低品位纳长石化花岗岩型钽铌矿全矿石综合利用.pdf

第6 0 卷第3 期 有色金属V 0 1 ．6 0 ．N o ．3 2 008 年8 月 N o n f e r r o u s M e t a l s A u g u s t 2008 低品位纳长石化花岗岩型钽铌矿全矿石综合利用 何国伟1 ，叶志平2 1 ．广州大学，广州5 1 0 0 0 6 ；2 ．华南师范大学，广州5 10 0 0 6 摘要对江西某大型低品位纳长石化花岗岩型钽铌矿石进行了全矿石综合回收工艺研究．采用分级．重选一磁选一浮选- 水冶 联合工艺进行全流程试验．获得钽铌精矿、锡精矿、铁锂云母、石英、长石和黄玉等产品．矿石综合利用率9 6 ．5 ％。 关键词选矿工程；钽铌矿；石英和长石；铁锂云母；黄玉；综合利用 中图分类号T D 9 1 2 ；T D 9 5 4文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 3 0 0 9 8 0 4 钽、铌金属具有熔点高、硬度大、耐腐蚀、导电性 能好、热稳定性高等优良特性，在电子、特殊合金、原． 子能、化工和宇航等方面得到广泛的应用。近年来 由于无线通信、计算机网络和合金材料的高速发展， 对钽电容器和各种钽、铌产品的需求不断增加，因 而。钽、铌原料的需求不断扩大。 钽、铌元素在地壳中的含量很低，在我国呈富集 状态的工业矿床品位相对其他金属的可开采临界矿 床品位要低很多。为了获取这少量的金属矿物，在 矿物加工中要耗费大量能源、丢弃大量尾矿、占据大 量贮存空间，使得选矿成本居高不下。因此，研究开 发低品位矿产资源的全矿石综合回收技术uJ ，全面 利用所开采的矿石，是经济、有效地利用这类资源的 重要途径，也是建立绿色矿山、充分利用资源、清洁 生产的必由之路旧- 4 ] 。 江西某地已探明的一大型纳长石化花岗岩型钽 铌矿床，原矿钽、铌含量较低，T a 2 0 5 和N b 2 0 5 的品 位分别为0 ．0 1 3 ％和0 ．0 2 1 ％。为了使该资源得到 有效利用，对该矿石进行了综合利用选矿新技术研 究，在研究中舍弃传统的有价矿物与脉石矿物具有 贵贱之分的思维定势模式，将矿石中的所有矿物均 考虑为回收对象，以最大限度提高资源综合利用率 为宗旨，充分利用矿物间的性质差异，制定了有利于 不同矿物分离的选冶联合工艺流程。全流程试 验获得了良好指标，回收的金属产品有钽铌精矿、锡 石精矿、铅锌混合精矿和磁铁矿精矿，非金属产品有 石英、钠长石、铁锂云母和黄玉。矿石中的大部分矿 物得到有效分离和回收，矿石综合回收率达 9 6 ．5 ％。 1试样[ 5 】 试验样品为地质勘探的钻孔岩芯样，原矿多元 素分析结果见表1 ，矿物组成及相对含量见表2 ，主 要矿物粒度分布见表3 。 表1 试样的多元素分析结果 T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fc r u d eo r e 元素T a 2 0 sN b z 0 5 N a 2 0K 2 0L i 2 0R b z O 含量／％0 ．0 1 3 0 ．0 2 14 ．9 74 ．2 40 ．1 30 ．1 5 元素F eC a OM g oA 1 2 0 3S i 0 2 S 含量／％1 ．1 00 ．2 00 ．1 81 6 ．8 37 1 ．2 90 ．0 7 4 元素T i O zZ r 0 2W 0 3 S nZ nP b 含量／％0 ．0 0 80 ．0 1 10 ．0 0 1 0 ．0 2 80 ．1 00 ．0 5 元素 B iUT h 合计 含量／％0 ．0 0 1 0 ．0 0 2 1 0 ．0 0 4 5 9 9 ，3 9 3 6 表2 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 n ．矿物含量／％矿物含量／％矿物含量／％ 钽铌铁矿0 ．0 3 5 3黄铁矿0 ．0 3 0 8 黄玉2 ．9 3 3 8 铀细晶石0 ．0 0 5 0黄铜矿0 ．0 0 8 4石英 2 9 ．4 4 1 9 锡石0 ．0 2 6 2 辉铋矿0 ．0 0 0 8长石6 0 ．1 6 4 1 黑钨矿0 ．