钽铌尾矿资源综合利用.pdf

2 0 1 3 年增刊有色金属 选矿部分 1 7 3 d o i 1 0 3 9 6 9 0 ．i s s m l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．z 1 ．0 4 3 钽铌尾矿资源综合利用 雷存友，肖春莲 中国瑞林工程技术有限公司，南昌3 3 0 0 3 1 摘要针对我国钽铌尾矿资源富含长石、锂云母的特点，开发出综合利用钽铌尾矿资源的选矿先进技术，并在设计、 生产中推广使用，使钽铌尾矿资源的综合利用率达到9 3 ％以上，基本实现无尾排放，为我国钽铌尾矿资源的利用开辟了新的 途径。 关键词钽铌尾矿；锂云母；锂长石；综合利用 中图分类号T D 9 8 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 S 0 0 1 7 3 0 4 江西省有丰富的钽铌矿资源，钽铌矿属钠长石 化锂云母化花岗岩型矿石，主要含钽铌矿物为富锰 钽铌铁矿及细晶石，主要脉石矿物为云母、长石和 石英等[ 1 ] 。钽铌矿的回收采用重一磁联合工艺居 多E 2 - 3 ] ，由于原矿中钽铌的品位非常低，精矿产率 不到l ％，生产中产生的尾矿量几乎与原矿相同， 如果不加以利用，进行尾矿库堆存，对环境和安全 会造成严重问题。尾矿中主要成分是锂云母、长石 和石英，随着锂云母精矿和长石粉产品在市场应用 的日益广泛及回收工艺的不断成熟⋯，锂云母、 长石和石英这些成分得到很好的利用，不但提高了 资源利用率，而且为企业创造了很好的经济效益。 1 钽铌尾矿性质分析 我国钽铌矿床以花岗岩型及花岗伟晶岩型为 主，主要脉石矿物为长石、石英、云母。某钽铌矿 原矿矿物组成见表1 ，其重选尾矿试样的矿物组成 及铁赋存状态见表21 4 ] 。 表1某钽铌矿原矿矿物组成 ／％ 矿物名称含量矿物名称含量矿物名称含量 富锰铌钽铁矿 O ．0 1 6 8 长石 6 1 ．2 3 M钛铁矿0 ．0 0 1 0 细晶石0 ．0 0 7 2石英 2 3 ．6 2 8 2锰矿物0 ．0 0 7 0 含钽锡石0 ．0 0 8 6黄玉1 ．1 3 5 1磷灰石0 ．0 0 3 0 锂云母 含锂白云母 1 3 ．9 4 0 7磁铁矿、赤铁矿O ．0 1 4 0合计1 0 0 ．0 表2 某钽铌矿重选尾矿试样的矿物组成及铁赋存状态／％ 矿物长石 石英白云母锂云母岩屑电气石合计 含量 6 0 ．0 62 2 ．2 73 ．2 21 2 ．4 31 ．9 8O ．0 41 0 0 ．0 T F e0 ．0 8 7 90 ．0 2 0 40 ．8 1 6 4 0 ．8 7 9 2 4 ．4 9 0 2 0 ．8 8 1 0 0 ．2 8 2 2 铁分配率1 8 ．7 1 1 ．6 l9 ．3 23 8 ．7 33 1 ．5 1O ．1 21 0 0 ．0 从表1 、2 中可以看出，重选法回收钽铌，产 出的精矿不足1 ％，大部分尾矿以长石、石英、云 母赋存。尾矿中含量最多的是锂云母和长石，其次 是石英、岩屑和电气石[ 4 ] 。铁元素主要赋存在绢云 母、岩屑和白云母中[ 4 1 ，而长石中含量较少，这 有利于提高长石精矿的质量。因为铁金属离子经高 温焙烧后，会形成深色的斑点，影响长石产品的质 量[ 4 1 。故在制定长石回收利用流程时，必须设置 铁杂质脱除作业，消除铁离子对长石产品质量的 影响。 考虑到重选尾矿含有大量的锂云母资源，通常 采用浮选法进行回收。钽铌矿重选尾矿浮选后的矿 物组成及铁的赋存状态如表3 所示。 表3 某钽铌矿重选尾矿浮选后其中铁的赋存状态，％ 矿物长石石英锂云母岩屑电气石其他合计 含量8 0 ．