资源描述:
d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 6 7 l 一9 4 9 2 .2 0 2 1 .0 1 .0 0 3 白云鄂博稀上精矿镨钕配分变化规律研究 郭春雷,侯少春,王维维 白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室,内蒙古包头0 1 4 0 3 0 摘 要针对白云鄂博稀十精矿镨、钕配分合量降低的问题,采用配分分析、粒度分析、物相分析、矿物组成分析研究了 稀十十分选流程中镨、钕配分合量的变化规律。结果表叫稀十精矿中镨、钕配分合量为l9 .5 9 %,相对人选给矿 强磁尾矿 降 低了l 1 8 个百分点;随着矿物粒度的减小,R E F 分布率逐渐降低,镨、钕配分合量与粒度分析结果相矛盾;相对入选给矿 强磁尾矿 稀土精矿中氟碳铈矿与独居右矿物含量比值增加了o .4 l ,稀选尾矿降低了o .5 0 ;由于氟碳铈矿镨、钕配分合蕈低 于独居石,故镨、钕配分合量在稀土精矿中降低,在稀选尾矿中升高。该研究对白云鄂博矿稀土元素的回收利用具有一定的 指导意义。 关键词白云鄂博;稀土精矿;镨钕配分 中图分类号T D 9 5 5 文献标志码A文章编号16 7 l9 1 9 2 2 0 2 1 o l0 0 1 Ⅱ0 7 S t u d yo nt h eV a r i a t i o no fP r a s e o d y m i u m N e o d y m i u mD i s t r i b u t i o n i nB a i y a nO b oR a r eE a r t hC o n c e n t r a t e GL 7 0C “”Z P i ,H US 矗以o c 厶“”,W _ A N GW e 叫P i t S t u t eK e yI 。u b o r H t O r yt } fB 江iy u n b t R “r eE ∞r t hR e s o u r c eR es e n r c hes n } l d C 7 n p r e h e H s i u eU t t l t z n t i n ,B n t ’u0 1 4 0 3 0 ,l n n e rM o ≯l g l i a ,C h i n n A b s t r a c t A i m i n ga tt h ep r o b l e mo ft h ec o m b i n e da m o u n td e c r e a s eo fp r a s e o d y m i u ma n dn e o d v m i u m d i s t r ib u t i o ni nB a i y a n b or a r ee a r t hc o n c c n t r a t e , t h ev a r i a t i o nr u l e si nt h er a r ec a r t hs o r t i n gp r o c c s sw c r e s t u d i e du s i n gd i s t r i b u t i o na n a l y s i s ,p a r t i c l es i z ea n a l y s i s , p h a s ea n a l y s i sa n dm i n e r a lc o m p o s i t i 。na n a l v s i s . T h cr e s u l t ss h o wt h a tt h cc o m b i n c da m o u n to fp r a s c o d y m i u ma n dn e o d y m i u md i s t r i b u t i o ni nt h cr a r cc a r t h c 。n c e n t r a t ei s1 9 .5 9 %,w h i c hi s1 .1 8p o i n t p e r c e n t a g el o w e rt h a nt h a t 。ft h ef e e do r e s t r 。