0 0 1 9 自然铋0 ．0 0 0 1铁锂云母7 ．1 3 2 8 闪锌矿0 ．1 4 9 9磁铁矿、 O ．0 0 2 4 锆石0 ．0 0 7 8 方铝矿0 ．0 5 8 8赤铁矿 合计1 0 0 ．0 0 表3 主要矿物粒度分布 T a b l e3P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fm a i nm i n e r a l s 收稿日期2 0 0 6 0 9 2 1 作者简介何国伟 1 9 5 5 一 ，女．湖南衡阳市人，教授，主要从事矿 原矿多元素分析及矿物分析结果表明，试样中 物加工、资源综合利用及固废资源化等方面研究。 的金属矿物有钽铌铁矿、铀细晶石、锡石、闪锌矿及 第3 期何国伟等低品位纳长石化花岗岩型钽铌矿全矿石综合利用9 9 方铅矿等。非金属矿物以长石、石英为主，还含有铁 锂云母和黄玉等。钽铌矿物粒度偏细，脉石矿物的 粒度较粗。原矿钽、铌含量低，矿石中所含金属矿物 的总量不足1 ％，因此。提高资源综合利用率，有效 分离和提纯金属和非金属矿物，成为经济开采该矿 石的核心问题。 2综合回收原则流程 构成原矿的主要矿物有1 6 种，其中非金属矿物 4 种，总矿物量超过9 9 ％。根据金属矿物与非金属 矿物间的粒度、密度和可浮性差异，综合回收工艺采 用分级一重一浮分组，硫化矿浮选和重选、磁选、电选 及水冶分离工艺，获得硫化矿混合精矿、磁铁矿精 矿、钽铌混合精矿、细晶石精矿、锡石精矿和各种非 金属矿物产品。纳长石化花岗岩型钽铌矿石的综合 回收原则工艺流程见图l 。 原矿 ．T 磨矿与分级 7 4 a a m 厂1 7 4 B i n 细品石锡石 图1 综合回收原则工艺流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fc o m p r e h e n s i v e ’r e c o v e r y 3 全流程试验结果 矿 全流程试验分段进行，分级和重选分组试验为 工业规模，浮选试验为连续试验规模，其他则为小型 试验。全流程试验结果见表4 。 表4 全流程试验结果 T a b l e4T e s tr e s u l to fp r o c e s s 全流程试验结果表明，新工艺的资源综合利用 率达9 6 ．5 3 7 5 ％，不但使高价值的钽铌矿和锡石矿 物得到回收，非金属矿物同样得到充分的分离和提 纯，获得的非金属产品在陶瓷、玻璃、填料和磨料等 方面有广阔的应用前景和市场[ 6 q0 1 。 4讨论 4 ．1 原矿的分级与分组 ， 钽、铌矿物性脆，在磨矿过程中极易产生过粉 碎，导致细泥量增加，影响分选效率。为避免过粉 碎，采用了阶段磨矿、阶段选别、分级入选和细泥归 队的选别方法【1 1 ] 。 根据原矿中金属矿物与非金属矿的粒度组成， 确定采用两段磨矿工艺，一段棒磨细度为一 0 0 7 4 m m 含量3 5 ．9 8 ％，第二段球磨细度为一 0 ．0 7 4 m m 含量6 5 ．9 2 ％。工艺过程中对磨矿产物进 行水力分级，目的是对不同粒级的产物采用不同的 富集手段，以减少粒度差异对分离过程的影响，提高 各级别的分选精度和效率。．为了使工艺流程易于工 业化，新工艺中按粒度组成，将矿石分成粗、细两级。 根据金属矿物与非金属矿物的密度差异，粗粒 级部分采用重选分组，对钽、铌和锡石等重矿物进行 预富集，富集产物再分别处理。而细粒级部分处于 浮选的有效分离粒度范围，采用浮选对细级别进行 分组，不但能充分发挥细粒浮选的优势，使钽铌矿物 有效富集，而且可以简化工艺过程。 4 ．2 浮．磁．电联合流程分离金属矿物 表5 为重选分组金属矿物产物的矿物组成分析 结果。结果表明，金属硫化物、钽铌矿物、锡石等比 重大的矿物在金属组分中富集，需进一步分离方可 得到各种精矿产品。金属硫化物具有良好的可浮 性，可用黄药作捕收剂，松醇油作起泡剂进行浮选分 离脱除。钽铌铁矿与细晶石、锡石具有磁性差异，锡 石与细晶石具有电性差异，采用磁、电方法分离提 纯，获得各种精矿产品。重选分组金属矿物部分尚 含一些非金属矿物，主要为密度较高的黄玉，利用黄 玉与金属矿物的密度差异，采用摇床进一步分离，获 得了黄玉产品。 