江西有色金属  1990, Vol. 4 Issue (3): 59-63
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稀土矿物的选矿(续)[PDF全文]
﹝日﹞向井滋等     
七 芒廷帕斯选矿厂的操作

1949年,在靠近加利福尼亚芒廷帕斯的克拉芒廷发现了世界上最大的氟碳铈矿矿床以后,经多方研究,采用高温浮选氟碳铈矿,结果非常有效。目前,美国钼公司芒廷帕斯选矿厂仍然采用浮选来回收氟碳铈矿。

该厂日处理量为160吨,但根据市场的需求,据说将生产设备扩大到日处理量500~1000吨。选厂目前通过浮选-酸浸-焙烧,生产出RE2O3为90%以上的精矿。

矿床赋存于长度为五英里、厚度为1英里的前寒武纪变质岩和火成岩的矿化带中。属于不规则的矿脉,含许多碳酸盐和重晶石以及多种石英。开采原矿的品位为RE2O37~10%。稀土矿物是氟碳铈矿,主要是Ce、La、Nd和Pr的氟碳酸化合物。

原矿经磨矿后,添加适当的调整剂并加温,进行高温浮选。高温浮选是让脂肪酸捕收剂全部吸附于氟碳铈矿上,选择地抑制重晶石和方解石。尤其是利用重晶石在48℃以上时浮游性下降的特点。方解石的抑制则是使用木质硫酸铵和OrzanA(调整剂)。其次,为了溶解混入泡沫中的方解石,再对浮选精矿进行盐酸浸出,盐酸浸出残渣送到Edwards焙烧炉,在炉中除去氯碳铈矿中的CO2,制成RE2O3为90%以上的产品。

该厂选矿流程如下:采掘的矿石用卡车搬运到选矿厂。原矿通过顎式破碎机和西门子圆锥二段破碎至-3/4 "。然后用4′× 8′的棒磨机粉碎至-10目。使用棒磨机之前,为了把PH调节到9.5左右,加入碳酸钠2-6磅/吨。棒磨机排矿再送到4′×5′马赛型磨机,并与道尔型分级机构成闭路。分级机溢流浓度为52%,原矿粉碎至-100目时,溢流浓度为96%。然后让其按顺序流入3个加热槽。第1糟将矿桨升温到60℃。此时可以利用作为设备动力的柴油机的余热进行加温,接着用150HP锅炉设备的蒸汽产生的热气,把第2槽矿浆加热至82℃,以及把第3槽加热到近于沸腾。该槽的容量足以使全部矿浆以沸腾状态保持5分钟。捕收剂Emer-so1300(油酸-油精捕收剂),调整剂Orz-anA和硅酸钠加入第2和第3槽中。55℃的热矿浆供给由四个法格尔格伦和八个机械搅拌浮选机构成的粗选机。粗选尾矿为最终尾矿,粗选泡沫用丹佛浮选机进行5次精选。把每次精选的泡沫送往下一次精选机,尾矿则再返回到前一次的精选机。第5次的精选泡沫为最终精矿,送到盐酸浸出槽。第1次的精选尾矿送到旋流器。旋流器的底流需要再粉碎,于是,将其送到磨矿回路。旋流器溢流送到粗选机。通过浮选将RE2O3含量为8%的原矿提高到RE2O3约63%。浮选的最终精矿使用10%的盐酸通过逆流倾析法浸出,除去混在泡沫中的碳酸盐脉石。通过浸出,RE2O3品位提高到72%。浓缩浸出残渣,按周期取出并进行过滤。然后进行焙烧,RE2O3可达到90%以上。

八 氟碳铈矿的浮选研究

美国矿山局里诺研究中心,以提高芒廷帕斯选矿厂的选矿效果和降低能耗为目的,对氟碳铈矿的浮选进行了研究。矿样为该厂的磨矿机给矿-8目粒级部分。矿样分析结果列于表 7。为了确定氟碳铈矿颗粒单体解离的粒度,试样粉碎成-35目后筛分,然后各粒级用电子显微分析仪进行分析。结果显示了用-150目+200目时,大部分氟碳铈矿颗粒已单体解离。因此,150目为单体解离的界限粒度,但本浮选试验是用-150目占80%的矿样进行。

表 7 试样化学分析结果(%)
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用于浮选试验的捕收剂属脂肪酸系,是油酸、亚油酸、亚麻油酸、脂肪酸和树脂酸的混合物,其中有2号浮选油(脱氢松香)L-1(1%树脂竣)、2号浮选油L-5(5%树脂酸)、2号浮选油M-28B(28%树脂酸)。2号浮选油的脂肪酸是由等量的油酸和亚油酸制成,并含1%的亚麻油酸。另外还试用了A.C.C(美国氰胺公司)生产的黑药845。作为脉石的抑制剂,选用了木质磺酸盐、氟化钠和氟硅酸钠。

为了选择合适的捕收剂,进行了探索试验。浮选试验条件:矿浆浓度为3%、捕收剂用量为0.4磅/吨;脉石抑制剂:木质磺酸铵(Orzan805);调整剂:碳酸钠12磅/吨;矿桨pH10;矿浆温度30℃。加入抑制剂和调整剂后搅拌5分钟,然后加入捕收剂再搅拌5分钟。试验结果见表 8

