细晶石为主的钽铌矿石工艺矿物学及可选性研究.pdf

Q 鱼生箜i 塑一 有色金属 选矿部分．1 ． 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 6 ．0 5 ．0 0 1 细晶石为主的钽铌矿石工艺矿物学及可选性研究 卢烁十，陈经华 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 2 8 摘 要矿石为钽、铌稀有金属矿石．并伴生有锂、铍、铷、铯等多种稀有金属。原矿品位为T 。，o 。o ．0 1 7 ％．N b ，o 。 0 0 0 76 ％。钽、铌主要呈独立矿物细晶石的形式存在，其次以铌钽锰矿形式存在。确定了阶段磨矿、阶段分级摇床粗选一磁 选脱除铁屑和强磁性矿物的钽、铌选矿工艺流程，获得了 T a ，N b 2 0 5 品位3 7 ．3 0 ％，钽铌总回收率4 3 ．3 l ％的钽铌精矿，其中 钽铌品位以及杂质含量均符合我国钽铌精矿质量标准的要求。 关键词细晶石；钽铌选矿；工艺矿物学；可选性研究 中图分类号T D 9 1 2 ；T D 9 1 3 ；T D 9 5 5文献标志码A文章编号1 6 7 l - 9 4 9 2 2 0 1 6 0 5 删l 舶 S t I l d yo nP r o c e s sM i n e r a l o g ya n dM i n e r a lP r o c e s s i n go fT a n t a I 岫．I l i o b i u m O r eM a i l l l ya sM i c r o l i t e L Us h u o s h t ．C H E NJ i 孔h ∞ ＆口把K 砂k 6 0 m 幻可矿胁脱r o fP r D c 哪i 昭 i e M e 伽d 死如加f 9 ∥，眈承昭G e 聊r 口Z 月邯e n m hm s 吼眦e0 厂 删n i ，峪口n d 讹￡口耽r g ，，B e 彬增J D 2 6 2 8 ，傩i 胞 A b s t r a c t T h eo r ei sak i n do ft a n t a l u m n i o b i u m ．b e a r i n gr a r em e t a lo r e ，a n da c c o m p a n i e dw i t hv a r i o u sr a r e m e t a l ss u c ha sl i t h i u m ，b e r y l l i u m ，m b i d i u m ，c a e s i u ma n de t c ． T h eg r a d eo f7 r a 20 5i nt h i so r ei s0 ．0 l7 ％。a n d N b 20 5i s 0 ．0 0 76 ％．T a n t a l u ma n dn i o b i u m m a i n l y e x i s t i n d e p e n d e n t l y a s m i c m l i t e ， a n d s e c o n d l y a s m a n g a n o t 印i o l i t e ． T h em i n e m l p r o c e s s i n g n o w s h e e t “s t a g e扣n d i n g ， s t a g e c l a s s i 6 c a t i o nf 0 1 l o w e d b y t a b l e c o n c e n t r a t o rr o u g h i n g 。