俄羅斯鈹?shù)V床加工工藝對白楊河礦床開發(fā)的啟示

＊李曉紅 任滿船 李清海 趙春

（核工業(yè)二一六大隊 新疆 830011）

鈹是原子能、航空航天不可缺少的關鍵性材料，是高新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的保障性資源和戰(zhàn)略資源之一[1]。

我國已探明儲量的鈹?shù)V床主要分布在新疆。新疆富蘊縣的可可托海綠柱石鈹?shù)V資源位于全國第一[3]，新疆和布克賽爾縣的白楊河礦床是亞洲最大羥硅鈹石型鈹?shù)V床[4]。白楊河礦床鈹品位低[5]，礦物成份復雜,以羥硅鈹石為主[6]，礦石難選冶[7]，因前期貧富礦混雜浮選試驗效果不佳，至今未能開采[8]。當今，可可托海鈹?shù)V資源已盡枯竭，接近停產(chǎn)。白楊河礦床面臨轉產(chǎn)，其鈹?shù)V石的開發(fā)工藝研究迫在眉睫。本文介紹的俄羅斯依爾瑪科夫礦床與白楊河礦床鈹?shù)V物成份相近，期望依爾瑪科夫礦床鈹?shù)V石加工工藝經(jīng)驗能對白楊河礦床的鈹資源開發(fā)利用有借鑒意義。

1.依爾瑪科夫礦床及加工工藝

(1)依爾瑪科夫礦床

依爾瑪科夫礦床（Ермаковское месторождение）是俄羅斯唯一一個大型鈹?shù)V床[9]。礦床從1979年到1988年進行了露天開采。礦床類型為螢石—羥硅鈹石—硅鈹石型礦床，礦石成份復雜，主要鈹?shù)V物為羥硅鈹石，次要礦物為螢石和石英，礦石中含有F、Be、S、Zn、Pb、Cu、Mo、Co、Cr等元素。

(2)鈹精礦加工工藝特點

ВИМС（全蘇礦物研究所）與OAO“УМЗ”（烏爾賓斯基冶金工業(yè)有限責任公司）聯(lián)合，用硫酸法成功浮選含螢石—羥硅鈹石—硅鈹石（BeO 0.3%～1.3%）鈹?shù)V石，證明了含氟羥硅鈹石工業(yè)加工可能性。在優(yōu)先浮選條件下，當回收率為85%～90%（螢石含量7%～20%）時，得到BeO含量高達16.1%的高品位鈹精礦；當回收率為85%～87%時，得到CaF2含量高達96%～97%不含鈹雜質(zhì)的螢石。鈹精礦加工工藝特點如下：

①采用傳統(tǒng)的試劑和材料（硝酸、氫氧化鋁、被鍛燒的純堿、石灰、石墨電級、研磨件、固定的織布），在生產(chǎn)中不添加爐料（或少量的純堿），免除了爐料與氟熔煉的階段。

②在煉制含螢石的鈹精礦時，為避免氟對氫氧化鈹產(chǎn)生影響，采用“提取—添加爐料”工藝將不含螢石的低品位鈹?shù)V添加到高品位精礦中。因為堿性熔煉和硫酸處理應用于浮選精礦過程，精礦中鈹以硅鋁酸鹽形式存在。提取工藝可以降低爐料中氟含量并補充二氧化硅含量，從而在熔煉過程中形成溶于酸的硅酸鈹。

③將細粒精礦送入熔爐的環(huán)保方法之一是采用液體玻璃溶液，添加硅酸鈉使其成團，借助硫酸獲得易溶熔體，同時彌補精礦中二氧化硅不足[10]。

④使用天然霞石替代蘇打的優(yōu)點：一是，天然霞石可在磷灰石選礦中獲取，改善了鈹?shù)挠卸旧a(chǎn)條件，降低熔融體溫度150～200℃，二是，免除了高溫條件下氧化鈉分解離析的氣體堵塞氣體凈化過濾器而導致停止操作[11]。

