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收稿日期2020-02-20 基金项目广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项资金项目 (编号 2019GDASYL-0105052) 。 作者简介邹坚坚 (1987) , 男, 工程师, 硕士。 总第 526 期 2020 年第 4 期 金属矿山 METAL MINE 非洲某风化型铌铁磷多金属矿选矿研究 邹坚坚 1, 2, 3 胡真 1, 2, 3 杨凯志 1, 2, 3 丘世澄 1, 2, 3, 41 (1.广东省资源综合利用研究所, 广东 广州 510651; 2. 稀有金属分离与综合利用国家重点实验室, 广东 广州 510651; 3. 广东省矿产资源开发和综合利用重点实验室, 广东 广州510651; 4. 中南大学资源加工与生物工程学院, 湖南 长沙 410083) 摘要非洲某风化型铌铁磷多金属矿为风化壳复合烧绿石矿, 原矿含 Nb2O50.62、 含 P2O58.28, 含 Fe 13.91, 矿石风化严重, 含泥量较高。根据矿石中烧绿石与脉石矿物之间的比重差异, 采用重选实现有价矿物的预 富集, 磁铁矿具有强磁性, 采用弱磁选回收磁铁矿, 磷灰石和烧绿石具有可浮性差异, 浮选实现磷灰石和烧绿石的 分离回收。原矿首先经螺旋溜槽重选可以抛除产率为 73.61的尾矿, 重选精矿磨细至-0.074 mm占 78, 在磁场 强度为0.45 T条件下, 经弱磁选铁, 获得了Fe品位61.69, 回收率38.83的铁精矿, 选铁尾矿以碳酸钠为调整剂、 GY10为捕收剂, 经1粗2精2扫磷浮选, 获得了P2O5品位为37.59, 回收率为47.88的磷精矿, 选磷尾矿以SH为调 整剂、 GSC为捕收剂, 经1粗2精2扫铌浮选, 获得了Nb2O5品位37.56, Nb2O5回收率65.73的铌精矿。研究结果可 以为该类风化铌矿的开发利用提供依据。 关键词多金属矿铌矿物铁矿物磷矿物浮选 中图分类号TD923, TD924.1文献标志码A文章编号1001-1250 (2020) -04-084-05 DOI10.19614/ki.jsks.202004014 Beneficiation Study on a Weathered Polymetallic Fe-Nb-P Ore in Africa Zou Jianjian1, 2, 3Hu Zhen1, 2, 3Yang Kaizhi1, 2, 3Qiu Shicheng1, 2, 3, 42 (1. Guangdong Institute of Resources Comprehensive Utilization, Guangzhou 510651, China; 2. State Key Laboratory of Rare Metals Separation and Comprehensive Utilization, Guangzhou 510651, China; 3. Guangdong Key Laboratory for Development and Comprehensive Utilization Mineral Resources, Guangzhou 510651, China; 4. School of Minerals Processing Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China) AbstractA weathered Nd-Fe-P polymetallic ore in Africa is a weathered crust composite pyrochlore ore,which con- taining Nb2O50.62,P2O58.28,Fe 13.91, with severe ore weathering and high mud content. According to the differ- ence in specific gravity between the valuable minerals and the gangue minerals in the ore,gravity separation is used to real- ize the pre-enrichment of valuable minerals. According to magnetite has high magnetism, magnetite is recovered by low inten- sity magnetic separation. According to apatite and calcite have flotability difference,apatite and calcite are recovered by flo- tation. The ore is firstly gravited by spiral chute to remove the tailings with a yield of 73.61. The gravity separation concen- trate is ground to -0.074 mm accounting for 78. Under the condition of magnetic field