7 71 4 ．9 81 ．0 51 ．9 8O ．0 41 ．1 81 0 0 ．0 T F e0 ．0 5 60 ．0 1 30 ．8 2 04 ．8 6 01 ．0 6 0O ．8 6 00 ．1 9 9 铁分配率2 2 ．7 0 0 ．8 56 ．7 96 0 ．4 8O ．2 l8 ．9 8l 伪．0 从表3 可见，采用浮选工艺处理重选尾矿，不 但可以回收锂云母精矿产品，还可以脱除部分铁离 子对长石产品的污染，提高长石精矿产品的质量。 2 钽铌尾矿综合回收工艺研究 2 ．1 浮选回收锂云母 1 新型复合捕收剂H T 与椰油胺配比浮选锂 云母 锂云母浮选通常采用单一椰油胺为捕收剂、以 收稿日期2 0 1 3 1 0 2 5 作者简介雷存友 1 9 6 2 一 ，男，江西瑞昌人，教授级高级工程师，矿物加工专业。 万方数据 1 7 4 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年增刊 盐酸作溶剂，酸胺比为1 l ，在酸性条件下进行。 回收钽铌后的尾矿经旋流器脱泥后的物料，采用一 次粗选，直接产出最终锂云母精矿。该工艺存在的 主要问题是锂云母精矿品位低 “03 ．4 1 ％左右 ， 盐酸的使用要求工业生产设备防腐，安全隐患大， 工作环境差。为了提高锂云母精矿品位和回收率， 改善生产环境，江西理工大学开发出新型复合捕收 剂H T ，与椰油胺混合使用，取得了很好的效果。 采用一次粗选一次精选一次扫选工艺，获得锂云母 精矿品位达4 ．3 8 ％，提高了0 ．9 7 ％，回收率达 9 0 ．5 8 ％，提高了3 2 ．4 2 ％。同时原矿中的铷、铯能 富集在高品位锂云母中，实现了锂、铷、铯等资源 的高效回收。 2 在碱性介质中采用铵类捕收剂浮选云母 广州有色金属研究院在碱性介质中采用铵类捕 收剂浮选某矿锂云母获得了良好的浮选指标[ 5 ] 。 采用一次粗选、两次精选、两次扫选工艺，获得的 锂云母精矿品位L i 2 0 为3 ．1 0 ％，R b 0 为1 ．0 3 ％， 回收率L i 0 为8 9 ．5 1 ％，R b z O 为8 5 ．9 7 ％，且原矿 中的铷、铯主要富集在锂云母中，实现了锂、铷、 铯资源的高效回收。 2 ．2 分级除杂回收白云母 白云母是钽铌矿的常见矿物，是可综合利用的 矿物之一。张斌等人利用白云母的密度、粒度、形 状和耐磨等性质，遵循早收多收的原则，在矿石经 过磨矿分级后，采用细筛筛分一重选选别一隔渣清 洗一离心机脱水去泥工艺回收，改变了云母浮选工 艺，消除了浮选药剂的污染，获得白云母含量达 9 8 ％的高质量产品，是一项创新工艺[ 6 ] 。缺点是回 收率较低，需结合其他工艺使用。 2 ．3 弱磁选一脉动高梯度强磁选联合脱除暗色矿物 重选尾矿经浮选锂云母后，大部分是长石资 源，如表3 所示。由于有岩屑、电气石等暗色矿物 存在，致使长石产品在灼烧后，出现有色斑点，使 长石产品达不到质量要求。采用弱磁选一脉动高梯 度强磁选工艺去除这些暗色矿物，可使长石精矿产 品中F e z 0 ，降至0 ．1 5 7 ％～0 ．1 7 1 ％，M n 含量低于 0 ．0 1 0 ％，达到长石优质产品的质量标准。 2 ．4 浮选提纯长石产品 有关浮选提纯长石产品质量的研究较多，而研 究的焦点主要集中在氢氟酸的添加与否[ 7 ] 。如陈 雯等[ s ] 对长石和石英分离进行过试验研究，认为 无氢氟酸条件下，可以将其分离；王毓华等[ 9 ] 对 某尾矿中长石和石英分离进行了研究，在添加少量 氢氟酸的条件下，实现了长石和石英的分离；刘长 淼等[ 7 1 进行了无氟有酸分离长石和石英的研究， 取得了成功。