白云鄂博铌精矿矿物组成特征及铌的分布规律研究.pdf

4 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．0 2 ．0 0 2 白云鄂博铌精矿矿物组成特征及铌的分布规律研究 侯晓志1 ，杨占峰2 ，王振江2 ，王文才1 1 ．内蒙古科技大学矿业研究院，内蒙古包头0 1 4 0 1 0 ；2 ．包头稀土研究院，内蒙古包头0 1 4 0 1 0 摘 要利用化学检测分析，化验了白云鄂博铌精矿中N b 2 0 5 的含量，并利用扫描电子显微镜、自动矿物分析系 统、微区能谱分析，对铌精矿的矿物组成、铌的分布规律和其它元素在矿物中的分布做了研究。结果表明铌精矿中矿 物种类繁多，其中4 6 ．3 3 ％的N b 2 0 5 赋存于易解石中，3 0 ．5 8 ％的N b 2 0 5 赋存于黄绿石中，其余主要铌矿物 铌铁金红 石、铌铁矿、包头矿 中N b O ，的分布率较低，不足1 0 ％；铌精矿中不同元素在矿物中的分布较广，对矿物中元素含量 高于1 0 ％且矿物量较高的矿物，研究其矿物的特性和差异，将有助于进一步提高铌品位。 关键词白云鄂博；铌精矿；矿物组成；分布规律 中图分类号T 0 9 1 ；P 5 7 5 ；P 5 7 7文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 2 - - 0 0 0 4 - 0 4 S t u d yo nM i n e r a l sC o m p o s i t i o nC h a r a c t e r i s t i c so fN i o b i u mC o n c e n t r a t e a n dD i s t r i b u t i o no fN i o b i u mi nB a y a nO b o H o UX i a o z h i i ，Y A N GZ h a n f e n g z ，W A N GZ h e n j i a n 9 2 ，W A GW e n c a i l 1 ．I n s t i t u t eo fM i n i n gE n g i n e e r i n g ，I n n e rM o n g o l i aU n w e r s i o fS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y ，B a o t o uI n n e rM o n g o l i a0 1 4 0 1 0 ，C h i n a ； 2 ．B a o t o uR a r eE a r t hR e s e a r c hI n s t i t u t e ，B a o t o uI n n e rM o n g o l i a0 1 4 0 1 0 ，C h i n a A b s t r a c t U s i n gc h e m i c a ld e t e c t i o na n a l y s i s ，t h ec o n t e n to fN b ，O Ei nB a y a nO b on i o b i u mc o n c e n t r a t ew a s a n a l y z e d ，a n du s i n gs c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ，a u t o m a t i cm i n e r a la n a l y s i ss y s t e ma n de n e r g ys p e c t r u m a n a l y s i s ，t h em i n e r a lc o m p o s i t i o no fn i o b i u mc o n c e n t r a t e ．t h ed i s t r i b u t i o no fn i o b i u ma n dt h ed i s t r i b u t i o no fo t h e r e l e m e n t si nt h em i n e r a l sw e r es t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o wt l l a tt h e r ea r em a n yk i n d so fm i n e r a l si nn i o b i u m c o n c e n t r a t e ，o fw h i c h4 6 ．