intensity of 0.45T,an iron concen- trate with Fe grade of 61.69 and recovery rate of 38.83 can be obtained through the low intensity magnetic separation. The iron tailings use sodium carbonate as the regulator and GY10 as the collector,after one roughing two cleaning two scav- enging phosphorus flotation, phosphorus concentrate with P2O5grade of 37.59 and recovery of 47.88 is obtained. The tail- ings of the phosphorus separation are adjusted by SH and the GSC is the collector,the niobium concentrate with Nb2O5grade of 37.56 and recovery of 65.73 is obtained by one roughing two cleaning two scavenging niobium flotation. The research results can provide a basis for the development and utilization of such weathered antimony ore. KeywordsPolymetallic ore, Niobium minerals, Iron minerals, Phosphorite minerals, Flotation Series No. 526 April 2020 铌是一种稀有难熔金属, 广泛应用于航空航天、核工业、 军事、 汽车工业、 建筑、 冶金等领域。全球 84 ChaoXing 95的铌供应产自烧绿石中, 然而, 烧绿石资源在全 球的分布极不均衡, 从当前已开发利用的情况看, 烧 绿石资源主要集中在巴西和加拿大, 其供应占全球 铌消费的95以上。俄罗斯、 刚果 (金) 、 肯尼亚、 坦 桑尼亚等国也有丰富的烧绿石资源 [1-2]。我国铌资源 的90集中在白云鄂博矿床, 但是我国的铌资源多 以铌铁矿、 铌铁金红石为主 [3], 而以烧绿石为主的矿 石在我国尚未有发现, 因此, 国内针对烧绿石矿的选 矿研究极少见。另外, 由于我国铌矿床具有铌矿物 种类多、 品位低、 嵌布粒度极细等特点, 导致我国铌 资源虽然储量丰富, 但实际回收率极低, 还不到10, 因此, 我国的铌自给率低, 不得不从国外进口大量的 铌资源 [4-6]。所以, 针对烧绿石矿石的选矿研究显得 意义重大。 本文针对非洲某风化型铌铁磷多金属矿进行研 究, 基于有价矿物与脉石矿物之间的密度、 磁性、 可 浮性等性质差异, 采用重选抛尾弱磁选铁浮选 选磷浮选选铌工艺流程, 获得铌精矿、 磷精矿和铁 精矿产品, 在有效回收烧绿石的同时, 综合回收了磷 灰石和磁铁矿, 为该类矿床的开发利用提供了技术 依据。 1试样性质 1. 1试样化学成分 试样化学多元素分析结果、 铁物相分析结果分 别列于表1和表2。 从表 1 可知, 试样有价元素是铌,Nb2O5含量为 0.62, 同时含有13.91的铁和8.28的P2O5。 从表2可知, 铁主要以磁、 赤铁矿和褐铁矿形式 存在, 占有率分别达到49.32和49.10。 1. 2试样矿物组成及含量 采用MLA对试样进行矿物定量分析, 结果列于 表3。 由表3可知, 试样目的矿物主要是烧绿石, 少量 的铌铁金红石, 矿石中含有一定量的磷灰石、 磁铁矿 与赤铁矿, 脉石矿物主要是石英、 长石、 高岭土等, 其 中高岭土为风化蚀变产物, 普遍黏附于其他矿物表 面, 甚至将矿物相互黏结成较大的颗粒。 1. 3主要有价矿物解度度测定 对破碎至-1 mm的矿石进行烧绿石的解离度测 定, 结果列于表4。 由表4可知, 烧绿石的总解离度达到91.26, 表 明风化型铌矿石中烧绿石具有很好的自然解离性。 2试验方案的确定 试样具有矿物种类多, 风化严重, 含铁、 含磷、 含 泥量较高的特点。矿物组成检测结果表明矿石中石 英、 长石、 高岭土等硅酸盐矿物占总矿物量的近56, 这些矿物密度均≤2.7 g/cm3, 而烧绿石密度通常在 4.1~6.0 g/cm3之间, 主要脉石矿物与烧绿石之间存在 较大的密度差异; 另外, 矿石中烧绿石具有很高的自 然解离性, 矿石粒度为-1.0 mm时, 烧绿石解离度达 到91.26, 因此, 采用重选可以预先抛弃大部分脉石 矿物。铌元素与铁元素地球化学性质比较相近, 故 铁矿物与铌矿物常共生在一起形成铌铁共生的矿 床, 正是如此, 矿石中含铌的磁铁矿、 赤铁矿、 褐铁矿 等铁矿物占总矿物量的近20。铌矿物与铁矿物同 属于氧化矿物, 在浮铌过程中所采用的捕收剂对铁 矿物具有一定的捕收能力, 从而对浮铌带来严重干 扰, 为此浮铌之前需采取磁选除铁。铌元素具有较 强的亲氧、 亲磷性质, 故铌矿物与磷矿物常共生在一 2020年第4期邹坚坚等 非洲某风化型铌铁磷多金属矿选矿研究 85 ChaoXing 起, 形成铌磷共生矿, 矿石中含有占矿物总量近17 的磷灰石, 由于磷灰石与烧绿石同属氧化矿, 浮游性 质相近, 因此, 为避免浮铌过程中磷灰石的干扰, 通 常需要预先浮选磷灰石。