白云鄂博尾矿萤石浮选工艺研究.pdf

2 0 1 4 年第6 期有色金属 选矿部分 5 5 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 4 ．0 6 ．0 1 4 白云鄂博尾矿萤石浮选工艺研究 李梅，高凯，柳召刚，张栋梁，韩超，郭财胜 内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古自治区稀土现代冶金新技术与应用重点实验窒， 内蒙古包头0 1 4 0 1 0 摘要以白云鄂博尾矿浮选回收稀土后的尾矿为原料，进行了浮选回收萤石的工艺研究。采用的工艺为以苛化淀 粉和水玻璃的组合药剂作抑制剂进行一段浮选，然后分级磨矿，最后以酸化水玻璃作抑制剂进行两段浮选。通过这一工艺， 可从原料获得c a F 2 品位9 5 ．3 7 ％、回收率6 8 ．2 7 ％的萤石精矿。 关键词白云鄂博尾矿；萤石；苛化淀粉；酸化水玻璃 中图分类号T D 9 2 6 ．4 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 4 0 6 - 0 0 5 5 - 0 4 P r o c e s sS t u d yo nt h eF l o t a t i o no fF l u o r i t ef r o mB a y a nO b oT a i l i n g s L IM e i ，G A O 励，L I UZ h a o g a n g ，Z 醐ⅣGD o n g t i a n g ，础ⅣC h a o ，G U OC a i s h e n g S c h o o to fM a t e r i a la n dM e t a l l u r g y ．I n n e rM o n g o l i aU n i v e r s i t yo fS c 跑n c ea n d T e c h n o l o g y ，I n n e rM o n g o l i aA u t o n o m o u sR e g i o nK e yL a b o r a t o r yo fN e w T e c h n o l o g i e so fM o d e mM e t a l l u r g ya n dA p p l i c a t i o no fR a r eE a r t hM a t e r i a l s ， B a o t o uI n n e rM o n g o l i a0 1 4 0 10 ．C m n a A b s t r a c t T h i sa r t i c l et o o km i n et m l i n g ，w h i c hw a sp r o d u c e df r o mt h er a r ee a r t hf l o t a t i o nr e c o v e r y o fB a y a nO b ot a i l i n g s ，a sr a wm a t e r i a l st om a k ear e s e a r c ho nt h ef l o t a t i o nr e c o v e r y p r o c e s so ff l u o r i t e ． T h ep r o c e s s e su s e di n t h i sr e s e a r c ha r ea sf o l l o w s t o o kt h ec o m b i n e dr e a g e n to fc a u s t i c i z i n gs t a r c ha n d s o d i u ms i l i c a t ea si n h i b i t o r si nt h ef i r s t p e r i o do ff l o t a t i o n ，t h e nt o o kg r a d i n gg r i n d i n gp r o c e s s e s ，f i n a l l yw e u s e da c i d i f i e ds o d i u ms i l i c a t ea si n h i b i t o r sf o rt h es e c o n df l o t a t i o n ．