目前, 已发现的稀土矿物有250余种^[1], 可回收利用的矿物只有氟碳铈矿、独居石、硅铍钇矿、磷钇矿、褐钇铌矿、褐帘石、褐钇矿和黑稀金矿等, 其中氟碳铈和独居石是提取稀土元素最主要的两种矿物。

国外稀土矿床大多数是单一的氟碳铈矿或独居石矿床, 生产的稀土精矿或是缸碳钟矿或是独居石精矿; 中国稀土资源主要是氟碳铈矿-独居石矿床, 两者的比例为7:3~6:4, 目前主要生产氟碳铈矿和独居石的混合精矿^[2]。由于两者在性质上存在较大差异, 稀土精矿的冶炼工艺也不向, 导致混合稀土精矿湿法冶金工艺的复杂化。另外, 氟碳铈矿和独居石精矿的价格相差较大(一般前者是后者的6~ 7倍)。为了适应市场需要和满足冶炼工艺的需求, 就必须解决氟碳铈矿与独居石的分离问题。

近年来, 以明矾和H₈₉₄分别为独居石抑制剂和氟碳铈矿的捕收剂进行两者浮选分离, 取得了理想指标。本文详细论述明矾对氟碳铈矿与独居石浮选分离的影响。

1 试验和方法

氟碳铈矿取自中国耗牛坪稀土矿, 用重选、磁选等选矿方法提纯, 纯度大于95%, 独居石取自中国南方某稀土矿的重选精矿, 用重选、电选和磁选提纯, 纯度大于95%。氟碳铈矿和独居石混合稀土精矿是白云鄂博矿生产的高品位混合稀土精矿, 其中稀土矿物主要是氟碳铈矿和独居石, 占有率分别为75.14 %和24.85%。其主要成分(%)为:REO 60.71、Fe 4.26、SiO₂ 1.34、CaO 4.29、F 3.96、P₂O₅ 11.50、K₂O 0.045、Na₂O 0.14。

试验用药剂:捕收剂为H₈₉₄, 起泡剂为H₁₀₃, 明矾为调整剂。单矿物浮选试验使用以FXG-76型挂槽浮选机, 容积为50mL, 每次浮选矿量为2g, 一次蒸馏水调浆, 浮选温度30℃, 浮选时间8min; 混合精矿分离试验采用XFG型桂槽浮选机, 容积1L, 每次浮选试验矿量350g, 自来水调浆5min。

2 结果与讨论 2.1 明矾对氟碳铈矿与独居石可浮性影响 2.1.1 pH值对氟碳铈矿和独居石可浮的影响

当以H₈₉₄作捕收剂, 少卜添加一定星的起泡剂H₁₀₃的浮选氟碳铈矿和独居石, 结果如图 1所示。浮选矿浆pH对氟碳铈, 矿的可浮性影响程度较独居石显著, 在p H值为5左右时, 氟碳铈矿呈现出最佳的可浮性, 独居石的最佳浮选矿浆pH值为5~6.5。可以看出, 不添加选择性抑制剂难以实现两者的有效浮选分离。

2.1.2 明矾对独居石的抑制

明矾对氟碳铈矿和独居石可浮性的影响如图 2所示。明矾对氟碳铈矿和独居石均有不同程度的抑制作用, 但对氟碳铈矿的抑制作用较弱, 而对独居石的抑制较强。当明矾用量达到300mg/L时, 独居石受到强烈抑制, 氟碳铈矿仍保持良好的浮游性。改变矿浆pH值, 明矾用量为300mg/L时, 独居石在广泛的pH值范围内都受到强烈的抑制, 而氟碳铈矿矿则具有较高的浮游性, 且变化与无明矾存在相近(图 3)。矿浆pH值为4.5~5.5.氟碳铈矿矿可浮性最佳, 回收率可达77%, 独居石的回收率不到18 %。此时两者可浮性差异甚大。由此可见, 当采用明矾作调整剂, 用H₈₉₄作捕收剂, 在弱酸性介质中可以浮选分离氟碳铈矿和独居石。

2.2 明矾对氟碳铈矿与独居石浮选分离的影响

为了进一步考察明矾对独居石的抑制效果, 特对白云鄂博氟碳铈矿和独居石混合精矿进行了浮选分离试验。在浮选分离中, 添加适量的明矾, 不仅能使矿浆保持弱酸性, 而且对独居石及其他杂质矿物有显著抑制作用。由图 4表明, 随着明矾用量的增大, 氟碳铈矿精矿品位及纯度均提高，但过量对氟碳铈矿也有一定的抑制作用, 适宜的明矾用量为4.5kg/t。矿浆pH值是影响氟碳铈矿与独居石浮选分离的重要因素。如图 5所示, 当明矾用量为4.5kg/t时, pH值4.5~5.5的范围内, 氟碳铈矿的回收率、品位及纯度均处于峰值, 而在强酸性与碱性介质中可浮选性较差; 独居石在广泛的pH区域均处于强烈抑制状态。这一规律与单矿物的可浮性规律吻合, 说明在它们的分选过程中, 严格控制矿浆pH值是极为重要的。

根据上述浮选规律, 采用明矾与H₈₉₄和H₁₀₃组合的药剂制度, 按照浮选氟碳铈矿抑制独居石的原则, 粗选泡沫经过二次精选可获得氟碳铈矿精矿和独居石精矿。实验室规模试验和工业规模生产结果见附表, 由附表表明, 明矾是氟碳铈矿与独居石浮选分离的有效调整剂, 对独居石具有显著的抑制效果。

3 结语

明矾对氟碳铈矿与独居石的浮选起着致关重要的作用, 它不仅起着调整矿浆pH位的作用, 而且还起着抑制独居石的双重作用。因此, 在氟碳铈矿与独居石的浮选分离中严格控制明矾的用量是分离的关键。