影响稀土矿浮选指标几个主要因素的研究

发表时间:2018/10/8   来源:《新材料.新装饰》2018年5月下   作者:芦宏伟
[导读] 在稀土矿日益难选的背景,对中国的稀土资源分布和特点进行概述,继而系统地综述了近年来国内外学者在稀土选矿方面的研究成果,着重对稀土选矿工艺和浮选药剂方面的研究进行梳理和评述。在稀土矿分选工艺方面分别总结了单一选别工艺和联合选别工艺的研究与应用,在浮选药剂方面则重点论述了稀土捕收剂及抑制剂的种类、应用和研究进展。在此基础上,阐明了今后对稀土矿分选工艺和浮选药剂开发研究的重点。

(包钢宝山矿业公司,内蒙古 包头 014010)
摘要:在稀土矿日益难选的背景,对中国的稀土资源分布和特点进行概述,继而系统地综述了近年来国内外学者在稀土选矿方面的研究成果,着重对稀土选矿工艺和浮选药剂方面的研究进行梳理和评述。在稀土矿分选工艺方面分别总结了单一选别工艺和联合选别工艺的研究与应用,在浮选药剂方面则重点论述了稀土捕收剂及抑制剂的种类、应用和研究进展。在此基础上,阐明了今后对稀土矿分选工艺和浮选药剂开发研究的重点。
关键词:稀土矿;浮选;应用

 
        在工业生产中,浮选是稀土矿分选最常用也最有效的方法,其中浮选药剂是影响浮选效果的关键因素。稀土选矿不仅对分选工艺要求极其严格,其对浮选药剂的要求也特别高,与其它资源加工相比更需要高效的选矿工艺和浮选药剂。基于上述情况,对已经公开发表有关稀土加工利用进行总结,着重梳理稀土分选工艺和浮选药剂方面的研究成果及应用进展,以期为稀土矿高效分选工艺与药剂的选择提供参考。
        一、稀土选矿工艺研究
        稀土矿物的选别一般依据稀土与伴生矿物之间的性质差异选用不同的选矿方法,其中浮选和重选是比较常用的单一选矿工艺。
        1、单一浮选工艺。浮选法,即利用稀土矿物与伴生矿物表面润湿性的差异,在矿浆中添加浮选药剂,借助气泡的浮力使稀土矿物与伴生脉石及其它矿物分离的工艺。目前浮选法是轻稀土矿的主要选矿方法[1]。对氟碳铈矿和独居石的分离开展了较深入的研究,结果表明,当矿浆pH 值在4.5~5.5 范围内时,当给矿品位在60%以上时氟碳铈精矿品位和回收率才都大于80%。在分选过程中加入明矾作为独居石的抑制剂,邻苯二甲酸作为氟碳铈矿的捕收剂,经过一次粗选,两次精选和两次扫选流程,最终获得的氟碳铈矿品位为68.81%,纯度为95.04%,独居石品位为58.55%,纯度为95.34%,两种稀土矿物均得到有效分离。浮选法能够有效解决较细粒稀土矿物的回收利用率低这一问题,但是与重选相比,浮选过程中需要添加不同种类的药剂,选矿成本较高并且可能会对环境造成污染。
        2、单一重选工艺。重选法是在一定的流体介质中、矿物基于密度差异实现分离的工艺。单一重选工艺在小型稀土矿选矿厂中应用广泛。此工艺流程为,将原矿磨矿或者使用打砂机简单破碎至-2 mm 后,使用摇床进行粗选,粗选尾矿再次经过摇床进行扫选,扫选精矿和粗选精矿作为最终精矿,其中TREO 含量为60%~65%,回收率40%左右。单一重选工艺流程简单,但资源回收利用率较低。
        二、稀土选矿药剂的研究
        1、C-O基团捕收剂。在稀土浮选药剂中,C-O基团药剂的应用较早且广泛,其典型代表为脂肪酸和邻苯二甲酸。油酸是氟碳铈矿浮选的常用药剂,有色金属研究总院便对油酸浮选稀土矿物进行了系统的试验研究。经过大量的试验探索发现,在矿浆pH 值为8~9时,以栲胶和水玻璃为抑制剂,氟硅酸钠为调整剂,油酸作捕收剂浮选稀土,可从含REO 7%~9% 的稀土原矿中获得含REO 40%、回收率为55%~75%之间的稀土精矿[3],以油酸钠为捕收剂,研究了氟碳铈矿的浮选行为,结合红外光谱测试、油酸钠浮选溶液化学和氟碳铈矿晶体化学理论,对油酸钠的作用机制进行了较深入的研究。研究结果表明,油酸钠对氟碳铈矿的捕收能力极强,在pH 值为8.5 时,氟碳铈矿的回收率可达99.77%。由于油酸类捕收剂选择性较差,只能应用于组分简单的稀土矿石,一般作为氟碳铈矿浮选的捕收剂。
        邻苯二甲酸是片状晶体,呈白色、无气味、溶于酒精、微溶于水。它的主要捕收基团是羧基,由于其烃基较短故捕收能力较弱,但当与烃油混合使用时可大幅提高捕收能力,另外其选择性较好。