3 3 ％o ft h eN b 2 0 5o c c u r si na e s c h y n i t e ，3 0 ．5 8 ％o ft h eN b 2 0 5 0 C C U r si nt h ep y r o c h l o r e ， t h ed i s t r i b u t i o nl a wo fN b ，O si nt h eo t h e rm a i nn i o b i u mm i n e r a l s i l m e n o r u t i l e 、n i o b i t e 、b a o t i t e i sl O W ，l e s st h a n 1 0 ％．n ed i s t r i b u t i o no fd i f f e r e n te l e m e n t si nt h en i o b i u mc o n c e n t r a t ea r ev e r yw i d e ．a n di tw i l lh e l pt of u r t h e r i m p r o v et h eg r a d eo fn i o b i u mt os t u d yt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dd i f f e r e n c e so fm i n e r a l sw h i c hc o n t e n ti Sh i g h e ra n dt h e e l e m e n t sc o n t e n ti nw h i c ha r eh i g h e rt h a n1 0 ％． K e yw o r d s B a y a nO b o ；n i o b i u mc o n c e n t r a t e ；m i n e r a l sc o m p o s i t i o n ；d i s t r i b u t i o nl a w 白云鄂博矿是一个座大型的铁、稀土、铌等多 元素共生矿床，稀土和铌储量分别居世界第一位 和第二位，除铁、稀土、铌外，还伴生有丰富的萤 石、钾、钠等资源【l 引。白云鄂博矿铌资源具有含 铌品位低、铌矿物嵌布粒度细、分散程度高、铌矿 物种类多的特点，这些特点造成了铌资源可选性 差，提取困难∞圳，经过几十年的努力，随着选矿技 术的不断进步，白云鄂博选矿所得铌精矿的铌品 位有了很大的提高“ J ，但选铌仍然是我国选矿界 的一大难题旧J 。 近年来，已有不少学者针对白云鄂博矿床铌资源 的矿物学特征、铌资源综合利用方面做了一些研 究[ _ 卜1 2J ，但针对铌精矿中铌矿物的工艺矿物学研究不 是很多，要想更好的提高铌精矿品位，有必要对铌精 矿的矿物组成、铌矿物的嵌布特征及分布规律和其它 元素在矿物的分布进行研究，这将极大地有助于铌资 源综合利用，具有重要的现实意义引。 1 试验 本文研究所选用样品以白云鄂博工业试验铌精 收稿日期2 0 1 7 - 0 6 - 0 8修回1 3 期2 0 1 8 - 0 2 - 0 8 作者简介侯晓志 1 9 8 8 一 ，男，内蒙古赤峰人，博士研究生，主要从事资源综合利用方面的研究。 万方数据 2 0 1 8 年第2 期侯晓志等白云鄂博铌精矿矿物组成特征及铌的分布规律研究 5 矿为研究对象，将样品混匀、缩分为两份，一份进行 化学分析，一份制备成镶嵌样，表面喷镀铂金，选用 德国 Z E I S S 公司生产的S i g I n a - 5 0 0 型场发射电镜 对样品进行分析，能谱型号为 B R U K E RX F l a s h6 6 0 ，试验条件为加速电压2 0k V ，分辨率0 ．8n m ， 探针电流4 0 ～1 0 0n A 。利用场发射电镜的背散射 电子成像分析技术，微区能谱分析，自动矿物分析软 件 A M I C S ，研究样品的物相组成和微区成分。 表1 T a b l e1 2 结果与讨论 2 ．1 铌精矿多元素分析 多元素分析结果见表l ，T F e 用重铬酸钾氧化还 原滴定法测得，N b 2 0 5 、R E O 用I C P A E S 测得，M g O 、 C a O 、K 2 0 、N a O ．T i O 和B a O 用原子吸收光谱法测 得，硫用红外碳硫仪检测法测得，氟用E D T A 络合滴 定法测得，磷、S i O ，用分光光度法测得。 