r e m o V i n gs c r a pi r o na n ds t r o n g l ym a g n e t i cm i n e r a l sb ym a g n e t i cs e p a r a “o n “ w a su s e d ，a n dt h e t a n t a J u m n i o b i u mc o n c e n t r a t ew a so b t a i n e d ，i nw h i c ht h eg m d eo f T a ，N b 2 0 5i s3 7 ．3 0 ％w i t ht h et o t a lr e c o v e r i e s o ft a n t a l u ma n dn i o b i u mw e r e4 3 ．31 ％．T h eg r a d ea n di m p u r i t yc o n t e n t so ft h i st a n t a l u m ．n i o b i u mc o n c e n t r a t ea c I o r d w i t ht h eq u a l i t ys t a n d a r do fC h i n a ． K e yw o r d s m i c m l i t e ；m i n e r a lp r o c e s s i n go ft a n t a l u m - n i o b i u mo r e ；p m c e s sm i n e r a l o g y ；m i n e m lp r o c e s s i n g 钽铌是重要的稀有金属元素，但钽铌矿矿物组 成复杂，分选困难，常常需要采用重选、磁选、浮选、 电选、化学处理等方法单独或联合处理才能获得精 矿。工业上用于获得钽铌的矿物有钽铁矿、铌铁矿、 细晶石、黄绿石、钛铁金红石、钛铌钙铈矿等，其中以 对铌钽铁矿等矿石的研究居多，对细晶石选矿的研 究鲜有报道L l 引。内蒙古某稀有金属矿床中钽铌主 要以独立矿物细晶石 C a ，N a T a ，N b O 。 O H ， F 的形式存在，具有组成复杂、伴生紧密、粒度嵌布 不均等特点。为科学有效开发该矿床，对矿石开展 了工艺矿物学研究，并针对钽铌矿物的回收进行了 可选性研究。 钽铌矿物中有价矿物的密度较大 一般在 4 ∥c m 3 ，因此选矿以重选法居多，阶段磨矿、阶段 选别是钽铌矿重选的主体流程∞1 。 1 矿石工艺矿物学研究 1 ．1 矿石化学成分 矿石为钽、铌稀有金属矿石，并伴生有锂、铍、 铷、铯等多种稀有金属。主要回收金属元素钽、铌主 要呈独立矿物细晶石的形式存在，其次以铌钽锰矿 形式存在；矿石中其它矿物主要为锂云母、锂白云 母、钠长石、钾长石、石英，含量达8 0 ％以上。原矿多 元素分析结果见表1 。钽、铌化学物相分析结果见表 收稿日期2 0 1 6 舶．1 3修回日期2 0 1 6 J 0 7 ．1 9 作者简介卢烁十 1 9 8 0 ，男，河南商丘人，博士，高级工程师，主要从事有色金属矿物加工技术研究方面的工作。 万方数据 ．2 堕垒全墨 堡芏璺坌21 Q 生箜 塑 2 和表3 。 表l 原矿多元素分析结果 T a b l e1M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so f1 1 l n o f _ m i n eo r e ／％ 否虿 o ．0 1 7o ．0 0 7 6o ．9 l o ．3 5o ．0 3 8o ．0 1 2 7 l 二丝 竺 竺 垂童翌兰竺 竺 里生坚 。璺． 一兰L 含量 4 ．“ o ．0 3 5o ．0 5 5o ．2 6o ．0 8 8 o ．壁 ．壁塑 丝 垄竺竺 表2钽物相分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l t so ft a n t a l u mp h a s e ／％ 表3铌物相分析结果 T a b l e3 A n a l y s i sr e s u l t so fn i o b i u mp h a s e ／％ 由表2 、表3 可知，钽、铌主要分布于细晶石中， 表4 ‘r a b l e4 其次以铌钽锰矿系列矿物形式存在。 