用邻苯二甲酸和煤油混合作为捕收剂,水玻璃为抑制剂,在pH 为4~5条件下进行试验,氟碳铈矿回收率最高,萤石可浮性良好,重晶石则基本不上浮。邻苯二甲酸对氟碳铈矿的捕收能力比对独居石的捕收能力强得多,所以使用该药剂对分离独居石和氟碳铈矿具有极好的效果,成功解决了二者分离的一系列问题。
        2、N-O基团捕收剂。N-O基团药剂以羟肟酸为主,在金属矿浮选中应用广泛,该药剂在不同种类的稀土矿物浮选中都进行过不同试验规模的研究或应用,效果较好。[3]认为羟肟酸能与稀土形成稳定的螯合物。羟肟酸分别具有“肟”和“酰胺”的性质,肟是一种活泼的官能团,它能与金属离子形成螯合物且形成螯合物的能力很强,与稀土等高荷电的阳离子形成螯合物的能力则更强,而它与碱土金属离子形成螯合物的能力则很弱,因此在稀土浮选中羟肟酸是非常有效的捕收剂。根据结构不同可将羟肟酸分为烷基异羟肟酸、环烷基异羟肟酸、芳香基异羟肟酸。不同类型的羟肟酸对稀土的浮选效果有很大差异。
        (1)烷基异羟肟酸。烷基异羟肟酸类浮选剂的代表性药剂是C5-9异羟肟酸,被广泛用于稀土矿浮选。C5-9羟肟酸属于弱酸,呈红色油状,微溶于水,可与碱作用配成钠盐或铵盐使用,亦可直接使用。C5-9异羟肟酸能与水解后的矿物表面上的阳离子生成O,O 五元环络合物或形成O,N 四元环络合物,有意义的是,它与稀土金属离子生成络合物很稳定而与钙离子生成的络合物不稳定,因此将之用于含有碱土金属矿物的稀土矿时具有非常优良的选择性。工业试验研究证实,以C5-9异羟肟酸作为捕收剂,可以获得含稀土氧化物为71.32%、回收率为72.22% 的精矿。
        (2)环烷基异羟肟酸。环烷基异羟肟酸是以石油副产品环烷酸为原料,先用三氯化磷与环烷酸反应生成环烷酸酰氯,然后在弱碱性条件下使环烷酸酰氯与羟氨反应生成环烷羟肟酸,其结构式为CH2-CH2-CH2-CH2-CHONHOH。该药剂的选择性不及烷基异羟肟酸,但其捕收能力却比烷基异羟肟酸更强。[3]研制出了环烷羟肟酸,并于本年底在工业生产中投入应用,使用时配制成环烷羟肟酸铵,通过一粗一精闭路流程,由REO 品位为23%的原矿可生产出REO 品位为60. 14% 的稀土精矿。此后的10 年间都是用环烷羟肟酸生产稀土精矿,生产效果优良。
        (3)芳香基异羟肟酸。芳香基异羟肟酸的化学性质稳定,水溶性好,代表药剂有苯基异羟肟酸、水杨羟肟酸,N-羟基邻苯二甲酰亚胺、邻羟基萘甲羟肟酸、H894 等。苯甲羟肟酸为能溶于水的白色晶体,其水溶液显酸性,工业产品一般呈枣红色,用做捕收剂浮选稀土时要添加起泡剂。据报道,以苯甲羟肟酸为捕收剂,氢氧化钠、水玻璃、明矾为组合调整剂,浮选稀土元素氧化物为29. 04% 的原矿能获得REO 品位为60. 40%、回收率为82.51%的精矿。[2]采用分段添加苯甲羟肟酸的方法对稀土矿进行浮选,最后将给矿品位为43.8% 的原矿品位提高到54.6%,回收率可达79.5%。水杨羟肟酸性质稳定,溶于乙酸、丙酮等有机溶剂,且具有一定的起泡性。以水杨羟肟酸为捕收剂时,只需以硅酸钠为调整剂,即可从含REO28.9% 的重选稀土粗精矿中得到REO 品位为61.46%、回收率为84.95% 的稀土精矿。该药剂在包钢选矿试验厂取得了较好的使用效果。其作用机理研究表明,水杨羟肟酸能与稀土矿表面的稀土离子生成络合物而吸附于矿物表面,由于苯基疏水从而起到捕收作用。
        总的来说,稀土选矿药剂仍在不断地发展,研究和开发螯合类等新型高效捕收剂,以及寻找合适组分的捕收剂配合使用以充分发挥药剂之间的协同作用,对于提高选矿效果及降低药剂成本具有重要作用。
参考文献
[1]罗家珂,任俊,唐芳琼.我国稀土浮选药剂研究进展[J].中国稀土学报,2012(5):31.
[2]任俊.稀土矿物浮选捕收剂的研究概述[J].矿产综合利用,2013(2):11.
[3]孙传尧.我国稀土矿选矿药剂和工艺的研究现状及展望[J].有色金属科学与工程,2012,3(6):75-80.
 
 

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