白云鄂博萤石型稀土-铁矿石工艺矿物学研究.pdf

1 4 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 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 2 0 ．0 6 ．0 0 3 白云鄂博萤石型稀土一铁矿石工艺矿物学研究 王维维，李二斗，金海龙，李 强， 包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国 内蒙古包头0 1 4 0 3 0 郭春雷 家重点实验室， 摘要针对白云鄂博矿铁、稀土精矿品位低，杂质含量高的问题。以萤石型稀土一铁矿石为研究对象，进行系统的工艺 矿物学研究。结果表明，矿石铁品位为1 6 ．9 2 ％，稀土R E O 品位为7 ．6 8 ％，F 含量为1 9 ．4 9 ％ 主要是萤石 ，铌可综合回收；铁 矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，稀土矿物以氟碳铈矿和独居石为主；磁铁矿多呈浸染状充填在萤石和氟碳铈矿粒问，与萤石、氟 碳铈矿共生，一7 4 ”m9 0 ％磨矿细度下单体解离度为8 4 ．1 3 ％；氟碳铈矿多呈不规则粒状集合体充填在萤石矿物中，部分与磁 铁矿紧密镶嵌，少数呈微细粒包裹于萤石矿物内部，嵌布粒度细，一4 3 “m 占9 6 ．3 9 ％；萤石大多以条带状或浸染状产出，部分 萤石以包裹体形式嵌布在稀土和铁矿物内部，或呈不规则状充填在各矿物颗粒间，是稀土和铁选别的重要影响因素。研究结 果为白云鄂博矿进一步提高稀土和铁精矿品位，改善工艺流程提供理论依据。 关键词白云鄂博；萤石型；铁；稀土；工艺矿物学 中图分类号T D9 1 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 2 0 0 6 0 0 1 4 0 5 S t u d yo nt h eT e c h n o l o g i c a lM i n e r a l o g yo fF l u o r i t eT y p eR E E F eO r e sf r o mB a y a nO b oM i n e W - A N GW e i w e i ，L 工E r d o u ，JI NH a i l o n g ，L 工Q i a n g ，G U 0C h u n l e i S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fB a y a nO b oR a r eE a r t hR e s o u r c eR e s e a r c h e sa n dC o m p r e h e n s i v eU t i l i z a t i o n ， B a o t o uR e s e a r c hI n s t i t u t e0fR a r eE a r t h s ，B a o t o u0 14 0 3 0 ，I n n e rM o n g l i a ，C h i n a A b s t r a c t A i m i n ga tt h ep r o b l e m so fl o w g r a d ei r o na n dr a r ee a r t hc o n c e n t r a t ea n dh i g hi m p u r i t y c o n t e n ti nt h eB a y a nO b om i n e ．T a k i n gf l u o r i t e t y p er a r ee a r t ht h o r i u mi r o no r ea st h er e s e a r c ho b je c t ，a s y s t e m a t i cp r o c e s sm i n e r a l o g i c a ls t u d yw a sc o n d u c t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a ti r o ng r a d ei s 16 ．9 2 ％，t h e R E Og r a d ei s7 ．6 8 ％．T h eFc o n t e n ti s1 9 ．4 9 ％ m a i n l yf l u o r i t e ，a n dn i o b i u mc a nb ec o m p r e h e n s i v e l y r e c o v e r e d ；t h ei r o nm i n e r a l sa r em a i n l ym a g n e t i t ea n dh e m a t i t e ，a n dt h er a r ee a r t hm i n e r a l sa r em a i n l y c o m p o s e do ff l u o r i t ea n dm o n a z i t e ．