1 ．2 矿石矿物组成及主要矿物嵌布特征 1 ．2 ．1 矿石主要矿物组成 矿石中钽、铌矿物主要为细晶石，其次为铌钽锰 矿，锂矿物主要为锂云母、锂白云母或含锂白云母， 铍矿物主要为绿柱石，其次为微量硅铍石；未见铷、 铯的独立矿物。硅酸盐矿物中长石含量最高，其次 为石英、云母、黄玉，另外还有少量高岭石、绿泥石、 萤石等。其它密度较大的矿物还有磁铁矿、黄铁矿、 独居石、自然铋、锆石、黑钨矿、锡石等。 矿石中的矿物组成及其相对含量见表4 。 矿石的矿物组成及其相对含量 M i n e m lc o m p o s i t i o na n dr e l a t i v ea m o u n to fr a wo r e ／％ 1 ．2 ．2 主要矿物嵌布特征 1 细晶石 细晶石是矿石中主要的钽铌矿物，其嵌布粒度 一般为1 0 1 4 7 斗m 。主要呈粒状嵌布于长石、云 母、石英矿物粒间、裂隙或包裹于其中，如图l 。大部 分细晶石以中、细粒为主产出，与长石的共生关系较 为密切，与其它矿物的接触边界一般较为规整，在磨 矿时易于单体解离，但要防止其过粉碎；少部分细晶 石呈粗粒产出，磨矿时易单体解离，重选时也易于回 收；另有部分细晶石呈微细粒产出，大多包裹于长 石、云母或石英中，磨矿时不易单体解离，重选时较 难富集于重选精矿中，是影响钽、铌回收的主要因素 之一。 细晶石的x 一射线能谱分析结果表明，矿物平均 含T a 2 0 s 6 1 ．0 0 ％，N b 2 0 s1 6 ．6 2 ％，C a O9 ．9 7 ％，N a 2 0 3 ．7 3 ％，F3 ．9 l ％，部分还含有一定量的B i O ，、 T i o ，、u 0 ，等组分，可归为铋细晶石和铀细晶石。 jL l u U m t l e c 【r u n 【m a g e 图1细晶石扫描电镜背散射图 F i g ．1 B a c ks c a t t e r i n gg r a p ho fs c a n n i n ge l e c t r o n m i c m s c o p eo fm i c m l i t e l 一细晶石 含铀 ；2 一细晶石；3 一萤石； 4 一钠长石5 一钾长石 万方数据 Q 生箜 塑竺烁十等细晶石为主的钽铌矿石工艺矿物学及可选性研究 ．3 ． 2 铌钽锰矿 铌钽锰矿是矿石中次要的钽铌矿物，其嵌布粒 度较细，一般为5 ～7 4 斗m ，个别较粗，达5 0 0 斗m 。铌 钽锰矿主要呈细粒状、不规则状嵌布于长石、石英等 矿物粒间或包裹于其中，且与细晶石共生密切，常以 集合体形式嵌布于脉石中，在磨矿过程中比细晶石 难单体解离。 图2 铌钽锰矿扫描电镜背散射图 F i g ．2 B a c ks c a t t e d n gg r a p ho fs c a n n i n ge l e c t r o n m i c m s c o p eo fm a n g a n o t a p i o l i t e l ～细晶石；2 一铌钽锰矿；3 一钾长石；4 一石英 对铌钽锰矿进行了x ．射线能谱分析，平均含 N b 2 0 56 3 ．8 5 ％，T a 2 0 52 1 ．8 5 ％，M n 01 3 ．0 5 ％，常常 还含有一定量的F e 0 、T i 0 等组分。 1 ．3 矿石中主要矿物的粒度分析 对细晶石和铌钽锰矿的嵌布粒度进行了测定， 测定统计结果见表5 。 从表5 的结果看出，矿石中细晶石、铌钽锰矿的 嵌布粒度粗细不均，变化较大。细晶石的嵌布粒度 以中、细粒为主，在中粒级别 一l6 5 1 1 0 4 m 的 分布率为4 7 ．7 8 ％，细粒级别 一1 0 4 1 0 斗m 的分 布率为5 0 ．1 8 ％，而微细粒级别 一1 0 斗m 与粗粒级 别 16 5 1 斗m 的分布率分别为1 ．1 5 ％、0 ．8 9 ％。 