n gm a g n e t i c t a i l i n g s . A st h cm i n e r a lp a r t i c l cs i z ed c c r e a s e s ,t h eR E 一Fd i s t r i b u t i o nr a t eg r a d u a l l yd e c r c a s c s ,a n dt h e c 。m b m e da m o u n to fp r a s e o d y m i u ma n dn e o d y m i u md i s t r i b u t i o ni si nc o n t r a d i c t i o nw i t ht h er e s u l to f 陇l r t i c l e s i z ca n a I y s i s . C o m p a r c dw i t ht h cf e c d 。r e s t r o n gm a g n e t i ct a i l i n g s ,t h cr a t i oo fb a s t n a c s i t ct om o n a z i t e m l n e r a lc o n t e n t1 nt h er a r ee a r t hc o n c e n t r a t ei n c r e a s e sb y0 .4 1 ,w h i l et h er a t i o 。fr a r ee a r t hs o r t i n gt a i l i n g s d e c r c a s e sb y0 5 0 .A st h cc o m b i n c da m o u n to fp r a s e o d y m i u ma n dn e o d y m i u m d i s t r i b u t i o no fb a s t n a c s i t ca r e l 。w e rt h a nm o n a z i t e ,s 。 t h a ta r er e d u c e di nr a r ee a r t hc o n c e n t r a t e sa n di n c r e a s e di n r a r ee a r t hs o r t i n g t a i l i n g s .T h i sr e s e a r c hh a sc e r t a i ng u i d i n gs i g n i f i c a n c cf o rt h cr c c o v c r ya n du t i l i z a t i o no fr a r cc a r t hc l e m c n t s i nt h eB a i y a n 、 b 。o r e . K e yw o r d s B a i y a n b o ;r a r ee a r t hc o n c e n t r a t e ;p r a s e o d y m i u mn e o d v m i u md i s t r i b u l i o n 稀土元素包括位于元素周期表中第6 周期原子 序号为5 7 ~7 1 的镧系元素以及钪和钇共1 7 种元 素。根据稀土硫酸盐溶解度的差异,可分为轻稀土 I 。a 、C e 、P r 、N d 、中稀土 S m 、E u 、G d 、T b 、D y 和重 稀土 H 。、E r 、T m 、Y b 、I 。u 、Y 三组‘⋯。稀土配分通 常指除P m 和S c 以外的1 5 种稀土元素各自氧化物 的百分含量‘2 。由于各稀土元素在地壳中的富集程 度不同,且其用途和T 农业需求相差很大,例如随着 我国稀土永磁材料的快速增长,P r 、N d 、D y 、T b 等元 素资源紧缺,而高丰度的L a 、C e 、Y 等元素大量积 收稿日期2 0 2 00 2 一1 4 作者简介郭春雷 19 8 8 ,男.内蒙古包头市人,工程师,主要从事复杂矿产资源的高效利用研究。 万方数据 2 0 2 1 年第1 期郭春雷等白云鄂博稀土精矿镨钕配分变化规律研究 1 5 压[ 3 ⋯,研究稀土元素配分有助于对稀土矿床进行工 业评价。 