布在螢石、霓石和白云石中。

2 稀土浮選試驗(yàn)

2.1 粗選條件試驗(yàn)

2.1.1 礦漿濃度試驗(yàn)

在抑制劑用量1.75 kg/t，捕收劑LF-P8 用量0.9 kg/t，起泡劑用量168 g/t，浮選時(shí)間5 min，浮選溫度60℃條件下，考察礦漿濃度對(duì)浮選效果的影響。礦漿濃度分別為30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 礦漿濃度對(duì)粗選精礦稀土品位和回收率的影響Fig.2 Effect of pulp density on rare earth grade and recovery of coarse concentrate

由圖2可以看出隨著礦漿濃度的增加，品位隨礦漿濃度的增加總體呈上升趨勢(shì)，回收率先增加后降低。礦漿濃度為40%時(shí)，回收率達(dá)到最大，繼續(xù)增加礦漿濃度，精礦回收率下降幅度開始明顯大于品位增加幅度，選擇礦漿濃度為40%，此時(shí)獲得的精礦技術(shù)指標(biāo)為粗選精礦品位(REO)29.16%，回收率(REO)81.84%，精礦品位可通過進(jìn)一步精選試驗(yàn)來提高，為保證浮選試驗(yàn)總回收率，選擇浮選礦漿濃度為40%。

2.1.2 抑制劑用量試驗(yàn)

水玻璃對(duì)石英、硅酸鹽等脈石礦物有良好的抑制作用。同時(shí)，水玻璃也是良好的分散劑，對(duì)礦泥有分散作用，減弱礦泥對(duì)浮選的有害影響，從而改善浮選環(huán)境。在礦漿濃度40%、溫度60 ℃、LF-P8用量900 g/t、松醇油用量168 g/t的條件下，進(jìn)行水玻璃用量試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 抑制劑用量對(duì)粗選精礦稀土品位和回收率的影響Fig.3 Effect of inhibitor dosage on rare earth grade and recovery of coarse concentrate

由圖3可知，粗選精礦中REO品位隨抑制劑用量的增加總體呈下降趨勢(shì)，REO回收率隨抑制劑用量的增加呈上升趨勢(shì)，當(dāng)抑制劑用量為1.75 kg/t時(shí)能同時(shí)得到較高的REO品位和回收率，因此，抑制劑用量選擇1.75 kg/t。

2.1.3 捕收劑用量試驗(yàn)

羥肟酸類捕收劑為稀土浮選中常用的捕收劑，本試驗(yàn)采用LF-P8為捕收劑，其主要有效成分為苯羥肟酸，在礦漿濃度40%，抑制劑1.75 kg/t，起泡劑168 g/t，浮選時(shí)間5 min，浮選溫度60℃，捕收劑用量分別為0.8、0.9、1.0、1.1、1.2 kg/t條件下，考察捕收劑用量對(duì)粗選精礦中REO品位、回收率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 捕收劑用量對(duì)粗選精礦稀土品位和回收率的影響Fig.4 Effect of collector dosage on rare earth grade and recovery of coarse concentrate

由圖4可以看出隨著捕收劑用量的增加，粗選精礦REO品位逐漸下降，回收率總體呈上升趨勢(shì)，在捕收劑用量為0.9 kg/t時(shí)，粗選精礦品位、回收率均處于較高值，繼續(xù)增加捕收劑用量，REO回收率提高較小，而品位則明顯降低，因此選擇捕收劑用量為0.9 kg/t。

2.2 開路試驗(yàn)

通過條件試驗(yàn)確定了各藥劑的最佳用量后，進(jìn)行了一次粗選、三次精選的開路條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖5，開路試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖5 開路試驗(yàn)流程圖Fig.5 Flow chart of rare earth open-circuit flotation test

表4 開路試驗(yàn)結(jié)果

通過一次粗選、三次精選的開路流程，可獲得稀土精礦品位為55.32%、回收率為67.15%的浮選指標(biāo)。

2.3 閉路試驗(yàn)

為進(jìn)一步提高浮選回收率，并考察中礦產(chǎn)品及礦漿中藥劑的返回對(duì)浮選指標(biāo)的影響，在已有試驗(yàn)條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行浮選閉路試驗(yàn)，閉路試驗(yàn)采用中礦合并返回到粗選的試驗(yàn)流程和藥劑制度，如圖6所示，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖6 閉路試驗(yàn)流程圖Fig.6 Flow chart of rare earth flotation closed-circuit test

表5 閉路試驗(yàn)結(jié)果

浮選閉路試驗(yàn)可獲得品位(REO)為50.52%、回收率(REO)為81.30%的稀土精礦，試驗(yàn)指標(biāo)良好，實(shí)現(xiàn)了選鐵尾礦中稀土資源有效回收，為后續(xù)尾礦樣品中伴生礦物的綜合回收利用奠定基礎(chǔ)[13]。

3 結(jié)論

1)通過對(duì)樣品的工藝礦物學(xué)研究表明，試樣中的礦物組成較為復(fù)雜，主要稀土礦物為氟碳鈰礦和獨(dú)居石，少量氟碳鈣鈰礦與黃河礦，影響稀土礦物浮選的主要脈石礦物為螢石、白云石、磷灰石等；浮選目標(biāo)礦物主要以單體形式存在，少量為連生體，與脈石礦物呈現(xiàn)復(fù)雜連生關(guān)系；REO在各粒級(jí)中分布不均，稀土礦物多數(shù)粒度過細(xì)，回收具有一定困難。

2)采用羥肟酸類捕收劑LF-P8，水玻璃為抑制劑，松醇油為起泡劑，在礦漿pH值為9.0，溫度60 ℃下，浮選閉路試驗(yàn)可獲得品位(REO)為50.52%、回收率(REO)為81.30%的稀土精礦。實(shí)現(xiàn)了選鐵尾礦中稀土資源的有效回收。