铌钽锰矿的嵌布粒度以细粒为主，在中粒级别 一4 1 7 1 0 4 恤m 的分布率仅为1 0 ．5 2 ％，细粒级别 一1 0 4 1 0 恤m 的分布率为8 5 ．8 3 ％，微细粒级别 一l o 斗n 的分布率为3 ．6 5 ％。可见，铌钽锰矿比 细晶石嵌布粒度细，磨矿过程中细晶石比较容易单 体解离。 表5 矿石中细晶石、铌钽锰矿的嵌布粒度统计结果 T a b l e5S i z ed i 蚵b u _ t i o n0 f 血c m l i t ea n d 瑚I l g a r K l 印i ，h t e ／％ 2 可选性试验 矿石中两种钽铌矿物细晶石与铌钽锰矿的物理 化学性质差别较大，粗选时不宜采用磁选或浮选工 艺，否则会顾此失彼，重选工艺适宜该矿石中钽铌粗 选回收。矿石中细晶石、铌钽锰矿嵌布粒度以中细 粒为主，还有一部分呈微细粒嵌布，这是影响钽铌重 选回收率的最主要因素。根据对磨矿产品主要矿物 解离度的测定，当入选粒度为3 1 5 斗m 时钽铌矿物基 本上已经单体解离，虽然有一部分铌钽锰矿与细品 石连生，但从重选回收角度来看，该部分铌钽锰矿可 以看作为单体。因此，应该以细晶石的单体解离情 况为主来确定磨矿细度，并考虑选择阶段磨矿、阶段 选别的分级重选流程，避免造成过磨。 2 ．1 钽铌粗选试验 在前期大量探索试验的基础上，钽铌粗选试验 采用两段磨矿、分级选别的重选流程采用棒磨机将 原矿磨至一3 1 5 恤m ，第一段分成一3 1 5 1 0 0 、一1 0 0 7 4 、一7 4 3 8 、一3 8 2 5 、一2 5 “m 五个粒级；其中 将一3 1 5 1 0 0 恤m 粒级的尾矿产品磨至一1 0 0 斗m 级 别，再将其分成一1 0 0 7 4 、一7 4 3 8 、一3 8 2 5 、 一2 5 斗m 四个粒级，除一2 5 m 粒级的物料采用水 力旋流器脱泥外，其余粒级均采用摇床再进行选别， 精矿产品即为粗精矿。两段各粒级试验统计结果见 表6 至表8 。 万方数据 表6 钽铌一段粗选试验结果 7 I a b l e6 S t a t i s t i c a lr e s u l to ff i r s t s t a g e dr o u g h i n g 。 ／‘，幻 ■磊一面孬一 粒级／斗m 产品名称 产率_ 五i ■丙￡嚣丽两了6 i 一_ i 知_ 而i 瓦T i j 两了6 ■ 面盯面广、焉磊砉百万巧广可F 1 r 一3 1 5 l o o尾矿 2 9 ．9 0O ．0 0 65O ．0 0 42 O ．叭l1 1 ．4 7 1 6 ．6 01 3 0 5 合计 3 0 ．． L ．旦竺塑 竺塑旦竺 竺 塑 望 一1 磊i i 矿百面百i 百i r 。 1 2 ．6 49 ．4 311 ．6 5 粗精矿 0 ．4 00 ．5 4 O ．1 80 ．7 2 1 2 6 49 - 4 jl l - o 一l 】o 7 4 尾矿 2 2 ．6 0O ．0 0 2 0 ．0 0 350 ．0 0 552 ．6 4 l O ．3 25 ．0 1 合计 2 3 ．0 00 ．0 1 10 ．0 0 65 0 ．0 1 81 5 ．2 81 9 ．7 5 1 6 ．6 5 粗精矿 0 ．4 81 ．1 8O ．4 11 ．5 9 3 3 ．4 22 5 ．6 83 1 ．0 3 7 4 3 8 尾矿 2 3 ．1 0 0 ．0 0 470 ．0 0 310 ．0 0 786 ．3 8 9 ．4 97 ．3 4 合计 2 3 ．5 8 0 ．0 2 90 ．0 l l0 ．0 43 9 ．7 9 3 5 ．1 83 8 ．3 7 翱精矿 O ．1 7O ．6 0O ．1 9O ．7 9 6 ．O l4 ．3 65 ．5 0 3 8 2 5 尾矿 1 1 ．6 3O ．叭1 O ．0 0 52O ．0 1 67 ．4 8 8 ．0 17 ．“ 合计 1 1 ．8 0O ．0 1 90 ．0 0 8O ．0 2 7 1 3 ．4 91 2 ．