M a g n e t i t ei sm o s t l yf i l l e dw i t hf l u o r i t ea n df l u o r o c a r b o nc e r i t ep a r t i c l e si n t h ef o r mo fd i s s e m i n a t i o n ，c o - e x i s t i n gw i t hf l u o r i t ea n df l u o r o c a r b o nc e r i t e ，a n di tc a nb ed e c o m p o s e dw i t h - - 7 4 ；u m a t9 0 ％g r i n d i n gf i n e n e s s ．T h ed e g r e eo fs e p a r a t i o ni s8 4 ．13 ％，f l u o r o c a r b o nc e r i ai sm o s t l yf i l l e dw i t hf l u o r i t e m i n e r a l si ni r r e g u l a ra g g r e g a t e s ，p a r t l yi n l a i dw i t hm a g n e t i t e ，a n das m a l ln u m b e ro ff i n ep a r t i c l e sa r ew r a p p e d i n s i d et h ef l u o r i t em i n e r a l ，w i t haf i n eg r a i ns i z eo f - - 4 3p t ma c c o u n t i n gf o r9 6 ．3 9 ％．F l u o r i t ei sm o s t l yp r o d u c e di n t h ef o r mo fs t r i p so ri m p r e g n a t i o n s ，a n ds o m ef l u o r i t ei se m b e d d e di nt h ef o r mo fi n c l u s i o n si nt h er a r ee a r t ha n d i r o nm i n e r a l s ，o rf i l l e di na ni r r e g u l a rs h a p eb e t w e e nt h em i n e r a lp a r t i c l e s ．I m p o r t a n tf a c t o r sa f f e c t i n gi r o ne l e c t i o n ． T h er e s e a r c hr e s u l t sp r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rf u r t h e ri m p r o v i n gt h eg r a d eo fr a r ee a r t ha n di r o nc o n c e n t r a t ea n d i m p r o v i n gt h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s so fB a y a nO b om i n e ． K e yw o r d s B a y a nO h o ；f l u o r i t et y p e ；i r o n ；r a r ee a r t h ；t e c h n o l o g i c a lm i n e r a l o g y 近年来，随着我国科技不断进步，钢铁成为了现 代生活中广泛使用的材料‘1 | 。因此，国内铁矿石的 需求量也急剧增长Ⅲ。我国铁矿石资源储量虽大， 但矿石嵌布关系复杂、品位低，采选成本高，无法满 收稿日期2 0 2 0 0 3 0 2 基金项目内蒙古自然科学基金重大专项 2 0 1 9 Z D l l ；内蒙古自然科学基金 2 0 2 0 M 5 0 5 0 0 1 作者简介王维维 1 9 9 1 一 ，男，硕士，工程师，主要从事资源综合利用研究工作。 通信作者郭春雷 1 9 8 8 ，男，硕士，工程师，主要从事稀土资源开发与利用研究工作。 万方数据 2 0 2 0 年第6 期王维维等白云鄂博萤石型稀土一铁矿石工艺矿物学研究 1 5 足钢铁行业的需求，导致铁矿石对外依存度高[ z q ] 。 复杂难选低品位铁矿石的开发利用是目前研究的重 点方向[ 5 ] 。白云鄂博矿产资源储量大、种类多、品位 低。已查明铁矿石储量有1 4 ．6 8 亿t ；稀土矿储量为 1 ．8 0 亿t ；萤石矿的远景储量为1 ．3 0 亿t 。随着不 断的开采，白云鄂博高品位铁矿石日趋枯竭，致使入 选整体品位下降；同时由于白云鄂博矿“多、贫、细、 杂”的特征，给选矿、冶炼带来了极大的困难[ 6 ] 。针 对目前白云鄂博矿1 铁精矿品位低，杂质元素F 高 主要来源萤石 ；2 稀土精矿品位仅为5 0 ％左右，其 矿物纯度仅为7 0 ％，杂质含量高达3 0 ％，该部分杂 质在冶炼环节中去除难度较大的问题[ 7 。8 ] 。