铌精矿多元素分析结果 R e s u l t so fm u l t i e l e m e n ta n a l y s i so fn i o b i u mc o n c e n t r a t e／％ 元素T F eN b 2 0 5M s o C a O K 2 0N a 2 0 SFP T i 0 2S i 0 2 含量 4 2 ．3 54 ．7 30 ．8 3 0 ．7 10 ．0 9 80 ．1 11 ．3 55 ．0 10 ．5 86 ．7 57 ．3 4 由表1 可知，铌精矿中铌品位为4 ．7 3 ％，主要 以T F e 、N b 2 0 5 、T i 0 2 、S i 0 2 为主，其次为R E O 、B a O 、S 等，T F e 、N b O ，、T i O 出现明显的富集。 表2 T a b l e2 2 ．2 铌精矿矿物组成 根据自动矿物分析软件统计得到铌精矿样品中 矿物的含量，见表2 。 铌精矿矿物组成及含量 M i n e r a lc o m p o s i t i o na n dc o n t e n to fn i o b i u mc o n c e n t r a t e，％ 由表2 可知，铌精矿样品矿物种类较多，且杂质 矿物含量较高，矿物组成主要由铁矿物、硅酸盐矿物 和铌矿物组成，分别占矿物总量的5 0 ．2 9 ％、 2 3 ．4 6 ％、1 6 ．0 1 ％，其次为少量的钛矿物、稀土矿物 和一些锰矿物、氟化物和碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐矿 物；铁矿物主要以赤铁矿和磁铁矿为主，硅酸盐矿物 以辉石和石英为主，铌矿物以易解石、铌铁金红石和 黄绿石为主，钛矿物则以钛铁矿为主，其余矿物含量 较少。 2 ．3主要铌矿物的嵌布特征及能谱分析结果 图1 到图5 为主要铌矿物 易解石、铌铁金红 石、黄绿石、铌铁矿、包头矿 的扫描电子显微镜背 散射图像，可知，易解石多呈粒状、板状，颗粒粒径多 在5 0 ～2 0 0I x m ，常与霓石、稀土矿物、萤石、重晶石 等共生；铌铁金红石多呈粒状，粒径一般为1 0 ～ 2 0 0 斗m ，常与萤石、稀土矿物、铌矿物等共生；黄绿 石多呈单体粒状，粒径一般在1 0 ～5 0 m ，有极个别 颗粒较大，常与重晶石、萤石、霓石、钠闪石等共生或 万方数据 6 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第2 期 包裹在一起，单体解离非常困难；铌铁矿含量很少， 多呈板状或粒状集合体，粒度在2 0 ～5 0 斗m ，常与石 英、赤铁矿、萤石、稀土矿物、磁铁矿等共生，单体解 离较困难；包头矿呈粒状，粒径变化范围较大，一般 在1 0 ～5 0 0I x m ，常与其共生矿物有黄铁矿、钠闪石、 钠长石等。 对铌精矿中的主要铌矿物进行能谱分析，结果 见表3 。 图1 易解石背散射图像 F i g ．1A e s c h y n i t eb a e ks c a t t e r i n gi m a g e 图2 铌铁金红石背散射图像 F i g ．2 I l m e n o r u t i l eb a c ks c a t t e r i n gi m a g e 图3 黄绿石背散射图像 F i g ．3P y r o c h l o r eb a c ks c a t t e r i n gi m a g e 图4 铌铁矿背散射图像 F i g ．4 N i o b i t eb a c ks c a t t e r i n gi m a g e 图5 包头矿背散射图像 F i g ．5 B a o t i t eb a c ks c a t t e r i n gi m a g e 表3 主要铌矿物能谱分析结果 T a b l e3T h er e s u l t so fe n e r g ys p e c t r u ma n a l y s i s o ft h em a i nn i o b i u mm i n e r a l s ／％ 易解石铌铁金红石黄绿石铌铁矿包头矿 由表3 可知，铌精矿中易解石、铌铁金红石、黄 绿石、铌铁矿和包头矿中铌的平均值分别为 1 7 ．1 9 ％、7 ．7 8 ％、3 6 ．6 3 ％、4 0 ．0 1 ％、9 ．5 4 ％，含铌量 最高的矿物是铌铁矿，含铌量最高可达5 2 ．2 9 ％，铌 铁金红石含铌量相对较低，最低为5 ．7 5 ％。 2 ．