超导磁选富集白云鄂博尾矿中的有价元素研究_程冠宇.pdf

超导磁选富集白云鄂博尾矿中的有价元素研究 程冠宇 1， 2 王建英 1， 2 雷霄 1， 2 吴旭 1， 2 宋晋阳 1， 2 （1. 内蒙古科技大学工业技术研究院， 内蒙古 包头 014010； 2. 内蒙古自治区白云鄂博多金属资源综合利用重点实验室， 内蒙古 包头 014010） 摘要白云鄂博矿选矿厂的综合尾矿REO、 Nb2O5和Sc2O3含量分别为2.41、 0.16和0.22， 且含有大量的 萤石。为了提高REO、 Nb2O5和Sc2O3的回收率， 为萤石的综合回收创造条件， 采用SLon-100型周期式超导高梯度磁 选机进行了REO、 Nb2O5和Sc2O3回收工艺技术条件研究， 并对磁选产品进行了XRD和主要化学成分分析。试验研 究表明 SLon-100型周期式超导高梯度磁选机使用菱形网片聚磁介质， 背景磁感应强度为6 T， 给矿浓度为12， 矿 浆流速为7.1 L/min， 脉动冲次为100次/min情况下， 可获得REO品位为3.04、 回收率为88.91的精矿； 稀土及稀有 金属矿物明显富集在精矿中， 这为稀土及稀有金属矿物的进一步富集创造了条件， 可显著减少浮选提纯稀土及稀 有金属矿物过程中萤石等脉石矿物抑制剂的使用； 萤石明显富集在尾矿中， 为从尾矿中浮选富集萤石创造了条件。 关键词超导磁选超导高梯度磁选机稀土稀有金属萤石 中图分类号TD924文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -01-197-04 DOI10.19614/ki.jsks.201901034 Study on Concentrating Valuable Elements in Bayan Obo Tailings by Superconducting Magnetic Separation Cheng Guanyu1， 2Wang Jianying1， 2Lei Xiao1， 2Wu Xu1， 2Song Jinyang1， 2 （1. Industrial Technology Research Institute， Inner Mongolia University of Science and Technology， Baotou 014010， China； 2. Key Laboratory of Integrated Exploitation of Bayan Obo Multi-metal Resource， Baotou 014010， China） AbstractThe contents of REO， Nb2O5and Sc2O3in the tailings of Bayan Obo Plant are 2.41， 0.16 and 0.22 re⁃ spectively， containing a large amount of fluorite. For improving the recovery of REO， Nb2O5and Sc2O3and creating conditions for comprehensive recovery of fluorite，the technology of REO，Nb2O5and Sc2O3recovery process were studied by SLon-100 periodic superconducting high gradient magnetic separator， and the XRD and main chemical components of magnetic separa⁃ tion products were analyzed. The experimental results show that the concentrate with REO grade of 3.04 and recovery of 88.91 can be obtained by SLon-100 periodic superconducting high gradient magnetic separator with the diamond mesh as magnetic matrices type，background magnetic induction intensity 6 T，the feeding density in slurry 12，the slurry velocity 7.1 L/min，and pulsating 100 P/min. Rare earth and rare metal minerals are obviously enriched in concentrates，which cre⁃ ates conditions for further enrichment of rare earth and rare metal minerals， and