表 8 捕收剂的选择试验
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从分选指标及价格等方面考虑,捕收剂选定2号浮选油L-5。作为脉石抑制剂选择了木质磺酸钙、木质磺酸钠和Orzan805 (木质磺酸铵)作了比较。试验结果见表 9。由表可见使用木质磺酸铵时,精矿品位和回收率都取得很好的效果。使用2号浮选油L-5、木质磺酸铵和NaF时,所得的粗精矿的RE2O3为24%、稀土的回收率为69%,这几种药剂的配合使用,明显提高了精矿品位。调整剂Na2CO3比NaOH的效果更好。

表 9 抑制剂的选择试验
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另外,对矿浆的最佳温度进行了试验。试验条件:2号浮选油L-5为0.4磅/吨、木质磺酸铵为5磅/吨、Na2CO3为12磅/吨、NaF为4磅/吨,抑制剂添加后调节5分钟,2号浮选油添加后调节5分钟,不同矿浆湿度试验结果见图 3。如图 3所示,最好的矿浆温度为40~45℃,此时RE2O3含量为31~33%,回收率可达74~78%。接着把矿浆温度保持为43±2℃,再进行捕收剂2号浮选油L-5的最适宜添加量的试验。结果见图 4。木质磺酸铵、NaF和Na2CO3的最适添加量的试验结果分别示于图 5~图 7。浮选时间、抑制剂和调整剂的调节时间、捕收剂的调节时间、矿浆浓度和浮选机的叶轮转速的试验结果分别示于图 8~图 12

图 3 矿浆温度对粗选的影响

图 4 2号浮选油L-5对粗选的影响

图 5 木质磺酸铵对粗选的影响

图 6 氟化钠对粗选的影响

图 7 碳酸钠对粗选的影响

图 8 浮选时间对粗选的影响

图 9 木质磺酸铵、氟化钠、碳酸钠的调节时间对粗选的影响

图 10 2号浮选L-5调节时间对粗选的影响

图 11 矿桨浓度对粗选的影响

图 12 浮选机叶轮转数对粗选的影晌

试验结果表明,粗选的最佳条件:矿浆温度为40~45℃,2号浮选油用量为0.4磅/吨,木质磺酸铵用量为5磅/吨,NaF用量为6磅/吨,Na2CO3用量为12磅/吨,抑制剂和调整剂的调节时间为10分钟,2号浮选油的调节时问为6分钟,矿浆浓度为36%,浮选时间为6分钟,叶轮转速为1400转/分。在该条件下进行16次试验的平均值列于表 10

表 10 氟碳铈矿粗选试验结果
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为了适于下一次处理,要求浮选精矿的RE2O3含量为55%以上。为此,对粗精矿进行了精选。结果表明,精选的最佳条件为:矿浆温度为40~45℃,浮选时间为5分钟,矿浆浓度为20%。试验中发现添加Na2CO3对浮选不利。在上述最佳条件下进行试验的平均值列于表 11

表 11 氟碳铈矿精选试验结果
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精选的尾矿RE2O3平均含量为18%。为了尽可能减少稀土的损失,对精选尾矿进行扫选。经查明,精选尾矿中氟碳铈矿有连生体。于是,将其进一步粉碎至-150目,再以20%和36%的两种矿浆浓度,在最佳粗选条件下,扫选试验。试验结果列于表 12

表 12 不同矿浆浓度对精选尾矿扫选的影响
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使用最佳条件进行粗选、精选和扫选等综合的大规模浮选试验结果见表 13。另外,通过将精选尾矿的扫选精矿返回到精选系统,可进一步提高稀土的回收率。由于扫选的尾矿是连生体状,若再将其返回到粗选系统是有害无益的。

表 13 氟碳铈矿综合条件试验
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为了从氟碳铈矿粗选尾矿中回收重晶石,用作耐火度测试锥而进行了试验,但重晶石与天青石(SrSO4)共生密切,后者的密度较重晶石小,为3.95~3.97。试验未能取得高品位重晶石精矿。

福尔斯坦诺和普拉蒂普进行了氟碳铈矿、重晶石和方解石吸附辛羟基胺量的测定,结果发现这些矿物的浮选行为与辛基羟基胺吸附量有很大的关系,因而利用辛基羟基胺可从重晶石和方解石中有选择地捕收氟碳铈矿。

此外,C、DuRictz求出了二辛基磷酸盐和各种金属离子反应的溶度积,作出了平衡状态中各金属离子浓度与pH值关系图(略)。从图分析出,在pH7.5附近,使用二辛基磷酸盐从其他矿物中浮选回收含Ce的稀土矿物是完全有可能的。

九 结论

本文叙述了稀土矿物,尤其是独居石和氟碳铈矿的选矿实例和以往这方面所进行过的研究。独居石的选矿方法采用的是重选、强磁选和静电选矿的联合方法,但这种方法不适宜于粉矿的处理。对于粉矿则须用浮选的方法。

在芒廷帕斯选矿厂,成功地用高温浮选对氟碳铈矿进行分选,取得了非常满意的效果。

中国的稀土资源愈来愈明朗,构成矿石的矿物种类上升为十几种,且矿石中的氟碳铈矿粒度非常小,氟碳铈矿的浮选并非易事。但是,由于世界各地正积极地对中国的氟碳钵矿进行选矿研究,因此,可望在不久将来听到这方面的好消息。

参考文献(略)

吴继宝摘译自日刊《浮选》

黄兴华、蒋健健校