B yt h i sp r o c e s s ，w ec a no b t a i nf l u o r i t e c o n c e n t r a t ew i t hC a F 2g r a d eo f9 5 ．3 7 ％a n dr e c o v e r yr a t eo f6 8 ．2 7 ％f r o mt h er a wm a t e r i a l s ． 1 【e yw o r d s B a y a nO b ot a i l i n g s ；f l u o r i t e ；c a u s t i c i z i n gs t a r c h ；a c i d i f i e ds o d i u ms i l i c a t e 萤石资源是重要的非金属矿产资源，由于近年 来世界萤石资源的枯竭和紧缺，萤石资源也被列为 首批非金属矿产资源整治整合的对象[ ] 。白云鄂 博尾矿是在包钢选铁和稀土后产生的尾矿，尾矿中 萤石储量巨大，是潜在的萤石资源，从白云鄂博尾 矿中回收萤石资源不仅具有巨大的利用前景，还对 自云鄂博尾矿的二次资源化和尾矿库周边环境保护 具有重大意义。 从白云鄂博尾矿中回收萤石的难题在于成矿 复杂，伴生萤石矿多呈条带状、浸染状产出，嵌布 粒度细；萤石品位低，伴生矿物种类多，包括赤铁 矿、碳酸盐类矿物、硅酸盐类矿物、重晶石、黄铁 矿、磷灰石等[ 4 ] 。本研究重点从适度磨矿，选择 性抑制主要难分离伴生矿物赤铁矿、碳酸盐类矿物 两方面研究白云鄂博尾矿中萤石回收的可行性，实 验室指标良好，可为生产实践提供依据。 1矿石性质 试验所用原料为白云鄂博尾矿经磨矿、选别稀 土[ 5 ] 后的尾矿，其稀土含量由白云鄂博尾矿的 R E O 为7 ％左右降至1 ％以下，粒度较原尾矿细， 原料多元素分析和粒度分析结果分别见表1 和表2 。 表1原料多元素分析结果 T a b l e1M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i so fr a wm a t e r i a l s ／％ 产莉％ 6 ．51 6 ．22 5 ．82 8 ．2 2 3 ．3 基金项目 “十二五”国家科技支撑计划耍目 2 0 1 2 B A E 0 l ∞1 ；国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项目 2 0 1 2 A A 0 6 1 9 0 4 ；国家杰出 青年基金项目 5 1 0 4 5 2 1 6 ；国家重点基础研究发展计划项目 9 7 3 计划 2 0 l l c B 4 l1 9 11 收稿日期2 0 1 3 - - 0 6 - 0 5修回日期2 0 1 4 - 0 9 2 4 作者简介李梅 1 9 6 5 一 ，女，内蒙古鄂尔多斯人，杰出青年。长江学者特聘教授，博士，博导，教授。 万方数据 5 6 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第6 期 由表l 可知，原料中C a F 2 含量低，仅为 2 3 ．0 5 ％，有害元素总含量高，单一元素含量低，主 要的有害元素有铁、硅、钙、镁和钡等。经优先浮 选，原料中的稀土含量已经从白云鄂博尾矿的7 ％ 降至0 ．6 4 ％，其他元素得到富集。矿物组成分析表 明，铁含量高，主要是赤铁矿，C a C O ，、M g O 含量 高，主要是碳酸盐类矿物，还含有大量霓石、云母 等多种硅酸盐类矿物，以及少量重晶石、黄铁矿、 磷灰石等。 由原料的湿筛粒度分析可以看出，经稀土磨矿、 选别后，粒度较细，极细粒矿泥含量较高。一3 8 弘m 粒级产率占5 0 ％以上，萤石在细粒矿石中占有率 大，萤石解离度不高，仅7 5 ％左右，萤石与铁矿 物、硅酸盐等连生现象普遍。 2 选矿试验研究 原料中萤石矿物嵌布粒度细，单体解离度低； 脉石矿物赤铁矿、碳酸盐类矿物可浮性与萤石相 近，含量高，浮选分离难度大，是影响萤石精矿品 位和回收率的两个主要因素。药剂试验发现以油酸 钠作捕收剂，苛化淀粉与水玻璃的组合药剂能有效 抑制含铁矿物，而酸化水玻璃能对碳酸盐类矿物起 到显著的选择性抑制作用。