significantly reduces the use of gangue miner⁃ al inhibitors in the process of flotation purification of rare earth and rare metal minerals； Fluorite is obviously enriched in tail⁃ ings， creating conditions for floatation of fluorite from tailings. KeywordsSuperconducting magnetic separation， Superconducting high gradient magnetic separator， Rare earth， Rare metals， Fluorite 收稿日期2018-11-25 基金项目内蒙古自治区科技计划资助项目 （编号 405-0901051701） 。 作者简介程冠宇 （1993） ， 男， 硕士研究生。 总第 511 期 2019 年第 1 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 511 January 2019 白云鄂博矿属富含稀土、 钍、 铌、 钪等元素的铁 矿， 其稀土储量占世界已探明总储量的41 ［1］， 目前采 用弱磁选强磁选选铁、 浮选选稀土流程处理矿石。 多年来， 受稀土等稀有元素选矿技术的限制， 选矿厂 以选铁为主， 其他有价元素的回收率不高， 尾矿库中 积累了约2 300万t稀土含量高达6.5的尾矿 ［2-3］。 近年来， 随着稀土价格的提升及选矿技术的进 步， 矿石的高效利用得到了重视， 选矿工艺改进后， 新工艺系统的尾矿稀土含量仍在2～3 ［4］； 此外， 尾矿中还含有大量未被利用的非金属矿物， 如萤石 综合利用 197 ChaoXing 等。因此， 综合回收矿石中的有价成分是摆在选矿 界面前的一大课题。 常规选矿方法难以进一步富集尾矿中的稀有元 素， 这是因为， 矿石经过常规磁选和浮选 ［5］， 剩余稀有 元素矿物磁性极弱且难浮。但由于许多脉石矿物和 萤石矿物无磁性或具有逆磁性， 因此， 利用极强磁场 有可能实现磁性极弱的稀有元素矿物与萤石等无磁 性或逆磁性脉石矿物的初步分离。 随着超导技术的发展， 超导磁选机逐渐成为我 国磁选机发展的又一重要方向 ［6］。与常规磁选机相 比， 超导磁选机具有更高的磁感应强度和更高的磁 场梯度 ［7］， 因而可以用于常规磁选机无法富集的极弱 磁性矿物的富集。试验探索利用超导高梯度磁选技 术初步富集白云鄂博尾矿中的稀土及铌、 钪等稀有 金属矿物， 为后续进一步通过浮选脱除萤石等脉石 创造条件。超导磁选使萤石富集在超导磁选尾矿 中， 为萤石的回收创造了条件。 1试验原料 试验原料为白云鄂博选矿厂的综合尾矿， 主要 化学成分分析结果见表1， XRD图谱见图1， 粒度分析 结果见表2。 从表1可以看出， 试验原料REO含量2.41， 高 于轻稀土矿最低工业品位 （2.00） ， 主要成分有Fe、 SiO2、 CaO和F。 从图1可以看出， 试验原料中的主要脉石矿物为萤 石 （CaF2） 、 石英 （SiO2） 及铁白云石 （Ca （Mg， Fe） （CO3）2） 。 从表2可以看出， 试验原料粒度微细， -0.074 mm 占96.80。 研究表明， 稀土矿物的比磁化系数为 （10～14） 10-6cm3/g， 萤石、 重晶石、 石英等脉石矿物的比磁化系 数为 （1～5） 10-6cm3/g， 铁白云石和硅酸盐矿物的比 磁化系数高于稀土矿物。因此， 理论上利用不同矿物 比磁化系数的差异可用磁选的方法将稀土矿物等与 萤石、 重晶石、 石英等脉石矿物分离 ［8-10］。 2试验过程与方法 试验选用赣州金环磁选设备有限公司的SLon- 100型周期式超导高梯度磁选机对白云鄂博尾矿中 的稀土矿物进行富集。设备背景磁感应强度调整范 围为0～9 T。试验时， 启动脉动机构， 调节好矿浆流 速， 通过调节电流使设备达到试验所需的背景磁感 应强度， 使聚磁介质被磁化， 周围形成高梯度磁场， 从给矿口给入的矿浆进入分选腔， 稀土等磁性矿物 颗粒被吸附在聚磁介质表面， 非磁性矿物颗粒经孔 隙、 脉动斗流出设备。每周期给矿完成后加适量清 水漂洗精矿， 进一步抛出杂质后将超导电流降至零， 用清水将磁性物冲洗出来， 即完成1次超导磁选。试 验通过分析超导高梯度磁选的原、 精、 尾矿REO指标 来确定超导高梯度磁选机的适宜工艺参数。 3试验结果与讨论 3. 1聚磁介质类型对选别效果的影响 聚磁介质是磁选机的主要部件之一， 聚磁介质 的材质、 摆放方式、 形状直接影响分选区的磁场强度 和梯度， 从而影响分选效果。试验所用聚磁介质的 材料是导磁不锈钢， 直径分别为1.5、 2.0 mm的棒和菱 形网片。聚磁介质类型试验固定背景磁感应强度为 4 T， 给矿浓度为12％， 脉动冲次为100次/min， 矿浆流 速为7.1 L/min， 试验结果见图2。 