而于福顺[ 1 0 ] 对长石和石英分离的现 状进行了总结，认为无氟少酸分离长石和石英的流 程是可行的。 考虑到生产和管理成本，长石和石英的混合料 完全满足市场的需求，往往在生产中不进行分离， 直接销售。如宜春钽铌矿长期以来，将长石和石英 作为一种产品销售到玻璃和陶瓷行业。因此，浮选 提纯长石工艺在工业实践中很少应用。 2 ．5 分级分类回收长石 所谓分级分类回收长石，即浮选尾矿经螺旋分 级机分级、返砂过滤产出粗粒长石粉；选矿厂溢流 合并经旋流器浓缩、过滤产出细粒长石粉；综合回 收后的废弃物料经浓密机浓缩后进入压滤机，产出 低档锂长石产品。粗粒长石粉含F e O ，0 ．1 6 ％、含 M n 低于0 ．0 1 0 ％；细粒长石粉含F e z 0 30 ．2 5 ％，符 合长石产品质量标准，可作为陶瓷和特种玻璃原 料。研究表明，在玻璃、陶瓷生产中采用宜春钽铌 矿含锂的长石精矿作配料，能够降低炉温，节约能 源，降低纯碱用量，提高产品成品率Ⅲ；能提高玻 璃化学稳定性、表面光洁度、透明度，提高产品性 能。因此，在浮选锂云母时，应适当降低回收率， 使锂矿物进人长石中，提高产品的价值。 2 ．6 工艺流程及产品方案 我国钽铌尾矿的综合回收工艺流程，一般采用 浮选回收 锂 云母，分级分类回收长石，磁选除 铁，高频筛隔粗、隔渣，旋流器脱泥的工艺。大多 数矿石中云母为锂、铷、铯的富集体，锂、铷、铯 以类质同象方式进入云母晶格。云母的回收也是 锂、铷、铯的回收。 产品方案一般为锂云母精矿 含高、低品 位 、粗粒长石精矿、细粒长石精矿、低档长石粉。 长石、石英作为玻璃陶瓷原料可以不分离，市场上 大多数以粒级与成分来分长石产品，含锂的长石更 受市场欢迎。 不同矿山综合回收工艺与产品方案略有区别。 如南平钽铌矿采用分级重选除杂回收白云母；宜 春钽铌矿采用浮选磁选一分级等工艺，生产锂云 母精矿、粗粒长石精矿、细粒长石精矿等。 3应用实例 3 ．1 宜春钽铌矿尾矿综合利用 宜春钽铌矿是世界上著名的大型钽铌矿之一， 万方数据 2 0 1 3 年增刊雷存友等钽铌尾矿资源综合利用 1 7 5 原设计能力15 0 0d d ，经过扩能改造，目前生产能 力约为25 0 0d d ，主产品为钽铌精矿，副产品为锂 云母精矿和长石粉，资源利用率达到6 0 ％～7 0 ％。 为了更好地将资源优势转化为经济优势，正在进行 产能扩建，能力从25 0 0d d 扩大到70 0 0d d 新 增45 0 0d d 能力 。在设计中优化了生产工艺，产 品多样化，资源利用率达9 5 ％，预计可以获得很好 的经济效益。 根据历次选矿试验研究报告与选矿厂的生产实 践，设计流程为重选尾矿经脱粗脱泥后进行浮 选，产出高、低品位锂云母精矿，浮选尾矿经分级 产出粗粒锂长石粉，溢流合并经分级脱泥产出细粒 锂长石粉，选矿厂所有尾矿合并经浓缩、压滤产出 低档长石粉。选矿厂综合回收产出高、低品位锂云 母精矿，粗、细粒长石及低档长石粉。原则流程见 图1 。 锂云 重选尾矿 低档长石粉尾矿 图1宜春钽铌矿原则流程图 设计指标如表4 所示。 表4 设计指标 ／％ 产品钽铌高品位锂低品位锂粗粒级细粒级低品质产品厦矿 名称精矿云母精矿云母精矿长石长石长石累计”⋯ 项目的实施，能使低品位钽铌矿尾矿资源的综 合利用率达9 3 ．0 2 ％，实现总尾矿排放量小于7 ％的 技术指标，最大限度地利用了矿产资源，减少了尾 矿占用大量土地，保护了生态环境免受破坏，对建 设节约型社会和循环经济，具有积极的现实意义和 环境意义。 3 ．