4 铌的分布规律 根据N b O ，分子式，将主要铌矿物中铌平均值 计算得到N b O ，平均值，分布量 N b 0 ，平均值矿 ∞H 抖乃”“ 钳 一心m 吼一m 吼 ∞”踮盯凹弘 叭 Z ＆L 王Z 矗王 c ； 3 4 4 3 5 3 3 4 4 O 5 ●2 6 9 7 3 8 5 8 7 6 6 ●6 6M∞凹∞的叭”弘舵弘鳃吣卯”“蝤他 一吼E m ＆i 丁t 9 ●6 l 2 5 3 2 9 8 O O 4 2 1 6 1 l M M 拍2 拴坶M B “ 塑。；。，。；韵 万方数据 2 0 1 8 年第2 期张立征等新疆地区某高泥质氧化铜矿选矿试验研究 7 物量，分布率 分布量／N b 0 ，总量，N b 0 ，总量见表 1 ，N b O ，平衡计算结果见表4 。 表4 N b O ；平衡计算结果表 T a b l e4 N b 20 5e q u i l i b r i u mc a l c u l a t i o n r e s u l t st a b l e／％ 由表4 可知，铌精矿中铌含量较高的矿物为铌 铁矿和黄绿石，N b 0 ，平均含量分别为5 7 ．2 4 ％、 5 2 ．4 1 ％，其次是易解石、包头矿、铌铁金红石；易解 石矿物量最高，占8 ．9 1 ％，其次为铌铁金红石、黄绿 表5 T a b l e5 石、铌铁矿及包头矿；铌铁矿N b ，O ，平均含量相对较 高，但由于其矿物量较低，因此分布量为0 ．3 2 1 ％， 易解石中N b O ，平均含量相对一般，但其矿物量为 8 ．9 1 ％，故其分布量达到2 ．1 9 1 ％，根据表1 中的化 学分析结果，铌精矿中N b 0 ，的品位为4 ．7 3 ％，通过 计算得到铌元素在上述五种主要铌矿物中的分布率 为9 2 ．6 9 ％，其中在易解石中分布率最高，为 4 6 ．3 3 ％，而黄绿石、铌铁金红石、铌铁矿、包头矿中 分布率依次为3 0 ．5 8 ％、8 ．0 2 ％、6 ．7 8 ％和0 ．9 8 ％； 其余的7 ．3 1 ％可能分布于金红石、褐钇铌矿、铌锰 矿、铌钙矿等矿物中。 2 ．5 其它元素在矿物中的分布 根据自动矿物分析软件分析统计，得到铌精矿 中铁、硅、铈、钛、氟、钠、钾等七种元素在矿物中的分 布情况，见表5 。 元素在矿物中的分布 T h ed i s t r i b u t i o no fe l e m e n t si nm i n e r a l s／％ 根据统计结果，上述七种元素在矿物中的分布 比较广泛，铁元素赋存的矿物明显稍多一些，其它六 种元素在不同矿物中也均有分布，不同元素在矿物 中含量大于1 0 ％的矿物不多，但这些矿物会直接影 响选铌品位的提高，针对矿物量较高的杂质矿物，可 作为今后的重点研究对象，研究其矿物的特性和差 异，元素含量低于1 0 ％的矿物通常由于其矿物量极 少，很难通过选矿工艺进行提取，此表可为今后提高 选铌品位提供一定的参考。 3结论 中，其中N b O ，平均含量较高的矿物为黄绿石、铌铁 矿、易解石，分布率较高的铌矿物为易解石、黄绿石， 分别占4 6 ．3 3 ％、3 0 ．5 8 ％，铌铁金红石虽矿物量为 3 ．4 1 ％，高于黄绿石的2 ．7 6 ％，但由于其N b O ，平均 含量较低，因此其分布率相对较低，不及易解石和黄 绿石所占的分布率，其余7 ．3 1 ％的N b O ，可能分布 于褐钇铌矿、铌锰矿、铌钙矿、金红石等铌矿物或含 铌矿物中。 3 铌精矿中铌矿物和杂质矿物种类较多，且杂 质矿物含量高，在回收时研究其矿物的特性和差异， 对提高铌精矿的品位将有较大帮助。 1 白云鄂博铌精矿中铁矿物和硅酸盐矿物含 量相对较高，尤其是赤铁矿的矿物量高达4 5 ．2 8 ％， 象老寺赫 铌精矿的矿物组成特征决定了所选的铌精矿为高铁 [ 1 ] 段利平，王文才，沈茂森．白云鄂博矿选铁尾矿中铌矿 珑精屯Jo 物的工艺矿物学研究[ J ] ．内蒙古科技大学学报，2 0 1 5 ， 2 铌精矿中9 2 ．6 9 ％的N b 2 0 5 分布在易解石、3 4 1 9 - 1 2 ． 铌铁金红石、黄绿石、铌铁矿和包头矿上述五种矿物 下转第1 1 页 万方数据 2 0 1 8 年第2 期 张立征等新疆地区某高泥质氧化铜矿选矿试验研究 1 1 嚎矿 图4 全流程开路试验流程 F i g ．4 F l o w s h e e to fo p e n c i r c u i tt e s t 2 ．7 闭路试验 在以上试验的基础上，将中矿1 返回粗选一，扫 选精矿1 返回粗选二，其它依次顺序返回进行闭路 试验，试验结果见表9 。