4 ．3 浮选．水冶联合工艺回收细泥中的钽、铌矿物 原矿经分级后，一0 ．0 7 4 m m 粒级的产率占原矿 总量的4 6 ．8 7 ％，含 T a ，N b 2 0 50 ．0 1 7 2 ％，金属占 有率为2 4 ．3 4 ％。重选方法对一0 ．0 7 4 m m 粒级矿石 的分选效率较低，粒度越细效率越低，因而细粒级部 分采用浮选的方法分离金属与非金属矿物。由于矿 1 0 0有色金属第6 0 卷 石中各金属矿物的可浮性非常相近，加之入选粒度 较细，难以进～步精选分离，根据试验结果，浮选精 矿的产率很小，为了获得高质量的钽铌产品，采用水 冶的方法对钽铌矿物进行提纯[ 12 l ，并获得了良好的 分离效果。 表5 重选分组金属矿物部分的矿物组成 T a b l e5M i n e r a lc o m p o s i t i o no fh e a v yf r a c t i o n 矿物含量／％矿物含量／％ 钽铌铁矿 I ．2 6 方铅矿＼辉铋矿0 ．8 8 铀细晶石0 ．2 0闪锌矿3 ．7 1 锡石0 ．7 2 黄铁矿0 ．4 9 罴钨矿0 ．0 6黄铜矿0 ．0 5 磁铁矿0 ．0 5铁锂云母6 ．9 I 赤、褐铁矿0 ．0 4石英．长石 3 ．8 7 绿帘石0 ．0 8黄玉8 1 ，5 9 锆石0．09合计1 0 0 ，0 0 4 ．4 非金属矿物的分选 在金属矿物获得回收后，重选、浮选分组的非金 属矿部分占原矿的9 6 ．7 2 ％，主要由铁锂云母、石英 和长石组成。在采矿和磨矿过程会带入铁屑等含铁 杂质，首先采用弱磁选分离脱除铁屑和极少量的强 磁性矿物如磁铁矿。铁锂云母具有弱磁性。在综合 回收工艺中，采用强磁选获得其精矿。 石英与长石是非金属矿中的主要组分。根据两 者表面性质的差异，采用阳离子捕收剂进行长石浮 选，获得长石精矿。考虑到生产成本、管理与市场需 求，由于陶瓷工业、磨料和填料行业，往往可使用石 英和长石的混合料，因此石英、长石也可不分离直接 出售，其生产及分离情况由市场确定。 4 ．5 钽铌矿物的指标分析 工艺矿物学研究表明，试样的钽、铌元素在非金 属矿中分散度较高，可回收钽铌矿物中的 T a ， N h 2 0 5 理论收率为8 1 ％，综合回收工艺获得的钽 铌精矿对原矿的回收率为6 5 ．9 2 1 5 ％。占可回收钽 铌收率的8 0 ．2 5 ％，其中8 0 ％由重选工艺获得，因 此，重选仍然是钽、铌矿物分离提纯的主要手段u 引。 4 ．6 非金属矿物产品质量及指标分析 表6 为长石产品质量与玻璃、陶瓷工业要求的 指标对比。结果表明，获得的长石精矿质量达到玻 璃和陶瓷工业的要求4 l ，长石精矿中还含有锂、铷 等元素。锂、铷在陶瓷坯料中能降低烧成温度，缩短 烧成周期，提高产品的机械强度和耐热抗震性能，而 玻璃制造中，锂元素不仅对降低硅质原料的熔化温 度和玻璃液的粘滞性有利，还可提高玻璃的光洁度 和强度[ 珏一17 | 。因此本矿石提取的长石精矿将优于 一般的长石产品。 表6 长石产品多元素分析结果 T a b l e6A n a l y s i sr e s u i to fr e , p a rc o n c e n t r a t e 产品元素含最／％ 名称 K 2 0 N a 2 0A I z 0 3 S i 0 2L i 2 0R b 2 0 F e 2 0 3 长石精矿 1 2 ，0 61 9 ．6 76 5 ．6 00 ．0 4 70 ．1 70 ．1 8 玻璃工业≥1 1≥1 8 6 3 7 0一 一d 0 ．2 陶瓷工业≥1 11 6 ～2 06 3 7 0 一一 0 ．5 铁锂云母的精矿产率9 ．9 9 ％，在菲金属产品中 占较大比例。锂、铷元素在铁锂云母中相对富集，铁 锂云母产品多元素分析结果见表7 。矿石的铁锂云 母精矿除含一定量锂、铷外，含铁较高，对云母中锂 的综合回收及其利用已有较多的研究【1 8 _ 19 l ，但对 高铁铁锂云母的用途和市场尚需进一步研究。 表7 铁锂云母产品多元素分析结果 T a b l e7A n a l y s i sr e s u l to fz i r m w a l d i t ec o n c e n t r a t e 元素L i 2 0R b 2 0K 2 0N a 2 0A b O ，F e 2 0 3 含量／％I ．