某銣礦石選礦試驗(yàn)

王 丹 曾 強(qiáng) 金 明 楊天奇

(中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長沙 410083)

某銣礦石選礦試驗(yàn)

王 丹 曾 強(qiáng) 金 明 楊天奇

(中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長沙 410083)

我國某大型銣礦床為國內(nèi)首個(gè)獨(dú)立銣礦床，Rb2O品位為0.12%，總金屬量近10萬t，礦石中的銣以類質(zhì)同象形式存在于黑云母中。為高效回收該銣礦資源，采用富集黑云母的方式進(jìn)行了銣回收試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%的情況下，采用2粗3精、中礦順序返回流程處理該礦石，可取得Rb2O品位為0.28%、回收率為65.93%的銣精礦。試驗(yàn)指標(biāo)較好，可實(shí)現(xiàn)銣的高效回收。

銣 黑云母 類質(zhì)同象 浮選

金屬銣?zhǔn)欠浅Ｖ匾南∮薪饘僦籟1]，其化學(xué)性質(zhì)活潑[2-3]，最具特點(diǎn)的物理性質(zhì)是光電效應(yīng)[4-5]。銣用途廣泛[6-8]，除應(yīng)用于軍工等高新技術(shù)領(lǐng)域外，在眾多民用領(lǐng)域也有應(yīng)用[9]，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位[7]。

由于銣特殊的地球化學(xué)特性，此前尚未發(fā)現(xiàn)獨(dú)立的銣礦物[1]，我國也未發(fā)現(xiàn)獨(dú)立的銣礦床。與國外資源相比，我國的銣資源具有分布范圍廣、規(guī)模小、低品位、難開發(fā)利用等特點(diǎn)[1,9-10]。近年來，隨著高新技術(shù)的發(fā)展，銣的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，商業(yè)價(jià)值日益凸顯[10-13]，因此，加強(qiáng)銣資源勘探力度和提取工藝研究意義重大。

我國最近在某地區(qū)發(fā)現(xiàn)一大型銣礦資源，探明金屬銣儲(chǔ)量近10萬t，這足以改寫我國銣礦資源分布版圖。該銣礦資源還可能成為世界首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的獨(dú)立銣礦資源。為高效開發(fā)利用該大型銣礦資源，對有代表性礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

礦石中的主要礦物有黝錫礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、鉀長石、斜長石、黑云母、石英等。礦石的結(jié)構(gòu)主要為他形不規(guī)則粒狀結(jié)構(gòu)、自形—半自形結(jié)構(gòu)，構(gòu)造類型為細(xì)脈狀構(gòu)造和稀疏浸染狀構(gòu)造。金屬礦物粒度普遍偏細(xì)，大部分金屬礦物粒度在0.05～0.5 mm。銣以類質(zhì)同象形式存在于黑云母中，其他礦物幾乎不含銣。

礦石中的黑云母主要以他形晶鱗片狀黑云母集合體產(chǎn)出，黑云母單體粒徑<0.005 mm，集合體與鉀長石、石英等緊密共生；另一部分黑云母以晶屑狀產(chǎn)自凝灰?guī)r中，呈他形晶片狀或鱗片狀集合體，粒徑一般0.01～0.07 mm，部分顆粒發(fā)生重結(jié)晶，粒徑可達(dá)0.1～0.15 mm。與黑云母共生關(guān)系緊密的石英和長石，均為他形粒狀，石英晶粒粒徑為0.05～0.1 mm，鉀長石晶粒粒徑為0.05～0.2 mm，斜長石晶粒粒徑為0.01～0.05 mm，大多發(fā)生不同程度的泥化。

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Main chemical components analysis of the ore %

由表1可知，礦石中有回收價(jià)值的元素僅有銣。

由于黑云母有良好的可浮性，因此，可通過浮選工藝以富集黑云母的方式富集銣。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 條件試驗(yàn)

條件試驗(yàn)流程見圖。

圖1 條件試驗(yàn)流程

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)粗選1的Na2CO3+NaOH用量為1 000+200 g/t(pH=11)、水玻璃用量為1 000 g/t、油酸+十二胺為1 000+600 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度對銣精礦指標(biāo)的影響

由圖2可知，磨礦細(xì)度從-0.074 mm占45%提高到75%，精礦Rb2O品位和回收率均先上升后下降，高點(diǎn)均在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%時(shí)。因此，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%。

2.1.2 pH值試驗(yàn)