试验结果表明，闭路试验可 以获得铜精矿含铜1 8 ．1 4 ％，铜回收率8 2 ．9 9 ％的选 矿指标。 表9闭路试验结果 T a b l e9T h er e s u I t so fc l o s e d c i r e u i tt e s t／％ 3结论 1 对于高泥质高氧化低品位氧化铜矿，用硫化 钠作为活化剂，H C C 作为捕收剂，H P 2 0 5 作为起泡 剂，通过“两次粗选、两次扫选、两次精选”闭路试验 工艺流程，可以获得铜精矿含铜1 8 ．1 4 ％、铜回收率 8 2 ．9 9 ％的选矿指标。 2 本文采用的工艺流程及其药剂制度，流程简 单、现象稳定，易于工业实施。对于同类型铜矿山的 开发利用具有重要的指导和借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 张文彬．氧化铜矿浮选研究与实践[ M ] ．长沙中南工业 大学出版社，1 9 9 2 ． [ 2 ] 温胜来．低品位氧化铜矿选矿技术综述[ J ] ．现代矿业， 2 0 1 0 2 5 7 6 9 ． [ 3 ] 胡熙庚．浮选理论与实践[ M ] ．长沙中南工业大学出版 社，1 9 9 1 ． [ 4 ] 高起鹏，宿静，秦贵杰．氧化铜矿硫化浮选几个问题 [ J ] ．有色矿冶，2 0 0 3 3 2 2 - 2 3 ，6 2 ． [ 5 ] 毛素荣，杨晓军．难选氧化铜矿的处理工艺与前景[ J ] ． 国外金属矿选矿，2 0 0 8 8 5 ．9 ． [ 6 ] 罗新民，田松鹤，刘忠荣．难选氧化铜矿浮选工艺研究 [ J ] ．湖南有色金属，2 0 0 3 ，1 9 4 1 2 1 4 ． [ 7 ] 王双才．氧化铜矿的处理工艺及其研究进展[ J ] ．矿产综 合利用，2 0 0 6 2 3 7 - 3 9 ． [ 8 ] 程瑛．复合药剂在氧化铜矿浮选中的研究[ J ] ．有色金 属设计，2 0 0 3 增刊1 1 0 1 1 0 3 ． 上接第7 页 [ 2 ] 张悦，林海，董颖博，等．白云鄂博地区尾矿中铁、 铌、稀土、萤石综合回收研究[ J ] ．稀有金属，2 0 1 6 ，2 8 4 2 8 3 - 2 9 2 ． [ 3 ] 张去非．白云鄂博矿床铌资源矿物学基本特征的分析 [ J ] ．有色金属，2 0 0 5 ，5 7 2 1 1 1 1 1 3 ． [ 4 ] 李春龙，李小钢，徐广尧．白云鄂博共伴生矿资源综合 利用技术开发与产业化[ J ] ．稀土，2 0 1 5 ，3 6 5 1 5 1 - 1 5 8 ． [ 5 ] 张波，刘承军，姜茂发．白云鄂博稀土铌铁复合矿提 铌工艺的研究[ A ] ．第七届 2 0 0 9 中国钢铁年会论文集 补集 [ c ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 9 9 1 4 ． [ 6 ] 张去非，穆晓东．白云鄂博东部接触带含铌白云岩矿物 组成及N b O ，赋存状态的研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 6 2 4 9 _ 5 2 ． [ 7 ] 陶克捷，杨主明，张培善．白云鄂博矿区稀土和铌矿物 赋存状态研究[ A ] ．中国稀土学会第四届学术年会论文 集[ c ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 0 2 3 - 2 6 ． [ 8 ] 郭财胜，李梅，柳召刚，等．白云鄂博稀土、铌资源综 合利用现状及新思路[ J ] ．稀土，2 0 1 4 ，3 5 1 9 6 - 1 0 0 ． [ 9 ] 徐广尧．包头铌资源综合利用关键技术研究[ A ] ．2 0 0 7 年中国稀土资源综合利用与环境保护研讨会论文集 [ c ] ．海口中国稀土学会地采选专业委员会，2 0 0 7 1 6 - 2 1 ． [ 1 0 ] 余永富．白云鄂博矿稀土、铌资源综合利用研究意义 重大[ J ] ．稀土信息，2 0 0 7 8 8 _ 9 ． [ 1 1 ] 姬俊梅．包头矿铌矿物的综合回收研究[ J ] ．矿业快 报，2 0 0 5 ，1 0 1 0 1 3 - 1 5 ． [ 1 2 ] 段建军，姜立峰．白云鄂博矿选铌的工艺研究[ J ] ．包 钢科技，2 0 0 9 ，3 5 2 8 - 3 1 ． [ 1 3 ] 张培善．白云鄂博超大型稀土- 铁- 铌矿床矿物学研究 [ J ] ．中国稀土学报，1 9 9 1 ，9 4 3 5 0 - 3 5 3 ． 万方数据