采用化學選礦提高難選稀土礦精礦品位的研究*

肖飛燕，王國生，孟慶波，于麗麗，卜 浩

1.廣東省資源綜合利用研究所，稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東省礦產(chǎn)資源開發(fā)和綜合利用重點實驗室，廣東 廣州 510650；2.中南大學資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083

采用化學選礦提高難選稀土礦精礦品位的研究*

肖飛燕1，王國生1，孟慶波1，于麗麗1，卜 浩2

1.廣東省資源綜合利用研究所，稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東省礦產(chǎn)資源開發(fā)和綜合利用重點實驗室，廣東 廣州 510650；2.中南大學資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083

根據(jù)浮選稀土精礦的性質(zhì)，分別用體積濃度15%鹽酸和15%醋酸，在常溫、液固比2∶1、浸出2 h的條件下浸出浮選稀土精礦中的方解石，CaCO3浸出率達65%～75%，稀土精礦品位REO可達30.32%.

稀土精礦；方解石；浸出

為滿足稀土冶煉對稀土精礦的要求，需經(jīng)選礦將稀土礦物與脈石礦物和其他有用礦物分開，以提高稀土氧化物的含量，得到能滿足稀土冶金要求的稀土精礦[1].本試驗研究的稀土礦屬于與堿性巖有關的碳酸巖熱液型稀土礦，主要以直氟碳鈣鈰礦、氟碳鈣鈰礦為主，其次是氟碳鈰礦，稀土礦物大多呈包含結(jié)構(gòu)，粒度細微，主要稀土礦物與方解石連生，其次與石英、長石和霓輝石等連生，屬于難選礦石[2].原礦稀土品位REO為2.20%，CaCO3質(zhì)量分數(shù)為25.42%，通過選礦獲得品位REO24%～26%的浮選稀土精礦，按照我國氟碳鈰礦精礦質(zhì)量的標準，要求冶煉的稀土精礦REO>30%.為提高稀土精礦品

位，采用化學選礦法對浮選稀土精礦進行處理，即用稀酸將含鈣礦物從稀土精礦中浸出，而稀土礦物的化學形態(tài)基本沒有發(fā)生變化[1]，從而獲得合格精礦，稀土精礦回收率基本不變.

1 實驗部分

1.1試 料

試驗礦樣為選礦小型閉路試驗的浮選稀土精礦，細度為-0.043mm占85%.浮選稀土精礦中約含有20%～30%的方解石，且以CaCO3形式存在，其多元素分析結(jié)果列于表1.

表1 浮選稀土精礦多元素分析結(jié)果

1.2 試驗方法

浮選稀土精礦中方解石的含量較高，且以CaCO3形式存在.為了除去方解石，提高稀土精礦的品位，選用醋酸或鹽酸溶解CaCO3，其反應如下：

(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O

(1)

(2)

將15 g浮選稀土精礦放入250 ml燒杯中，加入一定濃度的醋酸(分析純)或鹽酸(分析純)用電動攪拌器攪拌一定時間，反應后分別用X熒光光譜法和EDTA容量法測定酸溶渣的稀土含量和CaCO3含量.

2 試驗結(jié)果和討論

2.1 醋酸、鹽酸濃度對稀土精礦的影響

在液體體積∶固體質(zhì)量即液固比2∶1，常溫攪拌時間2 h的條件下，考察醋酸和鹽酸濃度對稀土精礦品位的影響.醋酸、鹽酸濃度對稀土精礦品位和稀土精礦中CaCO3含量影響的試驗結(jié)果如圖1、圖2所示.由圖1可知，隨著醋酸濃度的增加，稀土精礦品位增加，CaCO3含量降低.當醋酸體積濃度達15%后繼續(xù)增加，稀土精礦品位增加幅度減小，而CaCO3含量緩慢降低.醋酸體積濃度由5%增至25%，稀土精礦品位由26.03%提高至30.02%，CaCO3質(zhì)量分數(shù)由14.26%降至6.30%.經(jīng)綜合考慮，選擇體積濃度15%醋酸浸出稀土精礦中的方解石較合適.

圖1 醋酸濃度對稀土精礦的影響Fig.1 Effects of acetic acid volume concentrations on the rare earth concentrates

由圖2可知，隨鹽酸濃度的增加，稀土精礦品位增加，CaCO3含量降低.當鹽酸體積濃度達15%后繼續(xù)增加，稀土精礦品位增加幅度減小，而CaCO3質(zhì)量分數(shù)緩慢降低.當鹽酸體積濃度增至15%時，稀土精礦品位提高到30.32%，CaCO3質(zhì)量分數(shù)降至3.55%.故選擇體積濃度15%鹽酸浸出浮選稀土精礦中的方解石較合適.