⑤用液體玻璃與顆粒狀爐料在燒結窯中燒結，用硅酸鈉代替有毒的硅氟化鈉，即可獲取含螢石的低品級鈹精礦。鈹精礦中含螢石，在800℃燒結很難形成揮發(fā)性氟化鈹。硅酸鈉是保證在回收酸溶鈹?shù)耐瑫r回收水溶氟化鈉里的氟[12]。

⑥調(diào)節(jié)羥硅鈹石—硅鈹石精礦里的氟，可增加螢石含量達20%的原料使用量，同時獲取貴重的氟化鈉。

⑦由于羥硅鈹石—硅鈹石精礦中所含螢石中的氟損壞氫氧化鈹質(zhì)量，建議采用硅酸鈉或者含Na2O 260g/dm2的鋁酸鹽溶液進行浸析，完成鈹精礦脫氟[13]。

(3)鈹產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程

鈹精礦中鈹?shù)V物和元素共生組合（鈹含量、二氧化硅、鈣、氟等含量）特點，決定了鈹精礦加工產(chǎn)物是氫氧化鈹或鈹金屬。鈹產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程見圖（圖1）。

圖1 鈹產(chǎn)品生產(chǎn)流程圖（據(jù)ВИМС）

依爾瑪科夫礦床鈹精礦（Be 3%～5%）和（Be 2%～3%）或其混合物與生產(chǎn)廢料一起送礦漿處理區(qū)進行活化熱壓。熱壓罐內(nèi)混合物與定量的添加劑混合均勻，循環(huán)熔離。氟化熔離階段，氟化氫銨水溶液（NH4HF2）是主要試劑。堿化熔離階段，氫氧化鈉溶液是主要試劑。

①對不同鈹熔融礦漿進行機械活化預處理，可降低試劑消耗量，降低溫度，縮短工期，提高溶液中鈹回收量，降低產(chǎn)品成本。

②鈹含量10%～12%的鈹精礦，在加工量不是很大時，既可以使用濕式粉碎機，也可以使用活化功率較小的干式粉碎機，但都要求循環(huán)使用。

③準備好的礦漿投入到熱壓爐熔煉4.5～5h，氟化法熔煉溫度為175～185℃，堿法熔煉溫度為210～230℃。

④氟化熔離產(chǎn)生的濾渣，用高溫熱水反向沖洗回收氟，氟回收率超過94.5%。脫氟后的熔融體經(jīng)調(diào)節(jié)可獲取不同的建筑材料：墻面磚、人造碎石、礦物棉等。建筑材料中鈹含量為0.01%～0.03%，其中的鈹以非生物活性形式存在。

⑤工業(yè)試驗階段，除去鈹化合物中雜質(zhì)，氟化鈹顆粒可加工成金屬鈹，氫氧化鈹可生產(chǎn)陶瓷或氧化鈹。該技術可靈活滿足鈹產(chǎn)品市場需求。

2.白楊河礦床及加工工藝

(1)白楊河礦床

新疆和布克賽爾縣白楊河鈹?shù)V床屬中低溫火山熱液型礦床，已探明鈹?shù)V資源儲量5.2萬噸[4]，為亞洲最大的鈹?shù)V床。礦床主要賦礦巖石為花崗斑巖和流紋質(zhì)凝灰?guī)r，礦石類型屬螢石－羥硅鈹石型，鈹品位0.0800%～0.7707%，礦床BeO品位平均為0.1391%，鈹與螢石共生，鈹?shù)V化多賦存在細小構造裂隙內(nèi)。

(2)白楊河礦床加工工藝

2009—2011年，在白楊河礦床進行實驗室試驗（包括酸浸渣試驗和原礦試驗）及擴大連選試驗[14-15]，這是國內(nèi)首次開展羥硅鈹石型含鈹?shù)V石浮選試驗[16]。試驗成果如下：