2 某钽铌矿尾矿资源综合利用 江西某钽铌矿为花岗伟晶岩型铌、钽、锂、 铷、铯稀有多金属矿床，含锂长石、钠长石化白云 母花岗岩矿石，主要铌、钽类矿物为钽铌锰矿和含 钽锡石，主要锂矿物为锂云母，并伴生少量铯榴 石、锡石、硅铍石、绿柱石和独居石。硫化矿物数 量极少，有磁黄铁矿和黄铁矿。金属氧化矿物有极 少量磁铁矿、褐铁矿和钛铁矿。脉石矿物主要为长 石、石英、白云母，其次为高岭石、伊利石等黏土 类矿物，少量为黄玉、磷灰石、绿帘石、锆石等。 原矿矿物组成见表5 。矿石特点为有价元素种类 多、品位低，除铷超出工业品位较多之外，其余金 属品位均刚达到工业品位或偏低。非金属成矿元素 钾、钠含量较高，尾矿可综合利用。 表5原矿矿物组成 ／％ 矿物含量矿物含量矿物含量 钽铌锰矿0 ．0 0 6 9黄铁矿0 ．0 0 3 1伊利石 1 ．5 0 8 2 锡石0 ．0 5 0 9磁黄铁矿O ．0 1 8 6黄玉0 ．5 4 9 5 独居石O ．0 0 3 4磁铁矿0 ．0 1 2 9锆石0 ．0 0 3 8 硅铍石0 ．0 3 2 6褐铁矿0 ．0 1 2 5 磷灰石0 ．4 4 6 4 绿柱石 O ．0 0 2 3 钛铁矿0 ．0 0 1 8高岭石 2 ．8 1 9 8 铯榴石0 ．0 1 5 7石英 3 3 ．3 8 2 2 绿帘石0 ．0 6 0 2 锂云母7 ．7 3 l O钠长石3 0 ．1 3 8 7 其他 O ．4 0 5 5 白云母1 3 ．6 8 4 4正长石9 ．1 0 9 6 合计 1 0 0 ．0 0 矿石中钽铌锰矿嵌布粒度较细，嵌布于云母中 的钽铌矿物粒度尤其微细，并且云母中以富铌者居 多，其中适宜重选的钽铌锰矿仅有2 0 ％左右，但它 们具弱磁性，在外加磁场4 0 0 ～9 0 0m T 时可进入磁 性产品。锂的赋存状态查定结果表明，赋存于云母 包括锂云母、白云母、铯榴石等 中的锂占原矿 总锂量的9 8 ．6 0 ％；而赋存于云母中的铷占原矿总 铷量的9 5 ．0 8 ％，云母也具弱磁性；矿石中的钠长 石和钾长石的成分较纯净，基本上不含铁。因此设 计选矿工艺流程为强磁选回收钽、铌、锂、铷； 强磁选粗精矿重选回收钽、铌，重选尾矿进浮选得 锂云母精矿和低档长石粉；磁选尾矿经分级得到粗 粒级长石粉和细粒级长石粉。矿山正在设计阶段， 原则流程见图2 。 最终产出钽铌精矿、锂云母精矿、粗粒级长石 粉、细粒级长石粉、低档长石粉产品，实现无尾矿 选矿厂。所有资源全部利用，为无尾矿工程。设计 指标如表6 所示。 4 结论与建议 1 低品位钽铌尾矿中锂云母和长石资源的最 万方数据 1 7 6 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年增刊 钽 原矿 低档长石粉尾矿 图2 某钽铌矿原则流程 表6设计指标 ／％ 产品钽铌锂云母粗粒级细粒级低档长含泥产品。 名称精矿精矿长石粉长石粉石粉铁屑累计J 尿电I 大限度利用，不仅使尾矿占用大量土地量大大减 少，而且使生态环境免受破坏，对建设节约型社会 和循环经济具有积极的现实意义和环境意义。 2 综合回收的锂云母和长石产品质量优良， 能应用于玻璃、陶瓷工业，显著降低烧成温度，实 现了节能减排，产品应用前景广阔。 3 设计开发的钽铌尾矿资源综合利用工艺对 我国稀有金属矿业具有重大意义。钽铌矿及伴生资 源高效利用、节能减排的关键技术可以提升开发利 用的技术水平，推动矿业结构调整和优化升级，促 进矿山企业的竞争力，实现行业技术跨越和技术进 步，缓解国家战略性钽铌和锂资源的短缺状况，提 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