Na2CO3是黑云母浮選常用的堿性調(diào)整劑，采用Na2CO3調(diào)節(jié)的礦漿pH值比較穩(wěn)定；同時(shí)Na2CO3可以消除礦漿中的Ca2+和Mg2+對浮選的有害影響，改善浮選過程的選擇性；此外，Na2CO3還是礦泥的良好分散劑，能防止礦漿中細(xì)泥的凝聚，提高浮選過程的選擇性。由于Na2CO3將礦漿調(diào)至堿性的效率不高，因此試驗(yàn)使用Na2CO3+NaOH聯(lián)合調(diào)節(jié)礦漿的pH值。

pH值試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%，水玻璃用量為1 000 g/t、油酸+十二胺為1 000+600 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 pH值對銣精礦指標(biāo)的影響

由圖3可知，隨著礦漿pH值的增大，精礦Rb2O品位和回收率均先上升后下降，高點(diǎn)均在pH=11時(shí)。因此，確定礦漿的pH=11，對應(yīng)的Na2CO3+NaOH用量為1 000+200 g/t。

2.1.3 捕收劑用量試驗(yàn)

探索試驗(yàn)表明，單獨(dú)使用油酸或十二胺的效果都不理想，組合使用油酸和十二胺時(shí)，浮選效果明顯更好，且油酸和十二胺有起泡作用。試驗(yàn)采用單因子試驗(yàn)確定油酸+十二胺的用量。

2.1.3.1 十二胺用量試驗(yàn)

十二胺用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%，Na2CO3+NaOH用量為1 000+200 g/t、水玻璃用量為1 000 g/t、油酸用量為1 000 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4可知，隨著十二胺用量的增加，精礦Rb2O品位和回收率均先上升后下降，但高點(diǎn)不在十二胺的同一用量下，綜合考慮，確定粗選1十二胺的用量為600 g/t。

2.1.3.2 油酸用量試驗(yàn)

油酸用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%，水玻璃用量為1 000 g/t、Na2CO3+NaOH用量為1 000+200 g/t、十二胺用量為600 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖4 十二胺用量對銣精礦指標(biāo)的影響

圖5 油酸用量對銣精礦指標(biāo)的影響

由圖5可知，精礦Rb2O品位和回收率均先上升后下降，高點(diǎn)均在十二胺用量為1 000 g/t時(shí)。因此，確定粗選1油酸的用量為1 000 g/t。

2.1.4 水玻璃用量試驗(yàn)

水玻璃是云母浮選過程中常用的硅抑制劑，且水玻璃具有消除Ca2+、Mg2+影響的作用和良好的礦泥分散作用，因此研究水玻璃用量非常重要。

水玻璃用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%，Na2CO3+NaOH用量為1 000+200 g/t、油酸+十二胺為1 000+600 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 水玻璃用量對銣精礦指標(biāo)的影響

由圖6可知，隨著水玻璃用量的增加，精礦Rb2O品位先升后降，回收率下降。綜合考慮，確定粗選1水玻璃用量為1 000 g/t。

2.2 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

圖7 閉路流程

表2 閉路試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，采用圖7所示的2粗3精、中礦順序返回流程處理該礦石，可取得Rb2O品位為0.28%、回收率為65.93%的銣精礦。

3 結(jié) 論

(1)我國某大型銣礦床為獨(dú)立的銣礦床，Rb2O品位為0.12%，總金屬量近10萬t，礦石中的銣以類質(zhì)同象形式存在于黑云母中。礦石中的黑云母主要呈他形晶鱗片狀黑云母集合體產(chǎn)出，黑云母單體粒徑小于0.005 mm，集合體與鉀長石、石英等緊密共生；另一部分黑云母以晶屑狀產(chǎn)自凝灰?guī)r中，呈他形晶片狀或鱗片狀集合體，粒徑一般0.01～0.07 mm，部分顆粒發(fā)生重結(jié)晶，粒徑可達(dá)0.1～0.15 mm。礦石中的主要脈石礦物石英和長石與黑云母共生關(guān)系緊密。

(2)礦石在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%的情況下，采用2粗3精、中礦順序返回流程處理，可取得Rb2O品位為0.28%、回收率為65.93%的銣精礦。

[1] 孫 艷，王瑞江，亓 鋒，等.世界銣資源現(xiàn)狀及我國銣開發(fā)利用建議[J].中國礦業(yè)，2013(9)：11-13. Sun Yan，Wang Ruijiang，Qi Feng，et al.The global status of rubidium resource and suggestions on its development and utilization in China[J].China Mining Magazine，2013(9)：11-13.