以萤石 型稀土一铁矿石为研究对象，对该矿石进行系统的工 艺矿物学研究，为白云鄂博矿合理利用提供依据。 1 矿石成分 1 ．1 矿石多组分分析 矿石多组分分析结果见表1 。表1 结果表明，矿 石中铁的含量为1 6 ．9 2 ％，稀土氧化物R E O 含量为 7 ．6 8 ％，N b 。O 。含量为0 ．0 8 ％，F 含量为1 9 ．4 9 ％， 是矿石中的主要有价元素；主要的脉石元素C a O 、 B a 0 和S i O 。的含量分别为3 ．6 2 ％、1 2 ．6 ％和 3 2 ．6 1 ％；有害元素主要为s 和P ，含量分别为 1 ．4 4 ％和1 ．4 2 ％；此外，放射性T h O 的含量 为0 ．0 2 4 ％。 表1矿石多元素分析结果 T a b l e1 M u l t i c o m p o n e n ta n a l y s i s r e s u l t so ft h eo r e ／％ 成分T F eR E ON b z 0 5 FN a z OK 2 0 M g O 含量 1 6 ．9 27 ．6 80 ．0 8 01 9 ．4 90 ．4 00 ．0 3 40 ．2 4 成分 C a OB a O S i 0 2T h 0 2S c 2 0 3 PS 含量3 2 ．2 85 ．2 48 ．8 80 ．0 2 40 ．0 0 331 ．4 21 ．4 4 1 ．2 矿物组成 矿石主要矿物组成及相对含量见表2 。 表2矿石的矿物组成及相对含量 T a b l e2M i n e r a lc o m p o s i t i o na n dt h e r e l a t i v ec o n t e n to ft h eo r e ／％ 矿物名称蛇纹石磷灰石金红石方解石白云石 含量0 ．0 8 5 ．2 10 ．0 51 ．3 70 ．6 3 该矿石由2 0 多种矿物组成。铁矿物主要是磁 铁矿和赤铁矿，分别占3 1 ．0 8 ％和1 ．1 2 ％，其中还包 含少量黄铁矿 o ．4 5 ％ 、钛铁矿 0 ．1 1 ％ 等；稀土矿 物以氟碳铈矿和独居石为主，分别为1 0 ．3 9 ％、 0 ．6 9o A ，其他稀土矿物为黄河矿 0 ．2 5 ％ 、易解石 o ．0 4 ％ 、黄绿石 o ．0 1 ％ 等；萤石占3 2 ．5 1 ％；脉石 矿物以硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐为主，重晶石、辉石、 磷灰石、闪石、白云石、方解石等约占1 5 ％。 1 ．3 铁的化学物相分析 铁的化学物相分析结果见表3 。 表3铁物相分析结果 T a b l e3I r o np h a s ea n a l y s i sr e s u l t sf ％ 表3 结果表明，矿石中氧化相铁以磁性铁为主， 其次为赤铁矿，占有率分别为7 5 ．1 3 ％和6 ．2 2 ％；其 次是硅酸铁，主要存在于钠闪石和钠辉石中，其分布 率为1 4 ．4 5 ％，菱铁矿分布率为3 ．0 8 ％，含有极少部 分铁以黄铁矿形式存在，占2 ．7 6 ％。依据矿石类型 划分标准，属于低品位原生磁铁矿石。 2 主要矿物嵌布关系 2 ．1 铁矿物 矿石中主要可利用的铁矿物为磁铁矿、赤铁矿。 铁矿物多以半自形至他形粒状变晶结构形式出现， 呈浸染状沿矿石条带分布或充填在各种矿物粒间 图l e 、图I c ，大多与萤石、氟碳铈矿共生。磁铁矿 根据其结晶粒度的大小分为细粒和粗粒两种形态。粗 粒磁铁矿多呈自形结构，颗粒尺寸一般分布在0 ．5 ～ 2 ．0m m ；细粒磁铁矿结晶程度较差，多以他型变晶 结构出现，粒度一般在0 ．0 4 ～o ．2m m 。赤铁矿大多 与萤石紧密共生，主要分布于萤石和白云石粒间，也 有呈细小包裹体分布于萤石中 图l a 。 2 ．2 稀土矿物 矿石中主要的稀土矿物是氟碳铈矿和独居石， 氟碳铈矿多呈圆粒状或者椭圆粒状，结晶粒度细小、 均匀，常以三种形式赋存不规则粒状集合体、条带 状集合体和包裹体。呈不规则粒状集合体充填在萤 石矿物中，部分与磁铁矿紧密镶嵌 图l e ，呈微细粒 包裹于萤石矿物内部 图l b ，只有极少部分以细粒 单体的形式存在。独居石多以单颗粒形式呈浸染 状，与萤石紧密共生，分布于萤石粒问或萤石与白云 石接触部位 图I f 。 万方数据 1 6 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 期 2 ．3萤石 主要以条带状和浸染状集合体产出，与稀土矿 物、铁矿物和白云石共生关系密切。在萤石型稀 土一铁矿石中主要的嵌布特征为萤石镶嵌在赤铁 矿边缘或包裹赤铁矿 图l a ；萤石与氟碳铈矿、磁 铁矿和白云石紧密共生，部分氟碳铈矿和磁铁矿被 萤石包裹 图1 b 和图1 d ；白云石呈浸染状沿裂隙 充填于萤石中。总之，萤石的嵌布关系复杂多变， 在稀土和铁的选别过程中需要重点考虑萤石的 影响。 图1主要矿物嵌布特征 F i g ．1 M a i nm i n e r a ld i s s e m i n a t i o nf e a t u r e s 3 主要矿物粒度分布 磨矿细度是影响选别指标的重要因素，主要矿 物的嵌布粒度对选择合适的磨矿细度有重要的理论 指导意义。