综合考虑，本试验采用 流程为原料段浮选部分磨矿一二段浮选一 萤石精矿，一段浮选以苛化淀粉与水玻璃组合药剂 作赤铁矿及硅酸盐类矿物的抑制剂，二段浮选以酸 化水玻璃作碳酸盐类矿物抑制剂，为了进一步提高 萤石单体解离度，在两段浮选之间进行部分磨矿。 2 ．1 一段浮选试验 以碳酸钠为p H 调整剂，油酸钠作捕收剂，在 最佳p H9 ．1 条件下，分别在水玻璃作抑制剂、水 玻璃与淀粉组合作抑制剂、水玻璃与苛化淀粉组合 作抑制剂条件下，考察其对萤石粗选精矿中萤石品 位、回收率，以及T F e 含量的影响。试验结果分别 见图1 4 。 由图1 可知，单独以水玻璃作抑制剂，对萤石 品位的提升作用并不明显，对铁矿物无抑制作用。 由图2 可知，水玻璃与淀粉组合作抑制剂能有效抑 制铁矿物，T F e 由不加淀粉前的1 8 ％，降到1 0 ％以 下，说明淀粉对含铁矿物有抑制作用，并能显著提 高精矿C a F 2 品位，品位达到5 0 ％以上，回收率能 达到9 0 ％以上。从图3 和图4 可以看出，淀粉经苛 化后能增强对含铁矿物的选择性抑制作用，并发现 苛化淀粉的苛化比为2 1 时效果更佳，较未苛化 堡 趔 咯 堡 * 馨 回 水玻璃用量／ k s t 4 图l 水玻璃用量试验结果 F i g ．1 R e s u l t so fs o d i u ms i l i c a t ed o s a g et e s t 油酸钠用量0 ．7 5k 砂，p H9 ．1 堡 趔 瞎 堡 褂 擎 圄 淀粉用量／ k s t 4 图2 淀粉用量试验结果 F i g ．2 R e s u l to fs t a r c hd o s a g et e s t 油酸钠用量0 ．7 5k g t ，水玻璃用量1 ．0k 砂，p H9 ．1 ∞ 0 O 堡 l 誓 0 0 堡 3 趟4 略3 2 1 Z ．3 lZ l I ． l I I 苛化比 氢氧化钠质量淀粉质量 图3 淀粉苛化比试验结果 F i g ．3 R e s u l t so fs t a r c hc a u s t i c i z i n gr a t i ot e s t 油酸钠用量0 ．7 5k 斫，水玻璃用量1 ．0k 趴， 淀粉用量1 ．5k 趴，p H9 ．1 堡 趟 喀 堡 碍 擎 回 苛化淀粉用量／ k s t 4 图4 苛化淀粉用量试验结果 F i g ．4 R e s u l to fc a u s t i cs t a r c hd o s a g et e s t 油酸钠用量0 ．7 5k t ，水玻璃用量1 ．0k g t 。 苛化比 2 1 ，p H9 ．1 埘∞∞加∞∞柏∞加m o 万方数据 2 0 1 4 年第6 期李梅等白云鄂博尾矿萤石浮选工艺研究5 7 淀粉用量减少一半，尾矿中的萤石含量能降到l ％ 左右，可直接抛尾。 粗选精矿T F e 含量仍高达6 ％以上，需进一步 进行精选，降低T F e 含量。试验在粗选基础上进一 步进行了两次精选，试验流程及精矿多元素分析结 果分别见图5 、表3 。 2 2 ．4 善兰 生里．一段选别精矿 中矿25 ．7 垒垒 ，y ．1 ；2 ．2，．6 ；5 ．1 图5 一段浮选数质量流程 F i g ．5 F l o w c h a r t so ff i r s tf l o t a t i o nq u a l i t y 表3一段浮选精矿元素分析结果 T a b l e3E l e m e n t sa n a l y s i sr e s u l t so ff i r s tf l o t a t i o n c o n c e n t r a t e／％ 成分C a F 2C a C 0 3 T F e S i 0 2 R E O 含量8 1 ．3 08 ．2 52 ．0 02 ．6 40 ．2 8 通过化学多元素分析结果可看出，一段浮选精 矿中铁矿物和硅酸盐达到较低水平，说明苛化淀粉 与水玻璃的组合抑制剂对含铁矿物和硅酸盐类矿物 抑制作用显著，T F e 含量由原料中的2 0 ．7 2 ％降至 2 ．0 0 ％，但C a C O ，含量由原矿的7 ．3 1 ％升高到 8 ．2 5 ％，说明一段浮选对碳酸盐类矿物无选别效果。 2 ．2 二段浮选 经过一段浮选，精矿C a F 2 品位达8 0 ％以上， 但由于白云鄂博矿成矿原因复杂，萤石内部常常包 裹其它矿物的微粒，或呈不规则状充填在各矿物粒 间，经磨矿、选别稀土后，本试验原料中萤石连生 类型多为毗邻型，或与硅酸盐类矿物、赤铁矿、稀 土矿物等多种矿物呈团聚状连生，一段浮选精矿局 部扫描电镜S E M E D S 分析见图6 。 