大陸槽稀土礦石磁浮聯(lián)合選礦工藝研究

張發(fā)明 林日孝 管則皋 王洪嶺 鄭少冰

(1.廣州有色金屬研究院，廣東廣州510651;2.廣州粵有研礦物資源科技有限公司，廣東 廣州510651)

四川德昌大陸槽稀土礦屬單一氟碳鈰礦型稀土礦床，D級儲量為稀土(REO)金屬量28萬t，推測遠景儲量為78萬t［1］，REO品位4% ～6%。由于礦石結構及組成較復雜、風化嚴重、含泥較高、氟碳鈰礦嵌布粒度不均勻、部分細粒級較難解離以及與氟碳鈰礦密度和可浮性相近的脈石物含量較高等原因，導致稀土回收難度較大。原選礦生產(chǎn)采用一段閉路磨礦—1粗1掃搖床重選—高梯度強磁選的重磁聯(lián)合工藝獲得REO含量為60% ～65%的稀土精礦，但REO回收率只有30%～40%。

當前，稀土礦的選礦方法包括重選、磁選和浮選［2］。重選可以獲得高品位的稀土精礦，但回收率較低，特別是對細粒稀土礦物的回收難度較大;磁選適用于具有磁性或弱磁性的稀土礦物的回收;浮選適應性強，回收率高，越來越引起人們的重視［3-6］。本試驗針對大陸槽稀土礦選礦生產(chǎn)存在的問題，開展高梯度強磁選—浮選新工藝研究，為現(xiàn)場技術改造提供依據(jù)。

1 礦石性質

1.1 原礦物質組成

原礦化學多元素分析結果如表1所示。采用顯微鏡和MLA礦物自動檢測技術對原礦進行礦物查定和定量分析，結果如表2。

表1 原礦化學多元素分析結果Table 1 Chemical multi-element analysis of raw ore%

表2 原礦礦物組成Table 2 Mineral composition of raw ore %

由表2可知:礦石中礦物種類較多，稀土礦物有氟碳鈣鈰礦、氟碳鈰礦和少量含鈰鉛硬錳礦。硫化礦物含量低，主要有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦。其他礦物有天青石、重晶石、螢石、方解石、鈣鋁榴石、綠簾石、赤鐵礦、褐鐵礦、鐵白云石、角閃石、石英、長石、金云母、黑云母、白云母、磷灰石等，其中螢石和天青石含量分別超過20%和30%，可考慮作為副產(chǎn)品綜合回收。

1.2 稀土礦物嵌布粒度及解離性能

將塊礦磨制成光片在顯微鏡下測定稀土礦物的嵌布粒度，結果如表 3所示?？梢?，稀土礦物79.46%分布在0.04～1.28 mm粒級，20.54%分布于0.01～0.05 mm粒級，屬于中、細粒不均勻嵌布。

將原礦按實驗室閉路磨礦方式磨至－0.12 mm占100%(－0.075 mm占84.67%)后測定稀土礦物的單體解離度，結果如表4所示?？梢姡斈サV細度為－0.075mm占84.67%時，稀土礦物的單體解離度可達到88.93%，能滿足分選要求。

表3 稀土礦物嵌布粒度測定結果Table 3 Particle size distribution of rare earth minerals

表4 －0.075 mm占84.67%細度下稀土礦物的單體解離度Table 4 Liberation degree of the rare earth minerals at grinding fineness of 84.67% －0.075 mm

2 原則流程的確定

原礦中氟化鈣、碳酸鈣等含鈣脈石礦物含量較高，其可浮性與稀土礦物相近而比磁化系數(shù)和密度與稀土礦物有較大差異，因此可通過高梯度磁選或重選使稀土礦物與含鈣脈石礦物分離［7-10］。但重選對細粒級稀土礦物回收效果差，而高梯度磁選的分選粒級下限遠低于重選，故決定采用先通過高梯度磁選將稀土礦物預富集，再對高梯度磁選精礦進行浮選的原則流程(見圖1)，螢石和天青石的綜合回收在本試驗中不做研究。

圖1 試驗原則流程Fig.1 The principle process of experiment

3 試驗結果與討論

3.1 高梯度磁選條件試驗

3.1.1 磨礦細度試驗

既能使有價礦物充分單體解離，又能減少有價礦物過粉碎是獲得好的分選效果的前提。為防止稀土礦物過粉碎，采用圖2所示閉路磨礦流程將原礦分別磨至 －0.20、－0.16、－0.12、－0.08 mm 占100%，然后在145周期式高梯度磁選機上進行1次粗選、1次掃選(采用3～2 mm變徑棒介質，脈動沖次100次/min，脈動沖程20.9 mm，粗選磁感應強度0.9 T，掃選磁感應強度1.0 T，粗、掃選精礦合并)，試驗結果見圖3。

圖2 閉路磨礦流程Fig.2 Closed circuit grinding process

圖3 磨礦細度對磁選指標的影響Fig.3 Effects of different grinding fineness on magnetic separation index

由圖3可知，隨著磨礦產(chǎn)品粒度變細，磁選精礦的REO品位不斷提高而REO回收率逐漸降低。結合稀土礦物的單體解離度，確定磨礦細度為－0.12 mm占100%(－0.075 mm占84.67%)。

3.1.2 磁感應強度試驗

將原礦閉路磨細至－0.075 mm占84.67%，在聚磁介質為3～2 mm變徑棒介質、脈動沖次為100次/min、脈動沖程為20.9 mm固定條件下，改變磁感應強度進行1粗1掃高梯度強磁選(粗、掃選精礦合并)，試驗結果見圖4。