采用自动矿物分析系统 M L A 测定该 矿石中磁铁矿、氟碳铈矿及独居石粒度，统计结果见 表4 。 矿石中磁铁矿主要分布在1 5 ～7 4 肚m ，分布率 为6 6 ．6 9 ％；粗粒级中的分布率较少，7 4 ～1 0 4 “m 和 1 0 4 肚m 仅占8 ．6 6 ％和2 ．1 9 ％；1 0 “m 以下占 1 3 ．0 4 ％，因此，矿石中大部分磁铁矿需磨矿至一7 4 ”m 才能单体解离，获得高品位的铁精矿。氟碳铈矿和 独居石的嵌布粒度细，一4 3 “m 分别占9 6 ．3 9 ％和 8 8 ．9 3 ％；在微细粒级别中的分布率也较高，一l O 肛m 分别占2 1 ．2 8 ％和3 7 ．1 6 ％。因此，需要更细的磨矿 细度才能单体解离。 万方数据 2 0 2 0 年第6 期王维维等白云鄂博萤石型稀土一铁矿石工艺矿物学研究 1 7 1 0 0 ．O O 9 9 ．4 9 6 ．3 9 5 2 ．2 1 3 5 ．0 9 2 1 ．2 8 4 主要矿物的解离特征 对一7 4 肚m 占9 0 ％磨矿细度 生产条件 下磁铁 矿、氟碳铈矿和独居石的单体解离度进行测定，结果 见表5 。从表5 可以看出，磁铁矿的单体解离度为 8 4 ．1 3 ％，与萤石和硅酸盐矿物的连生体为1 0 ．4 5 ％， 表5 T a b l e5 这也是目前铁精矿中F 超标的原因，要获得更高品 位的铁精矿，可通过铁精矿再磨一磁选或再磨一反 浮的工艺实现。氟碳铈矿和独居石的单体解离度仅 为7 3 ．6 5 ％和7 2 ．1 5 ％，与碳酸盐矿物主要是白云石 的连生体占7 ．0 4 ％和7 ．5 4 ％，可通过磁选尾矿进一 步磨矿选别获得更高品位的稀土精矿。 主要矿物的单体解离度 D i s s o c i a t i o nd e g r e eo fm a j o rm i n e r a l s／％ 5结论 1 矿石中铁品位为1 6 ．9 2 ％，稀土R E O 品位为 7 ．6 8 ％，N b 。O 。品位为0 ．0 8 ％，F 含量为1 9 ．4 9 ％， 是矿石中的主要有价元素；矿石中铁矿物以磁铁矿 和赤铁矿为主，含少量黄铁矿、钛铁矿等；稀土矿物 以氟碳铈矿和独居石为主；脉石矿物主要是重晶石、 辉石、磷灰石、白云石、方解石等。 2 磁铁矿呈浸染状沿矿石条带分布或充填在各 种矿物粒问，大多与萤石、氟碳铈矿共生。赤铁矿大 多与萤石紧密共生，主要分布于萤石和白云石粒间， 也有呈细小包裹体分布于萤石中。因此，选别高品 位铁矿石难度较大。 3 氟碳铈矿多呈不规则粒状集合体充填在萤石 矿物中，部分与磁铁矿紧密镶嵌，少数呈微细粒包裹 于萤石矿物内部。独居石多以单颗粒形式呈浸染 状，与萤石紧密共生，分布于萤石粒间或萤石与白云 石接触部位。 4 萤石多呈条带状，部分呈浸染状产出，与铁矿 物、稀土矿物等共生关系密切。此外，部分萤石以包裹 体形式嵌布在稀土和铁矿物内部，或呈不规则状充填在 各矿物颗粒间，是稀土和铁选别的重要影响因素。 5 磁铁矿主要分布在中粒级中，一7 4 肚m9 0 ％ 磨矿细度下单体解离度为8 4 ．1 3 ％；氟碳铈矿和独居 石的嵌布粒度细，一4 3 ／z m 分别占9 6 ．3 9 ％和 8 8 ．9 3 ％；在微细粒级别中的分布率也较高，单体解 离度仅为7 3 ．6 5 ％和7 2 ．1 5 ％。因此，获得高品位的 铁、稀土精矿需更高的磨矿细度使有用矿物单体 解离。 参考文献 [ 1 ] 朱磊，李强．我国低品位铁矿石资源研究利用现状[ J ] ． 包钢科技，2 0 1 4 ，4 0 6 7 6 8 0 ． Z H UL e i ，L IQ i a n g ．R e s e a r c ha n 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i t y ，2 0 1 7 ． Y A OD e n g l e i ．P r o c e s sm i n e r a l o g yo ft h eS o a l a l ai r o n E 7 ] 朱智慧，杨占峰，王其伟，等．白云鄂博稀土精矿工艺矿 o r e E J ] ．M o d e r nM i n i n g ，2 0 1 7 ，3 3 7 2 0 1 2 0 2 ． 物学研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 9 6 1 5 ，2 2 ． [ 5 3 杨大兵，李然，曹飞，等．白云鄂博西矿低品位铁矿石选Z H UZ h i h u i ，Y A N GZ h a n f e n g ，W A N GQ i w e i ，e ta 1 ． 矿试验[ J ] ．现代矿业，2 0 1 5 ，3 1 6 6 6 6 8 ． S t u d yo nt e c h n o l o g i c a lm i n e r a l o g yo fr a r ee a r t hc o n c e n t r a t e Y A N GD a b i n g ，L IR a n ，C A OF e i ，e ta 1 ．