[2] 常麗華，陳曼云，李世超，等.透明礦物薄片鑒定手冊[M].北京：地質(zhì)出版社，2006. Chang Lihua,Chen Manyun,Li Shichao,et al.Transparent Thin Mineral Identification Handbook [M].Beijing：Geological Publishing House,2006.

[3] 中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所.高等地球化學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1998. Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences.Higher Geochemical[M].Beijing：Science Press,1998.

[4] 李靜萍,許世紅.長眼睛的金屬——銫和銣[J].化學(xué)世界，2005(2)：108-117. Li Jingping,Xu Shihong.Eyes-cesium and rubidium metal[J].Chemical World,2005(2)：108-117.

[5] Shan Zhiqiang，Shu Xinqian，F(xiàn)eng Jifu，et al.Modified calcination conditions of rare alkali metal Rb-containing muscovite(KAl2[AlSi3O10](OH)2)[J].Rare Metals,2013(6):632-635.

[6] 鄧飛躍，尹桃秀，甘文文，等.鋰云母提鋰母液中鉀銣銫的綜合利用[J].礦冶工程，1999(1)：50-52. Deng Feiyue,Yin Taoxiu,Gan Wenwen，et al.Comprehensive utilization of potassium,rubidium and cesium in mother liquor after extracting lithium from lepidolite[J].Mining and Metallurgical Engineering，1999(1)：50-52.

[7] 張霜華.淺談拓寬我國銣銫的應(yīng)用領(lǐng)域[J].新疆有色金屬，1998(2)：43-47. Zhang Shuanghua.Discussion on broadening the application fields of rubidium and cesium in our country [J].Xinjiang Nonferrous Metals,1998(2):43-47.

[8] 《稀有金屬手冊》編輯委員會(huì).稀有金屬手冊：下冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995. The Editorial Committee of Handbook of Rare Metal.Handbook of Rare Metal：2[M].Beijing：Metallurgical Industry Press,1995.

[9] 董 普，肖榮閣.銫鹽應(yīng)用及銫(堿金屬)礦產(chǎn)資源評價(jià)[J].中國礦業(yè)，2005(2)：30-35. Dong Pu,Xiao Rongge.Caesium application and caesium(alkali metals) resource evaluation[J].China Mining Magazine，2005(2)：30-35.

[10] 蔣育澄，岳 濤，高世揚(yáng)，等.重稀堿金屬銣和銫的分離分析方法進(jìn)展[J].稀有金屬，2002(4)：299-303. Jiang Yucheng,Yue Tao,Gao Shiyang,et al.Progress of separation and analysis methods for rare alkali metals rubidium and cesium[J].Chinese Journal of Rare Metals，2002(4)：299-303.

[11] 曹冬梅，張雨山，高春娟，等.提銣技術(shù)研究進(jìn)展[J].鹽業(yè)與化工，2011(1)：44-47. Cao Dongmei,Zhang Yushan,Gao Chunjuan，et al.Research progress on separation technology of rubidium[J].Journal of Salt and Chemical Industry，2011(1)：44-47.

[12] 李 楊.從含銣的長石中提取RbCl的工藝研究[J].河北冶金，1998(1)：40-42. Li Yang.Development of process to extract RbCl from rubidium bearing feldspar[J].Hebei Metallurgy，1998(1)：40-42.

[13] 廖元雙，楊大錦.銣的資源和應(yīng)用及提取技術(shù)現(xiàn)狀[J].云南冶金，2012(4)：27-30. Liao Yuanshuang,Yang Dajin.Application status of rubidium resource and research situation of its extraction technology[J].Yunnan Metallurgy，2012(4)：27-30.

(責(zé)任編輯 羅主平)

Beneficiation Tests of the Rubidium-containing Ore

Wang Dan Zeng Qiang Jin Ming Yang Tianqi

(SchoolofMineralsProcessingandBioengineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)

A large rubidium deposit in our country is considered as the first domestic deposit with Rb2O grade of 0.12% and the total metal volume of nearly 100 000 t.The rubidium exists in biotite in form of isomorphism.Beneficiation experiments were carried out to efficiently recover the rubidium.The results showed that at the grinding fineness of 60% passing 0.074 mm,rubidium concentrate with Rb2O grade of 0.28% and recovery of 65.93% was obtained through the flotation process of two roughing-three cleaning,and middles back to the flow-sheet in turn.With good flotation index,rubidium can be well recovered by this process.

Rubidium,Biotite,Isomorphism,Flotation

2015-03-12

王 丹(1989—)，女，碩士研究生。

TD955

A

1001-1250(2015)-05-097-04