3 7 1 3 ．1 4 矿砂 4 ．9 90 ．0 3 90 ．0 1 40 ．0 5 3 1 1 ．4 09 ．1 8l O ．7 l 一2 5矿泥6 ．2 6 0 ．0 1 1O ．0 0 42O ．0 1 54 ．0 3 3 ．4 63 ．8 6 合计1 1 ．2 40 ．0 2 3 O ．0 0 850 ．0 3 21 5 ．4 31 2 ．6 4 1 4 ．5 7 表7 钽铌二段粗选试验结果 T a b l e7S t a t i s t i c a lr e s u l to fs e c o n d s t a g e dm u g h i n g ’ ／％ 粒级，斗m 产品名称产率_ i 历_ 而≤毫堕T i 丽_ i 知_ 而嚣箦墨L 了丽 分别将一段和二段粗选试验结果统计后如表8 所示。 表8 T a b l e8 钽铌粗选试验统计结果 T e s tr e s u l t so fT a ，N br o u g h i n g ，％ 从粗选过程和上述试验结果可以看出，人选粒 度选择3 1 5 斗m 是合理的，既能保证钽铌矿物较充分 单体解离，又能减少过粉碎现象，保证了钽铌金属的 回收率；第一段一级粗精矿 1 0 0 仙m 中钽铌金属 万方数据 2 0 1 6 年第5 期卢烁十等细晶石为主的钽铌矿石工艺矿物学及可选性研究 5 的回收率较低，其尾矿需要再磨分级选别。 2 ．2 钽铌精选试验 重选各粒级粗精矿分别用磁选除去铁屑及强磁 性铁矿物，然后进入精选作业。试验流程见图3 ，一 段、二段的试验结果统计见表9 。 各粒级重选粗精矿 钽铌精矿中矿尾矿 图3 精选试验流程 F i g ．3 T e s tn o w s h e e to fc l e a n i n g 从表9 可看出，采用重选工艺可以实现钽铌矿 物的回收，钽铌精矿可以达到合格的品位。 2 ．3 细粒钽铌矿浮选探索试验 第一段及第二段一2 5 ．m 粒级的物料混合后采 用水力旋流器脱泥，其中粗粒级用于细粒钽铌矿浮 选试验。试验流程见图4 、图5 ，试验结果见表1 0 。 表9 T 曲l e9 】．魁7 r 、 2 盐酸调节p H 2 N a 2 S i F 6 l0 0 0 3 油酸钠5 0 0 粗选 粗精矿 尾矿 位g ，t ； 时间单位m i n ；下同 图4 细粒钽铌矿浮选试验流程1 F i g ．4 F l o a t a t i o nn o w s h e e t1o f6 n e t a n t a l u m ．n i o b i u mo r e s 给矿 2 N a 2 S i F 6 1O o l 2 P b N 0 3 25 0 0 3 ≥ C F2 0 0 ，B K 粗 选 粗精矿 尾矿 图5细粒钽铌矿浮选试验流程2 F i g ．5 F l o t a t i o nn o w s h e e t2o ff i n e s i z e t a n t a l u m n i o b i u mo r e s 钽铌精选试验统计结果 T e s tr e s u l t so fT a ，N bc l e a n i n g／％ 由试验结果可以看出，细粒钽铌矿物未在粗精 矿中富集。另外，考虑到细粒钽铌矿，特别是以细晶 石为主要钽铌矿物的钽铌矿的浮选还未见到工业应 用的报道，故在本次可选性试验中细粒钽铌矿直接 废弃，不再选别。若今后进行详细的小型选矿试验， 可以进一步详细研究。 2 ．4 全流程试验 该矿石采用阶段磨矿、阶段分级摇床粗选，各粒 级钽铌粗精矿磁选除铁和强磁性矿物后摇床精选， 得到钽铌精矿，故全流程均为开路流程，因此闭路流 程不再单独列出。全流程试验流程见图6 ，试验结果 见表1 1 。 万方数据 6 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第5 期 原矿 钽铌精矿 图6 全流程试验 F i g ．