①酸浸渣試驗取得了最終精礦品位BeO 7.72%，BeO回收率81.39%的理想指標。

②原礦試驗初步確定了試驗流程及條件最佳點，取得了浮選最終精礦品位BeO 6.34%，BeO回收率84.23%。

③放大連選試驗完成日處理原礦量1.15t，取得了精礦品位BeO 5.96%，BeO回收率75%的指標；酸處理初步結果得到BeO 11.34%的理想指標。

存在問題：A.實驗室試驗因不是大規(guī)模系統(tǒng)性的單因素小型試驗，所以獲取的參數(shù)指標不是最佳值。

B.未進行詳盡的藥劑用量條件試驗，探索藥劑種類不夠全面。

C.擴大連選試驗只對鈹精礦進行了初步的酸處理工作，沒有后期的酸處理工藝。

D.由于羥硅鈹石粒度較細，與螢石緊密共生；磨礦過程礦漿泥化嚴重、能耗高、浮選效率低。

E.由于螢石與羥硅鈹石的可浮性相似，浮選降低了鈹精礦質(zhì)量，增加了鈹精礦中氟含量，氟含量高于冶煉廠要求指標。

F.未進行鈹產(chǎn)品的加工工藝研究。

3.白楊河礦床加工工藝研究方向

白楊河礦床鈹?shù)V石組份復雜，含鈹?shù)V物主要為羥硅鈹石，脈石礦物主要為石英、鈉長石、鉀長石、螢石等礦物，有用礦物羥硅鈹石粒度為20～300μm，賦存于螢石脈之中，礦石中含有Si、Fe、Al、Ca、Mg、Be、P、F、Mo、As等元素。建議從以下幾方面加強研究。

(1)加強物質(zhì)組份研究

鈹?shù)V石組份的復雜性決定鈹?shù)V石浮選工藝的復雜性，必須加強礦石物質(zhì)組份的研究[17]。

(2)研究開發(fā)新型選礦試劑

研究開發(fā)提取劑、抑制劑和調(diào)節(jié)劑等新型選礦試劑，提高鈹?shù)V石回收率[18]。

(3)改善工藝流程

加強全流程工業(yè)試驗研究，確保溶浸劑和試劑的多次循環(huán)利用，處理好尾礦和廢渣堆中的有毒鈹，以保障鈹產(chǎn)業(yè)鏈的閉環(huán)和安全環(huán)保。

(4)加強鈹精礦石擴大工業(yè)試驗研究

加強精礦石選冶擴大工業(yè)試驗研究，包括精礦石酸化時間，酸化溫度，硫酸用量，礦石粒度，酸化前后鈹、螢石、氟等組份含量變化和存在狀態(tài)研究[19]，提高產(chǎn)品綜合回收率。

(5)開展鈹產(chǎn)品的工藝研究

開展鈹產(chǎn)品的工藝研究，以獲得合格的鈹產(chǎn)品，滿足市場需求。

4.結論

（1）俄羅斯依爾瑪科夫含螢石-羥硅鈹石-硅鈹石型鈹?shù)V床，主要鈹?shù)V物為羥硅鈹石，次要礦物為螢石和石英，礦石中有害組分主要為F，鈹浮選采用硫酸法。

（2）新疆白楊河礦床為羥硅鈹石—螢石型鈹?shù)V床，主要鈹?shù)V物為羥硅鈹石，脈石礦物主要為石英、長石和螢石，礦石中有害組分主要為Ca和F，鈹浮選采用硫酸法。

（3）白楊河礦床礦石礦物成份與依爾瑪科夫礦床相近。建議可借鑒依爾瑪科夫礦床鈹浮選工藝，優(yōu)化浮選試劑，引用脫氟經(jīng)驗，完善鈹精礦酸化處理工藝。

（4）借鑒依爾瑪科夫礦床鈹產(chǎn)品生產(chǎn)流程，開展鈹產(chǎn)品的工藝研究，以獲得合格的鈹產(chǎn)品，滿足市場需求。