由圖4可知，隨著磁感應強度的提高，磁選精礦REO回收率大幅上升，REO品位稍有下降。為取得較高的REO回收率，磁感應強度以0.9+1.0 T為宜，即粗選0.9 T，掃選1.0 T。

3.1.3 聚磁介質試驗

圖4 磁感應強度對磁選指標的影響Fig.4 Effects of the magnetic field intensity on magnetic separation index

將原礦閉路磨細至－0.075 mm占84.67%，在脈動沖次為100次/min、脈動沖程為20.9 mm、粗選磁感應強度為0.9T、掃選磁感應強度為1.0T固定條件下，改變聚磁介質分別為3～2 mm變徑棒介質、2 mm單一直徑棒介質、2～1.5 mm變徑棒介質進行1粗1掃高梯度強磁選(粗、掃選精礦合并)，試驗結果見圖5。

圖5 聚磁介質對磁選指標的影響Fig.5 Effects of polymagnetic medium on magnetic separation index

由圖5可知，隨著聚磁介質變細，磁選精礦的REO回收率不斷提高，REO品位則變化不明顯，所以選擇采用2～1.5 mm變徑棒介質。

3.2 浮選條件試驗

以碳酸鈉為pH調整劑、水玻璃為抑制劑、廣州有色金屬研究院研制的改性羥肟酸類螯合劑GYF為捕收劑、P86為起泡劑，按圖6流程對磨礦細度為－0.075 mm占84.67%、聚磁介質為2～1.5 mm變徑棒介質、脈動沖次為100次/min、脈動沖程為20.9 mm、粗選磁感應強度為0.9 T、掃選磁感應強度為1.0 T條件下獲得的高梯度磁選精礦進行浮選條件試驗。試驗中藥劑用量均對浮選給礦計。

3.2.1 碳酸鈉用量試驗

碳酸鈉系強堿弱酸鹽，對礦漿pH有緩沖作用，可將礦漿pH控制在8～10之間。此外，碳酸根離子還能與水中的Ca2+、Mg2+等陽離子形成難溶鹽，消除這些陽離子對捕收劑的競爭吸附，節(jié)省捕收劑的用量。固定水玻璃用量為1 600 g/t、GYF用量為1 600+400 g/t，考察碳酸鈉用量對浮選粗精礦指標的影響，試驗結果見圖7。

圖6 浮選條件試驗流程Fig.6 Flow-sheet of flotation conditioning tests

圖7 碳酸鈉用量對浮選粗精礦指標的影響Fig.7 Effects of dosage of sodium carbonate on flotation rough concentrate index

由圖7可知，隨者碳酸鈉用量的增加，浮選粗精礦的REO品位不斷下降，REO回收率先上升后下降。綜合考慮，選擇碳酸鈉用量為2 000 g/t。

3.2.2 水玻璃用量試驗

水玻璃是硅酸鹽脈石礦物的有效抑制劑，其用量大小對稀土浮選有重要影響。固定碳酸鈉用量為2 000 g/t、GYF 用量為 1 600+400 g/t，考察水玻璃用量對浮選粗精礦指標的影響，試驗結果見圖8。

圖8 水玻璃用量對稀土浮選指標影響Fig.8 Effects of dosage of sodium silicate on rare earth flotation index

由圖8可知，隨著水玻璃用量的增加，浮選粗精礦的REO品位不斷上升，REO回收率先小幅上升然后在水玻璃用量超過1 600 g/t時急劇下降，因此，水玻璃用量以1 600 g/t為宜。

3.2.3 GYF用量試驗

固定碳酸鈉用量為2 000 g/t、水玻璃用量為1 600 g/t，考察GYF用量對浮選粗精礦指標的影響，試驗結果見圖9。

圖9 GYF捕收劑用量對浮選指標影響Fig.9 Effects of dosage of collector GYF on flotation index

圖9表明，隨著GYF用量的增加，浮選粗精礦的REO品位逐漸下降而REO回收率逐漸上升。綜合考慮，GYF用量以1 600+400 g/t為宜，即粗選1 600 g/t，掃選 400 g/t。

3.3 全流程試驗

在條件試驗和隨后進行的浮選開路流程試驗基礎上，按圖10進行全流程試驗，試驗結果見表5。

圖10 試驗全流程Fig.10 Full test process

表5 全流程試驗結果Table 5 Test results of full process

表5表明，原礦閉路磨細至 －0.075 mm占84.67%后經(jīng)1粗1掃高梯度強磁選和1粗1掃2精閉路浮選，可獲得REO品位為60.20%、REO回收率為63.00%的稀土精礦，REO回收率比原生產(chǎn)采用的重磁聯(lián)合工藝提高20個百分點以上。

4 結論

(1)原礦閉路磨細至－0.075 mm占84.67%后，通過高梯度強磁選，可先行拋除產(chǎn)率達82.22%的尾礦，一方面可消除可浮性與稀土礦物差異不大的螢石、方解石等含鈣脈石礦物對稀土浮選的影響，一方面可將礦石的REO品位由4.27%提高到16.15%，從而為浮選創(chuàng)造了有利條件，并大大降低了浮選成本。

(2)以碳酸鈉為pH調整劑、水玻璃為抑制劑、新型羥肟酸類螯合劑GYF為捕收劑對高梯度磁選精礦進行1粗1掃2精閉路浮選，可獲得REO品位為60.20%、REO回收率為63.00%的稀土精礦，REO回收率比原生產(chǎn)采用的重磁聯(lián)合工藝提高20個百分點以上。

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