由于稀土元素之间性质的差异及化学组成和晶 体结构的不同,各稀土矿物配分也有所不同,例如白 云鄂博主矿萤石型铁矿石巾氟碳铈矿的稀土配分 为C e5 2 .3 7 %,I .a2 7 .3 9 %,N d1 4 .2 1 %,P r5 .2 6 , E u1 .1 5 %,S m0 .0 l %;独居石的稀土配分为 C e5 2 .2 6 %,I 。a2 2 .0 8 %,N d1 8 .0 5 %,P r6 .0 0 %, E u1 .4 7 %,S mo .2 5 %”j 。端元矿物的发现,例如 硅铍钇矿硅铍铈矿、铈钨华钇钨华、氟碳铈矿氟碳 钇矿等,使人们改变了对∑C e 和∑Y 存矿物巾置换 限度的认识,表明大多数矿物都可以是任意配分型。 但不同类型的稀土矿床具有不同的配分类型,例如 矿物型稀土矿配分强选择轻稀土,而风化壳淋积型 稀土矿配分强选择巾重稀土,还存在铈亏效应、富铕 效应、分馏效应、轧断效应[ _ 1 。。] 。另一方面,同种类型不 同地区的稀土矿也具有不同的稀土配分,如信丰稀土 矿是典型的中钇富铕型稀土矿;龙南稀土矿是富钇型 重稀土矿;寻乌稀土矿是低钇富铕型稀土矿[ 1 1 I 。 白云鄂博矿属于铁、稀土、铌等多金属共 伴 生 特大型矿床,稀土储量约占我国总储量的8 0 %以上, 主要的稀土矿物为氟碳铈矿和独居石,在不同的矿 化阶段,不同矿段、不同矿石类型巾稀土矿物的组 合、产状具有不同的特点_ l ⋯。目前,选矿厂采用的选 铁工艺流程为两段连续磨矿弱磁强磁再 磨反浮选;选稀土T 艺流程为强磁尾矿两步一 粗二精选。2 0 1 7 年以来,选铁工艺进行了改造升级, 磨矿粒度变细,冶炼公司反映稀土精矿配分中镨、钕 合量偏低,平均在1 9 .O O %左右 改造升级以前,镨、 钕合量平均在2 0 .5 0 %以上 。因此,本文通过配分 分析、粒度分析、物相分析、矿物组成分析等手段,系 统考察了稀土分选流程中镨、钕配分的变化规律。 1试样制备与研究方法 1 .1 试样制备 本研究试样分为两部分,一部分取白白云鄂博 宝山选厂,分为原矿、强磁尾矿、铁精矿、稀土精矿和 稀选尾矿共五种;原矿取白二次旋流器溢流,强磁尾 矿取自立环高梯度强磁选机尾矿,铁精矿取自铁反 浮选精矿皮带,稀土精矿取白稀土精矿皮带,稀选尾 矿取白二步稀土浮选尾矿;每一种矿样共1 2 批次, 经过滤、烘干、混匀、缩分和制样后送检;另一部分为 稀土精矿 R E 5 0 % 在实验室进行氟碳铈矿和独 居石矿物分离时获得的氟碳铈矿精矿和独居石 精矿。 1 .2 研究方法 1 .2 .1 配分分析 试样经过氧化钠熔融后,用水提取,稀土元素形 成氢氧化物沉淀,加三乙醇胺掩蔽铁、铝,加E G T A 络 合钙、钡,过滤,稀土元素氢氧化物沉淀溶于2m 0 1 /I 。 盐酸,经强酸性阳离子交换树脂分离富集后,再用 3 .5m 0 1 /I 。盐酸洗提,洗提液蒸发定容后,用电感耦 合等离子体发射光谱仪 I C P E S 快速测定15 个 稀土氧化物含量。 1 .2 .2 粒度分析 采用湿式筛分法,先准备若干个大盆,盆巾盛适 量的水,水面一般应淹没筛面高出一定量,将筛子放 人盆巾,再把物料倒人筛子 泰勒标准套筛 ,将筛子 在水中来同抖动,让物料通过筛面,一定时问后再将 筛子放入另一盆巾,继续筛分,直到最后筛分的盆巾 基本没有物料颗粒 或水较清澈 为止,最终将筛上 和盆内产品分别过滤、烘干和制样后送检。 1 .2 .3 物相分析 将样品存8 0 0 ℃高温炉巾灼烧6 0m i n ,冷却后 移入烧杯中,加入盐酸和过氧化氢,在沸水浴中浸取 6 0m i n ,并搅拌2 ~3 次,经过滤洗涤后,滤液加热蒸 发至近干,测定氟碳酸盐稀土含量;将滤渣和滤纸经 灰化灼烧后移人烧杯巾,加入高氯酸微沸加热2 0 血n , 冷却后加水煮沸,经过滤洗涤后,测定滤液中独居石 稀土含量。 1 .2 .4 矿物组成分析 利用自动矿物分析软件A M I C S ,通过场发射扫 描电子显微镜Z E I S SS i g m a5 0 0 的背景散射图像差 异将不同种类矿物自动分解成若干分析区域并统计 相应面积,再利用能谱仪B R u K E Rx F l a s h6 16 0 的 点扫描功能采集每一分析区域的能谱图和数据,自 动与软件的标准库中矿物的能谱图和数据进行比 对,进而确定矿物种类,同时依据分析区域面积和相 应矿物密度,计算矿物的百分含量。 