在有效脱除石英、 长石、 高 岭土、 铁矿物、 磷灰石后, 针对浮磷尾矿采用浮选回 收烧绿石, 获得铌精矿产品。综合考虑, 采用重选抛 尾弱磁选铁浮选选磷浮选选铌原则流程。 3试验结果与讨论 3. 1重选抛尾 原矿有价矿物含量低, 基于烧绿石、 磁铁矿、 磷 灰石等有价矿物与脉石矿物存在密度差异, 并且主 要有价矿物烧绿石解离性良好, 首先采用重选抛除 脉石矿物。一方面减少后续作业的处理量, 另一方 面有效避免高岭土、 绿泥石等含泥矿物对后续作业 的影响。试验采用螺旋溜槽粗选, 粗选中矿螺旋溜 槽再选, 重选试验结果见表5。 表5表明, 通过螺旋溜槽重选抛尾后, 可以获得 Nb2O5品位1.94、 回收率81.26, Fe品位27.58、 回 收率 52.29, P2O5品位 16.80、 回收率 52.77 的重 选粗精矿。 3. 2弱磁选铁 重选粗精矿含铁达到27.58, 主要是比重较大 的磁铁矿与磁赤铁矿, 具有较强的磁性, 可以采用弱 磁选加以脱除。试验采用ZCT滚筒弱磁选机进行弱 磁选。 3. 2. 1磨矿细度试验 铁精矿对磷含量要求极为严格, 矿石中的部分 磁铁矿与磷灰石紧密连生, 甚至包裹磷灰石, 因此, 需对重选粗精矿进行磨矿处理, 才能提高铁矿物单 体解离度, 进而获得铁品位较高且磷含量较低的铁 精矿。固定磁场强度为0.45 T, 磨矿细度对铁精矿指 标影响结果见表6。 从表6可以看出, 磨矿细度的增加可以有效降低 铁精矿磷含量, 同时提高铁精矿品位, 但是铁回收率 有所下降。综合考虑, 选择磨矿细度为-0.074 mm占 78。 3. 2. 2磁场强度试验 磁场强度的选择是决定磁选所获得的铁精矿的 品位和回收率的关键因素, 磁场强度试验铁精矿指 标见表7。 从表7可以看出, 磁场强度增加后, 铁精矿回收 率得到提高, 品位有所下降。综合考虑, 选择磁场强 度为0.45 T, 铌和磷富集至弱磁尾矿。 3. 3浮选选磷 磷灰石不具有磁性, 因此, 弱磁尾矿P2O5含量达 到24.69, 为避免其对烧绿石浮选带来干扰, 需预先 浮选脱磷。影响浮磷的主要因素是调整剂和磷捕收 剂, 分别对其进行研究。 3. 3. 1调整剂试验 固定GY10为磷捕收剂, 用量为60 g/t (药剂用量 均为对原矿计, 下同) , 分别以碳酸钠和氢氧化钠为 调整剂进行研究。调整剂试验结果见表8。 从表8可以看出, 添加碳酸钠更有利于磷的浮选 回收, 适宜的碳酸钠用量为300 g/t。 3. 3. 2捕收剂试验 固定碳酸钠用量为 300 g/t, 分别以油酸和GY10 金属矿山2020年第4期总第526期 86 ChaoXing 为磷捕收剂进行研究, 磷捕收剂试验磷粗精矿指标 见表9。 从表9可以看出, GY10对磷的选择性捕收效果 较好, 适宜用量为60 g/t。 3. 4浮选选铌 影响浮选选铌的2个重要因素是脉石抑制剂和 铌捕收剂, 分别对其进行研究。 3. 4. 1脉石抑制剂试验 固定胺类铌捕收剂GSC用量为42 g/t, 分别对SH 和水玻璃2种脉石抑制剂进行研究, 脉石抑制剂试验 铌粗精矿指标见表10。 从表10可以看出, 水玻璃不仅对脉石具有抑制 作用, 对铌矿物也具有一定的抑制作用, 相对来说, SH 对脉石矿物的选择性抑制效果最好, 适宜用量 350 g/t。 3. 4. 2捕收剂试验 固定铌捕收剂SH用量为350 g/t, 分别对胺类捕收 剂GSC和GSA进行对比研究, 铌捕收剂试验铌粗精 矿指标见表11。 从表11可以看出, GSC对铌矿物具有更好的选 择性捕收效果, 适宜用量42 g/t。 3. 5全流程试验 综合条件试验结果, 采用重选抛尾弱磁选铁 浮选选磷浮选选铌工艺流程 (见图1) 进行全流 程试验研究, 其中重选采用螺旋溜槽, 给矿浓度为 20, 给矿量为300 kg/h, 螺旋直径为φ600, 弱磁选采 用ZCT滚筒弱磁选机, 磁场强度为0.45 T, 浮选选磷 与浮选选铌均采用1次粗选2次精选2次扫选、 中矿 顺序返回闭路流程, 试验结果见表12。 根据表2, 闭路试验可以获得Nb2O5品位37.56、 Nb2O5回收率 65.73 的铌精矿, P2O5品位 37.59、 P2O5回收率47.88的磷精矿, Fe品位61.69、 回收率 38.83的铁精矿。在实现铌回收的同时, 有效回收 了磷和铁, 实现了矿石中多种有价元素的综合回收。 4结语 非洲某风化型铌铁磷多金属矿为风化壳复合烧 绿石矿。矿石中铌矿物主要是烧绿石, 其次为铌铁 金红石; 铁矿物主要为磁铁矿、 赤铁矿和土状褐铁 矿; 磷矿物主要为磷灰石; 脉石矿物主要是长石、 石 英和高岭土等。赋存在烧绿石中的铌占84.24, 赋 存在磷灰石中的磷占87.88, 赋存于磁铁矿、 赤铁矿 和土状褐铁矿中的铁总计占78.78。采用重选抛尾 弱磁选铁浮选选磷浮选选铌工艺流程, 获得 了 Nb2O5品位 37.56、 Nb2O5回收率 65.73 的铌精 矿, P2O5品位 37.59、 P2O5回收率 47.88 的磷精矿, Fe品位 61.69、 回收率 38.83的铁精矿, 综合回收 了矿石中的铌、 铁和磷。 参 考 文 献 Biss R, 董永合.尼奥贝克 (Niobec) 选矿厂的烧绿石矿选矿 [J]. 矿产综合利用, 1983 (2) 97-99. 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