6C o m p l e t et e s tn o w s h e e t 表1 1 全流程试验结果 ‘r a b l el1 T 宅s tf e s u l to fc o m p l e l e { 1 0 w s h e e t ／％ 下转第1 2 页 万方数据 1 2 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第5 期 回收不理想，选硫指标差。 2 采用选择性好、对铜和伴生金捕收能力强的 z 拙代替丁基铵黑药，增加铜精选次数延长铜精选时 间，提高磨矿细度并中矿返回再磨，大大提高了铜精 矿铜品位，提高伴生金的回收率，减少了铜精矿中硫 含量，改善了硫浮选指标。 3 优化试验研究表明，采用z 绷作捕收剂，在磨 矿细度为一7 4 岬占6 5 ％的条件下，原矿经一次粗 选、三次精选、三次扫选优先选铜，选铜尾矿一次粗 选、两次精选、一次扫选选硫，最终获得铜精矿含铜 3 2 ．0 4 ％、含金6 ．2 8g ／t 、含银1 8 7 ．0 0g ／t ，铜回收率为 8 6 ．8 6 ％、金回收率为4 6 ．0 8 ％、银回收率为4 7 ．4 7 ％； 硫精矿含硫4 6 ．3 5 ％、含银3 2 ．4 0g ／t ，硫回收率为 5 0 ．4 4 ％，银回收率为3 4 ．2 3 ％。铜在硫精矿和尾矿中 的损失率分别为5 ．0 8 ％、8 ．0 6 ％。 4 相比现场生产指标，铜精矿铜回收率基本不 变，铜品位提高了近1 0 ％、金品位和回收率分别提高 了2 ．4 8 ∥t 、7 ．2 l ％，铜精矿中的硫品位下降了 3 ．9 5 ％，硫精矿中硫回收率提高了2 0 ．7 4 ％。本研究 所用的新工艺相对原工艺改动小，选别指标大大改 善，适用于对现场工艺的优化改造。 参考文献 [ 1 ] 周源，吴燕玲，刘诚，等．某铜矿石低碱度铜硫分离浮 选工艺研究[ J ] ．金属矿山，2 0 1 2 6 6 4 - 6 7 ． [ 2 ] 简胜，张晶，乔吉波，等．云南某铜矿低碱条件下选矿 工艺流程研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 3 ，3 3 4 6 3 舶． [ 3 ] 汤玉和，汪泰，胡 真．铜硫浮选分离药剂的研究现状 [ J j ．材料研究与应用，2 0 1 2 ，6 2 1 0 0 1 0 3 ． [ 4 ] 向㈨’产．；r5 其明．矿物资源加工技术与设备[ J ] ．北京科 ’’ ’⋯帆．2 0 0 6 1 7 6 - 1 8 4 ． [ 5 ] 李杰，钟宏，刘广义．硫化铜矿石浮选捕收剂的研究进 展[ J ] ．铜业工程，2 0 0 4 4 ，1 5 1 8 ． [ 6 ] 唐林生，林强，刘佩华．新型硫氨酯z 悯浮选性能的 研究[ J ] ．矿冶工程，1 9 9 6 ，1 6 3 2 6 - 2 9 ． [ 7 ] 喻连香，邱显扬，邱冠周，等．大宝山难选铜硫矿石选矿新 工艺研究[ J ] ．金属矿山，2 0 1 5 1 2 6 5 期． 上接第6 页 3 结论 0 ．9 1 ％，R b 2 00 ．。3 5 ％，C s 2 00 ．0 3 8 ％，B e O0 ．0 1 2 ％，需 进一步开展对这些元素的综合回收。 中．细粒状、不规则状嵌布于长石、石英、云母等矿物颗 [ 2 ] 孙传尧当代世界的矿物加工技术与装备第十届选矿 粒间裴隳苎懋乙⋯酗疵碰⋯生一。H ㈨喜翼鬟芸豢鬟黧嚣选矿技术现状 。．。。2 苎曼竺墨曼 、竺曼坌篓篓堡璺挚 蹩兰曼H 。磊主蒹；；；．纛；蔷蒜篡，赫i 嚣篇．№。、桃n 除铁屑和强磁性矿物的钽铌回收工艺流程，获得了符 [ 4 ] ；再萎磊蒜磊鬲荔；翥萎丢．矿I 产击磊综合利用手册 合国家标准的钽铌精矿T a z O s 品位2 7 9 0 ％、回收率 [ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 0 3 1 9 ．3 3 5 ． 万方数据