2结果与分析 2 .1 配分分析 白云鄂博矿成因复杂,不同类型矿石性质多变, 随着开采深度的增加,矿物性质波动变化较大;同时 为研究白云鄂博矿稀土分选过程中镨、钕配分的变 化规律,进行了配分分析,结果见表1 。 万方数据 表l 试样稀土配分分析 7 r a b l e1 R a r ee a r t hd i s t r i b u t i o na n a l v s i s 。fs a m p l e /% 名称R E Y 2 。I .a 2 。 、e 2 3 P 地 3N d 2 。s m 2 。E u , l 原矿6 .3 5 .4 52 j .6 5 .8 85 . 716 .2 6 1 .2 6O .1 0 强磁尾矿l O .1 3O .4 32 6 .1 75 0 .6 9 5 .0 9l5 .6 81 .1 9 O .2 l 铁精矿O .j 6O .9 92 1 .j 55 0 .0 2 6 .1 216 .5 81 .7 0 O .1 0 稀土精矿 5 3 .1 1 o .2 42 7 .2 75 1 .0 3 4 .9 314 .6 61 .0 6o .2 0 稀选尾矿 4 .2 8 O .6 825 .6 45 0 .5 35 .17 l5 .9 81 .2 9O .2 0 原矿 0 3 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 强磁尾矿 .3 2 .1 .1 O .1 .1 0 .1 .1 .1 铁精矿 o .5 6 o .1 0 o .1 0 o .1 0 o .1 0 o .1 0 o .1 0 o .1 0 稀土精矿 o .3 6 o .1 0 o .1 0 o .1 0 o .1 0 o .1 0 o .1 0 o .1 0 稀选尾矿 o .2 5 o .1o o .1 0 o .1o o .1o o .1o o .1o o .1o 由表1 可知,原矿、强磁尾矿、铁精矿、稀土精矿、 稀选尾矿中稀土R E 含量分别为6 .3 5 %、1 0 .1 3 %、 o .5 6 %、5 3 .1 1 %、4 .2 8 %,镨、钕配分合量分别为 2 1 .3 3 %、2 0 .7 7 %、2 2 .7 0 %、1 9 .5 9 %、2 1 .1 5 %,相对 原矿,强磁尾矿镨、钕配分合量降低了o .5 6 个百分点, 而铁精矿升高了1 .3 7 个百分点。在稀土分选流程中, 相对入选给矿 强磁尾矿 ,稀土精矿镨、钕配分合量降 低了1 .1 8 个百分点,与下游冶炼企业反映情况基本吻 合;而稀选尾矿镨、钕配分合量升高了o .3 8 个百分点。 为查清稀土精矿配分中镨、钕含量降低的原因, 对稀土精矿 R E 5 0 % 分离的氟碳铈和独居石精 矿进行了配分分析,结果见表2 。 表2 氟碳铈和独居石精矿配分分析 T a b l e2 D i s t r i b u t i o na n a l y s i so fb a s t n a c s i t ca n dm o n a z i t cc o n c c n t r a t c /% 独居石5 5 .5 4O .2 42 4 .4 1j 1 .12 j .3 916 .7 7] .2 4 .z 2 独居石 O .3 9 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 由表2 可知,氟碳铈精矿中稀土R E 含量为密“15 ,故相对原矿而言,铁精矿中镨、钕配分合量 6 5 .4 6 %,配分中镨、钕合量为1 9 .5 3 %;独居石精矿 升高,强磁尾矿降低。 中稀土R E 含量为5 5 .5 4 %,配分中镨、钕合量为2 .2 粒度分析 2 2 .1 6 %。可见,独居石精矿中镨、钕配分合量高于 为查明稀土镨、钕配分随粒度的变化规律,对原 氟碳铈精矿,与文献数据一致u3 。由于独居石比氟 矿及稀土分选流程的试样进行了粒度分析,结果见 碳铈矿嵌布粒度细,且与铁矿物的结合关系紧表3 ~6 。 