3 40 ．4 07 ．3 12 ．0 5i 7 ．2 78 ．6 9 试验获得的黄玉精矿产率1 ．4 8 ％，含黄玉矿物 量超过9 5 ％。黄玉呈短柱状和菱方柱晶形，具有玻 璃光泽，黄玉的密度3 ．5 - - 3 ．7 9 ／c m 3 ，莫氏硬度8 ，是 上等的磨料和填料，在建材等工业上用途广泛。 5结语 1 对江西某低品位钠长石化花岗岩型钽铌矿， 采用按粒度分级，粗细分组及重一磁一电一浮一水 冶联合工艺，获得钽铌精矿、锡石、铁锂云母、黄玉、 石英及长石精矿，资源综合利用率达9 6 ．5 3 7 5 ％。 2 工艺过程在注重传统回收有价金属的基础 上，充分考虑了对非金属矿物的回收。通过提高资 源综合利用率，使该低品位钽铌资源的开发和利用 成为可能。 3 对低品位钠长石化花岗岩型钽铌矿进行全 矿石综合利用，既可提高矿石的利用价值，又可大幅 度减少尾矿堆存量，降低尾矿库的建设投资，消除因 大量尾矿的堆存而导致的安全隐患，环境效益十分 显著。 参考文献 [ 1 】江四海，李德斌．运用盈亏平衡迸行低品位矿采选决策[ J ] ．江西有色金属，2 0 0 6 。2 0 3 2 2 2 5 ． 第3 期 何国伟等低品位纳长石化花岗岩型钽铌矿全矿石综合利用1 0 1 [ 2 ] 刘宁平，刘建章，孙洪志，等．钽铌工业生产及其展望[ J ] ．稀有金属快报，2 0 0 5 ，2 4 9 1 6 ． [ 3 ] 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a v i t y c o n c e n t r a t i o n m a g n e t i cs e p a r a t i o n f l o a t a t i o n h y d r o m e t a l l u r g i c a lp r o c e s s i n g ．9 6 ．5 ％o fc o m p o s i t i o ni nt h eo r ei sc o m p r e h e n s i v e l yu t i l i z e da sc o n c e n t r a t e ss u c ha st a n t a l i t e - c o l u m b i t e ，c a s s i t e r i t e ，z i n n w a l d i t e ，q a r t z ，f e l p a ra n dt o p a z ． ， ’ K e y w o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n g ；t a n t a l u m - n i o b i u mo r e ；q a r t za n df e l p a r ；z i n n w a l d i t e ；t o p a z ；c o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n 低品位纳长石化花岗岩型钽铌矿全矿石综合利用低品位纳长石化花岗岩型钽铌矿全矿石综合利用 作者何国伟， 叶志平， HE Guo-wei， YE Zhi-ping 作者单位何国伟,HE Guo-wei广州大学,广州,510006， 叶志平,YE Zhi-ping华南师范大学,广州 ,510006 刊名 有色金属 英文刊名NONFERROUS METALS 年，卷期2008，603 被引用次数0次 参考文献19条参考文献19条 1.江四海.李德斌 运用盈亏平衡进行低品位矿采选决策[期刊论文]-江西有色金属 200603 2.刘宁平.刘建章.孙洪志 钽铌工业生产及其展望[期刊论文]-稀有金属快报 200509 3.王毓华.黄传兵.陈兴华 从某钽铌尾矿中回收长石和石英的试验研究[期刊论文]-中国矿业 200509 4.俞建长.宋开新.黄清明 铌钽尾矿微晶玻璃的研制[期刊论文]-福州大学学报自然科学版 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