B e n e f i c i a t i o n i nB a y a nO b oE J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n g t e s to fl o wg r a d ei r o no r ei nB a y a nO b oM i n e [ J ] ． S e c t i o n ，2 0 1 9 6 15 ，2 2 ． M o d e r nM i n i n g ，2 0 1 5 ，3 1 6 6 6 6 8 ． [ 8 ] 黄小宾，杨占峰．白云鄂博深部稀土尾矿的工艺矿物 [ 6 ] 郑强．综合回收白云鄂博弱磁尾矿中铁、稀土、氟和磷学I - J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 9 4 6 - 8 ． 的研究E b ] ．沈阳东北大学，2 0 1 7 ．H U A N GX i a o b i n ，Y A N GZ h a n f e n g ．P r o c e s sm i n e r a l o g v Z H E N GQ i a n g ．S t u d i e sO Uc o m p r e h e n s i v er e c o v e r yo f o fr a r ee a r t ht a i l i n g si nt h ed e e pp a r to fB a y a nO b o E J ] ． i r o n ，r a r ee a r t h ，f l u o r i n ea n dp h o s p h o r u sf r o mB a y a n N o n f e r r o u sM e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n gS e c t i o n ，2 0 1 9 4 O b ow e a k l ym a g n e t i ct a i l i n g s [ D ] ．S h e n y a n g N o r t h e a s t e r n 6 - 8 ． 上接第1 3 页 [ 1 3 ] 赵义，彭会清，周新军，等．江西某低品位白钨矿选矿试[ 1 5 ] 狄家莲，陈荣，范志坚，等．湖南某白钨矿选矿工艺流程 验研究口] ．中国钨业，2 0 1 5 ，3 0 2 2 6 3 0 ． Z H A OY i ，P E N GH u i q i n g ，Z H O UX i n j u n ，e ta 1 ． E x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho nb e n e f i c i a t i o no fal o w - g r a d e s c h e e l i t ei nJ i a n g x i V J ] ．C h i n aT u n g s t e nI n d u s t r y ，2 0 1 5 ， 3 0 2 2 6 3 0 ． [ 1 4 ] 韦华祖，郭玉武．湖南某碳酸岩型白钨矿选矿工艺研究[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，2 0 1 8 3 5 25 6 ． W E IH u a z u ，G U OY u w u ．F l o t a t i o nt e c h n o l o g yi n a c a r b o n a t e t y p es c h e e l i t eo r ef r o mH u n a n [ J ] ．N o n f e r r o u s M e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n gS e c t i o n ，2 0 1 8 3 5 2 5 6 ． 优化试验[ J ] ．现代矿业，2 0 1 3 ，2 9 7 1 1 4 1 1 5 ，1 3 9 ． D IJ i a l i a n ，C H E NR o n g ，F A NZ h i j i a n ，e ta 1 ．B e n e f i c i a t i o n p r e c e s so p t i m i z a t i o no nas c h e e l i t eo fH u n a n [ J ] ．M o d e r n M i n i n g ，2 0 1 3 ，2 9 7 1 1 4 1 1 5 ，1 3 9 ． [ - 1 6 ] 郭玉武，魏党生，叶从新，等．江西某白钨矿选矿工艺研 究[ J ] ．金属矿山，2 0 1 4 1 0 6 9 7 5 ． G U OY u w u ，W E ID a n g s h e n g ，Y E C o n g x i n ，e ta 1 ． R e s e a r c ho nm i n e r a l p r o c e s s i n gt e c h n o l o g y o fa s c h e e l i t eo r ef r o mJ i a n g x i [ J ] ．M e t a lM i n e ，2 0 1 4 1 0 6 9 7 5 ． 万方数据