由图2可看出， 以菱形网片为聚磁介质的分选效 果最好。因此， 后续试验选用菱形网片聚磁介质。 2019年第1期总第511期金属矿山 198 ChaoXing 3. 2背景磁感应强度对选别效果的影响 背景磁感应强度是磁选机的主要技术参数， 也是 磁选试验的主要影响因素。背景磁感应强度试验选 用菱形网片聚磁介质， 给矿浓度为12％， 脉动冲次为 100次/min， 矿浆流速为7.1 L/min， 试验结果见图3。 由图3可看出， 随着背景磁感应强度的增大， 稀 土精矿REO品位先升后降， REO回收率上升。综合 考虑， 确定背景磁感应强度为6 T。 3. 3给矿浓度对选别效果的影响 给矿浓度的高低决定着单位体积内矿物颗粒数 量的多少和矿浆黏性阻力的大小， 从而影响磁性颗 粒被聚磁介质俘获的概率和阻力。给矿浓度试验选 用菱形网片聚磁介质， 背景磁感应强度为6 T， 脉动 冲次为100次/min， 矿浆流速为7.1 L/min， 试验结果 见图4。 由图4可看出， 随着给矿浓度的提高， 稀土精矿 REO品位先升后降， REO回收率呈先快后慢的上升 趋势。综合考虑， 确定给矿浓度为12。 3. 4矿浆流速对选别效果的影响 湿式磁选过程中， 矿浆流速增大， 矿物通过分选 腔的时间缩短， 脉石矿物在矿浆的冲击下更容易进 入尾矿中， 有利于稀土精矿REO品位的提高， 但也更 容易使微细粒磁性矿物及磁性矿物贫连生体冲入尾 矿， 从而降低REO回收率。矿浆流速试验选用菱形 网片聚磁介质， 背景磁感应强度为6 T， 给矿浓度为 12， 脉动冲次为100次/min， 试验结果见图5。 由图5可看出， 随着矿浆流速的增大， 稀土精矿 REO品位先升后降， REO回收率呈先快后慢的下降 趋势。综合考虑， 确定矿浆流速为7.1 L/min。 3. 5脉动冲次对选别效果的影响 脉动冲次越高， 搅动力越强， 脉石矿物越难以混 杂在精矿中。脉动冲次试验选用菱形网片聚磁介 质， 背景磁感应强度为6 T， 给矿浓度为12， 矿浆流 速为7.1 L/min， 试验结果见图6。 由图 6 可看出， 提高冲次， 稀土精矿 REO 品位 上升、 回收率下降。综合考虑， 确定脉动冲次为100 次/min， 精矿REO品位为3.04、 回收率为88.91。 3. 6试验结果分析 试验原料在菱形网片聚磁介质， 背景磁感应强 度为为6 T， 给矿浓度为12， 矿浆流速为7.1 L/min， 脉动冲次为100次/min情况下进行超导强磁选， 试验 原料、 精矿、 尾矿的XRD图谱见图7， 精矿、 尾矿主要 化学成分分析结果见表3。 由图7可看出 精矿中稀土矿物的衍射峰高于试 验原料中， 更高于尾矿中， 可见稀土矿物在精矿中得 到了富集； 尾矿中萤石的衍射峰高于试验原料中， 更 高于精矿中， 可见萤石在尾矿中得到了富集。 对比表3和表1发现， 超导磁选精矿REO含量为 3.04， 高于试验原料的2.41， Nb2O5和Sc2O3含量分 2019年第1期程冠宇等 超导磁选富集白云鄂博尾矿中的有价元素研究 199 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ ［10］ 别 为 0.24 和 0.26 ， 高 于 试 验 原 料 的 0.16 和 0.22， 表明稀土及稀有金属在超导磁选精矿有明显 的富集； 超导磁选尾矿F含量为15.22， 明显高于试 验原料的7.51， 表明萤石大量富集在尾矿中， 这为 从尾矿中浮选富集萤石创造了条件。 4结论 （1） 白云鄂博选矿厂现场综合尾矿采用SLon-100 型周期式超导高梯度磁选机富集其中的稀土及稀有 金属矿物， 在使用菱形网片聚磁介质， 背景磁感应强 度为6 T， 给矿浓度为12， 矿浆流速为7.1 L/min， 脉 动冲次为 100 次/min 情况下， 可获得 REO 品位为 3.04、 回收率为88.91的精矿。 （2） XRD分析表明， 超导高梯度磁选稀土矿物明 显富集在精矿中， 萤石明显富集在尾矿中； 精矿的 REO、 Nb2O5和 Sc2O3含 量 分 别 为 3.04 、 0.24 和 0.26， 高于试验原料的2.41、 0.16和0.22， 表明 稀土及稀有金属矿物在超导磁选精矿有明显的富 集， 这为稀土及稀有金属矿物的进一步富集创造了 条件， 可显著减少浮选提纯稀土及稀有金属矿物过 程中萤石等脉石矿物抑制剂的使用； 超导磁选尾矿F 含量为15.22， 明显高于试验原料的7.51， 表明萤 石大量富集在尾矿中， 这为从尾矿中浮选富集萤石 创造了条件。 （3） 对于现场磁选和浮选难以回收的稀土及稀 有金属矿物， 超导高梯度磁选机具有较好的初步富 集效果。 参 考 文 献 孟丽丽， 王静， 李洁， 等.包头稀土资源保护及战略储备的思 考 ［J］ .包钢科技， 2009 （6） 6-8. 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