表3 原矿粒度配分分析 T a b l e3 P a r t i c l es i z ed i s l r i b u t i o na n a l v s i so fr a wo r e /% 7 4 5 39 .j 4 .4 4 .6 82 4 .O 5 0 .9 15 .3 916 .7 9 1 .35 .2 2 5 3 4 58 .6 4 .7 .6 32 4 .3 4 5 .9 35 .j 616 .4 71 .3 3 .19 4 5 3 76 .9 05 .19 0 .7 42 5 .0 65 0 .5 15 .4 8 16 .2 11 .2 6 .19 3 7 3 07 .O o5 .5 0O .5 82 5 .3 l 5 0 .9 45 .1 81 5 .9 71 .2 2 O .2 0 3 05 2 .8 07 .8 2 O .5 92 4 .0 75 1 .2 l 5 .0 91 6 .0 21 .2 7O .2 3 7 4 5 39 .5 0O .4 8 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 j 3 4 j8 .6 0O .4 2 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 4 5 3 76 .9 0 .4 4 .1 .1 .1 .1 .1 .1 0 .1 3 7 3 7 . .4 2 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 万方数据 2 0 2 1 年第1 期郭春雷等白云鄂博稀土精矿镨钕配分变化规律研究 1 7 7 4 7 4 5 3 5 3 4 5 4 5 3 7 3 7 3 0 3 0 1 8 .2 4 l O .4 3 9 .3 9 7 .6 7 8 .8 3 45 .4 4 O .15 O .2 3 O .2 9 O .2 4 O .2 3 O .2 8 .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 0 .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 0 .1 0 0 .1 0 0 .1 0 0 .1 0 0 .1 0 0 .1 0 O .1 0 0 .1 0 0 .1 0 0 .1 0 0 .1 0 0 .1 0 O .1 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 O .1 0 合计 l O O .o 万方数据 .1 8 . 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第1 期 由表3 ~6 可知,原矿主要分布在 7 4 弘m 、一3 0 弘m 粒级中,产率分别为15 .3 0 %、5 2 .8 0 %,而在所有的 粒级巾,随着粒度的减小,镨、钕配分合量逐渐下降; 强磁尾矿主要分布在 7 4 肛m 、3 0 弘m 粒级中,产 率分别为1 3 .7 4 %、5 8 .1 0 %,在 3 0 肛m 粒级巾,随 着粒度的减小,镨、钕配分合量逐渐降低,而在 一3 0 肚m 粒级巾则相反;稀土精矿主要分布在一3 0 弘m 粒级中,产率为8 0 .0 9 %,随着粒度的减小,镨、钕配 分和变化规律与强磁尾矿相同;稀选尾矿主要分布 在 7 4 “m 、3 0 肚m 粒级中,产率分别为18 .2 4 %、 4 5 .4 4 %,随着粒度的减小,镨、钕配分合量变化规律 不明显。通过粒级分布的产率和配分计算,原矿、强 磁尾矿、稀土精矿、稀选尾矿的镨、钕配分之和为 2 1 .5 4 %、2 0 .3 9 %、19 .6 3 %、2 1 .4 8 %,与配分分析结 果相吻合。 2 .3 物相分析 为查明稀土R E 在矿石巾以何种矿物形式存 在及其含量,对原矿及稀土分选流程的试样进行了 化学物相分析,结果见表7 ~1 0 。 表7原矿稀土化学物相分析 T a b l e7 C h c m i c a lp h a s ca n a l y s i so f r a r ee a r t hi nr a wo r e/% 注R E F “和R E P ”分别表示以氟碳酸盐和独居石形式存在的稀 土R E 含量,凶氟碳酸盐稀土矿物主要为氟碳铈矿,其他的可忽略 不计,故R E F 可代表以氟碳铈矿形式存在的稀土R E 含量, 下同。 