圖2 鹽酸濃度對稀土精礦的影響Fig.2 Effects of hydrochloric acid volume concentrations on the rare earth concentrates

圖3 醋酸液固比對稀土精礦的影響Fig.3 Effects of the solid/liquid ratio of acetic acid on the rare earth concentrates

2.2 液固比對稀土精礦的影響

為了研究液固比對稀土精礦品位的影響，分別用體積濃度15%的醋酸和鹽酸，在常溫攪拌2 h的條件下，考察液固比對稀土精礦品位及CaCO3含量的影響，試驗結(jié)果如圖3、圖4所示.由圖3可知，隨醋酸液固比增大，稀土精礦品位變化不大(REO30.32%～29.80%)，CaCO3質(zhì)量分數(shù)變化不大(6.67%～6.03%).由圖4可知，隨鹽酸液固比增大，稀土精礦品位和CaCO3含量降低.當鹽酸液固比為4∶1時，稀土精礦品位REO為28.50%.說明液固比太高不僅不利于方解石浸出，而且會導致稀土精礦品位降低，同時礦漿濃度過小不利于工業(yè)生產(chǎn)的過濾.因此，選擇液固比為2∶1較合適.

2.3 溫度對稀土精礦的影響

為研究溫度對稀土精礦品位的影響，在液固比為2∶1的條件下，分別在常溫和80 ℃用體積濃度為15%醋酸和鹽酸攪拌時間2 h進行試驗，試驗結(jié)果列于表2.由表2可知，用醋酸、鹽酸處理稀土精礦，均可使稀土精礦品位RE0高于30%，溫度的影響不大，只是用鹽酸更有利于CaCO3的浸出.故選擇常溫下用酸浸出方解石，可達到提高稀土精礦品位的目的.

圖4 鹽酸液固比對稀土精礦的影響Fig.4 Effects of the solid/liquid ratio of hydrochloric acid on the rare earth concentrates

酸類溫度產(chǎn)品名稱w(REO)/%w(CaCO3)/%醋酸φ=15%25℃稀土精礦30.026.6780℃稀土精礦30.905.56鹽酸φ=15%25℃稀土精礦30.323.5580℃稀土精礦30.442.73

2.4 化學選礦條件的確定

以上條件實驗結(jié)果表明，在液固比為2∶1，醋酸、鹽酸體積濃度為15%，常溫攪拌2 h的條件下，采用醋酸和鹽酸均能有效浸出稀土浮選精礦中的方解石，CaCO3的浸出率達65%～75%，達到了與稀土精礦分離的目的，稀土浮選精礦REO品位高于30%，符合稀土精礦的要求.

由于鹽酸是無機強酸，在浸出方解石時會產(chǎn)生大量氣泡形成泡沫層，容易溢出而導致跑槽，且鹽酸會與空氣形成酸霧，對環(huán)境有一定的影響.過量的鹽酸也會導致稀土精礦溶解，降低稀土回收率.醋酸是較弱的有機酸，浸出方解石時反應緩慢不會產(chǎn)生大量的氣泡，在工業(yè)生產(chǎn)中易控制，浸出后廢水pH=7，不會污染環(huán)境，建議工業(yè)生產(chǎn)使用醋酸作為浸出劑.

3 結(jié) 論

采用體積濃度15%醋酸，在常溫、液固比為2∶1、攪拌2 h的條件下浸出浮選稀土精礦中的方解石，CaCO3浸出率達65%～75%，稀土精礦REO品位由24%～26%提高至w(REO)>30%，達到冶煉廠稀土精礦標準的要求.該工藝簡單可行，可為類似的稀土精礦生產(chǎn)提供技術參考.

[1] 徐光憲.稀土[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002：264，424.

[2] 梁冬云，李波.稀有金屬礦工藝礦物學[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2015:243-247.

Research on improving grade of the rare earth concentrates by chemical beneficiation

XIAO Feiyan1，WANG Guosheng1，MENG Qingbo1，YU Lili1，BU Hao2

1.GuangdongInstituteofResourcesComprehensiveUtilization，StateKeyLaboratoryofRareMetalsSeparationandComprehensiveUtilization，GuangdongProvincialKeyLaboratoryofDevelopment&ComprehensiveUtilizationofMineralResources，Guangzhou510650，China；2.CentralSouthUniversitySchoolsofMineralsProcessingandBioengineering，Changsha410083，China

According to the nature of flotation rare earth concentrate, the acetic acid and hydrochloric acid were used to leach the calcite from the flotation rare earth concentrates. With the concentration of 15% hydrochloric acid and 15% acetic acid at room temperature, liquid to solid ratio of 2∶1 and leaching for 2 h up to 65% to 75%, the grade of the rare earth concentrates can reach 30.32% finally.

rare earth concentrates；calcite；leaching

2017-05-03

廣東省科學院科研平臺環(huán)境與能力建設專項資金項目(2016GDASPT-0204,2016GDASPT-0307)

肖飛燕(1965-)，女，江西吉安人，高級工程師，本科.

1673-9981(2017)02-0109-04

TD983

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