若进一步提高萤石品位，提高最终产品回收 率，需对其进行磨矿，但由于粒度细，萤石属易碎 矿物，全磨则容易造成泥化现象，为避免过磨现 象，本试验对该粗精矿经3 8 恤m 的筛子筛分后， 对筛上物料进行磨矿。 磨矿后，采用酸化水玻璃作抑制剂进行二段浮 选试验，开路试验流程见图7 。 二段浮选通过磨矿和浮选的开路试验，获得了 图6 一段浮选萤石粗精矿背散射形貌 F i g ．6 F i r s tf l o t a t i o nf l u o r i t ec o n c e n t r a t eo fb a c k - s c a t t e r i n gt o p o g r a p h y 萤石精矿中矿4 图7 二段精选开路试验 F i g ．7O p e nc i r c u i tt e s to fs e c o n d - s t a g ec l e a n i n g C a F 2 品位为9 5 ．5 ％的萤石精矿，精矿中C a C O ，含量 显著降低，说明酸化水玻璃对碳酸盐矿物抑制效果 明显。进一步进行闭路试验，闭路试验确定的最终 流程为原料段浮选磨矿一二段浮选，一段 浮选流程为一次粗选、两次精选，粗选尾矿直接弃 尾，各精选中矿顺序返回上一级，精矿经预先分 级磨矿，进行二段浮选，分级粒度为一3 8 斗m 。 二段浮选流程为一次粗选、五次精选，二段浮选的 粗选尾矿为低品位萤石中矿，各精选中矿顺序返回 上一级，二段浮选的精矿为最终产品。试验结果见 表4 ，精矿多元素分析结果见表5 。 万方数据 5 8 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第6 期 表4闭路试验结果 飞出l e4R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t | ％ 表5精矿化学多元素分析结果 T a b l e5 A n a l y s i sr e s u l t so fc h e m i c a lm u l t i - e l e m e n t o fc o n c e n t r a t e／％ 成分C a F 2C a C 0 3 r i t e S i 0 2 R E O 3 结论 1 萤石矿物嵌布粒度细，单体解离度低；脉 石矿物赤铁矿、碳酸盐类矿物含量高，可浮性与萤 石相近，浮选分离难度大，是白云鄂博尾矿中萤石 回收的主要难题。 2 采用一段浮选磨矿一二段浮选萤石精 矿流程，以苛化淀粉与水玻璃组合药剂抑制赤铁 矿，经一次粗选、两次精选的一段浮选，一段浮选 精矿产品分级磨矿，一3 8I x m 产品以酸化水玻璃 作碳酸盐类矿物抑制剂、经一次粗选、五次精选的 二段浮选的联合流程，得到了c a F 2 品位9 5 ．3 7 ％， 回收率6 8 ．2 7 ％的萤石精矿。 参考文献 [ 1 ] 陈石义，张寿庭．我国氟化工产业中萤石资源利用现状 与产业发展对策[ J ] ．资源与产业，2 0 1 3 ，1 5 2 7 9 8 3 ． [ 2 ] 白林宝，贺巧玲．萤石的开发利用及发展动向[ J ] ．内蒙 古石油化工，2 0 0 8 1 4 3 8 3 9 ． [ 3 ] 尹丽文．中国应尽快停止出口萤石[ J ] ．国土资源情报， 2 0 0 9 8 1 5 1 9 ． [ 4 ] 林东鲁，李春龙，邬虎林．白云鄂博特殊矿采选冶工艺攻 关与技术进步I S ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 4 - 4 3 ． [ 5 ] 李梅，柳召刚，高凯，等．一种从白云鄂博尾矿中浮 选稀土的方法中国，Z L 2 0 1 1 1 0 2 2 4 2 7 1 ．1 [ P ] ．2 0 1 1 - l O ． 、 仓 仓 仓 仓 仓 仓 仓 仓 仓 仓 仓 仓 命 仓 夼 仓 仓 仓 岔 岔 仓 岔 岔 命 岔 金 岔 岔 金 岔 令 岔 岔 令 上接第2 0 页 锌精矿 图1 1 闭路试验工艺流程 F i g ．11 F l o w s h e e to fc l o s e dc i r c u i tt e s t 万方数据