表8强磁尾矿稀土化学物相分析 T a b l c8C h c m i c a lp h a s ca n a l y s i so f r a r ee a r t hi ns t r o n gm a g n e t i ct a i l i n g s/% 表9稀土精矿稀土化学物相分析 T a b l e9C h e m i c a lp h a s ea n a l y s i so fr a r e e a r t hi nr a r ee a r t hc o n c e n t r a t e/% 由表7 ~l o 可知,随着粒度的减小,各试样中 R E _ F 分布率逐渐降低。因此,在矿物的细粒级中, 镨、钕配分合量应大于粗粒级,但粒度分析结果却与之 相矛盾,主要原因在于粒度并非直接影响稀土精矿配分 的变化,而是改变了稀土矿物的浮选过程,例如粒度可 能影响了氟碳铈矿和独居石矿物的相对可浮性⋯J ,导 致稀土精矿、稀选尾矿中两者分配的比例发生变化。 2 .4 矿物组成分析 由于物相与粒度分析结果相矛盾,为确定原矿 及稀土分选流程试样中氟碳铈矿和独居石矿物的相 对含量,进行了矿物组成分析,结果见表l l ~1 4 。 由表1 1 ~1 4 可知,不同矿样的矿物组成变化显 著。原矿中氟碳铈矿、独居石矿物含量分别为 3 .o o %、1 .9 8 %,比值为1 .5 2 ,两者变化比例为7 3 ~ 6 4 ”。在稀土分选流程中,强磁尾矿中氟碳铈矿、 独居石矿物含量分别为6 .2 9 %、3 .4 8 %,比值为1 .8 1 , 相对原矿增加了o .2 9 ;稀土精矿中氟碳铈矿、独居石 矿物含量分别为5 4 .7 8 %、2 4 .6 4 %,比值为2 .2 2 ,相对 入选给矿 强磁尾矿 增加了o .4 l ;稀选尾矿中氟碳铈 矿、独居石矿物含量分别为3 .3 8 %、2 .6 0 %,比值为 1 .3 0 ,相对入选给矿 强磁尾矿 降低了o .5 0 ;由于氟 碳铈矿镨、钕配分合量低于独居石,故镨、钕配分合量 在稀土精矿中降低,在稀选尾矿中升高;若为了保证 镨、钕元素的回收,则应提高独居石矿物的回收率。 万方数据 2 0 2 1 年第1 期郭春雷等白云鄂博稀土精矿镨钕配分变化规律研究 1 9 含量 o .0 3O .0 4o .0 4o .2 42 .2 4 4 .4 66 .8 27 .3 8 3结论 1 白云鄂博矿原矿、强磁尾矿、铁精矿、稀土精 矿、稀选尾矿中镨、钕配分合量分别为2 1 .3 3 %、 2 0 .7 7 %、2 2 .7 0 %、1 9 .5 9 %、2 1 .1 5 %,相对原矿,强 磁尾矿镨、钕配分合量降低了o .5 6 个百分点,铁精 矿升高了1 .3 7 个百分点;相对人选给矿 强磁尾 矿 ,稀土精矿镨、钕配分合量降低了1 .1 8 个百分 点,稀选尾矿升高了o .3 8 个百分点。 2 随着矿物粒度的减小,R E F 分布率逐渐降 低,但镨、钕配分合量与粒度分析结果相矛盾.原因 在于粒度并非直接改变稀土精矿配分,影响了稀土 矿物的浮选过程。 3 在稀土分选流程中,入选给矿 强磁尾矿 、稀 土精矿、稀选尾矿巾氟碳铈矿与独居石矿物含量比 值分别为1 .8 1 、2 .2 2 、1 .3 0 ;由于氟碳铈矿镨、钕配分 合量低于独居石,故镨、钕配分合量在稀土精矿中降 低,在稀选尾矿中升高;若为了保证镨、钕元素的回 收,则应提高独居石矿物的回收率。 参考文献 [ 1 ]张臻悦,何正艳,徐志高,等.中国稀土矿配分特征[ J ] .稀 十.2 0 ] 6 .3 7 ] ] 2 11 2 7 . 万方数据 .2 0 . 有色金属 选矿部分 2 0 2 1 年第1 期 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Z H A N GZ h e n y u e ,H EZ h e n g y a n ,X UZ h i g a o ,e ta 1 . 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