耿志強(qiáng)，曾令明，戴智飛，張紅華

（1.江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330029；2.江西銅業(yè)技術(shù)研究院有限公司，江西 南昌 330096）

1 引言

稀土資源在我國(guó)是珍貴的優(yōu)勢(shì)資源，其中位于四川冕寧的牦牛坪稀土礦區(qū)是我國(guó)僅次于內(nèi)蒙古包頭的第二大輕稀土基地［1-5］。礦區(qū)內(nèi)主要的稀土礦由于其風(fēng)化情況不同，稀土礦物品位波動(dòng)范圍較大，且某些礦體中在交代的過(guò)程中，風(fēng)化程度較高，導(dǎo)致其稀土礦物的回收指標(biāo)較差［6-9］。在牦牛坪稀土礦開(kāi)采的初期，回收工藝較為落后，大部分是采用磨礦-重選-干式磁選進(jìn)行生產(chǎn)，資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重［10-13］，且工作環(huán)境惡劣。

本論文首先對(duì)牦牛坪某礦區(qū)稀土礦的工藝礦物學(xué)進(jìn)行了分析，通過(guò)其工藝礦物學(xué)特性，為選礦工藝流程的研究提供了理論依據(jù)［14］，而后又對(duì)其進(jìn)行了磁選-重選聯(lián)合工藝進(jìn)行了優(yōu)化探索。

2 礦石工藝礦物學(xué)分析

2.1 原礦化學(xué)組成

采用化學(xué)分析方法對(duì)該礦石進(jìn)行多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1所示。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果

由上述結(jié)果可知，該礦石成分較為復(fù)雜，主要有價(jià)元素是稀土元素，且總稀土氧化物（TREO）的品位為6.21%。其他雜質(zhì)成分為SiO2、BaSO4、CaF2、Al2O3以及 Fe等。

礦石中主要礦物組成及含量見(jiàn)表2。由表2可知其主要稀土礦物是氟碳鈰礦。其他礦物以長(zhǎng)石、石英為主，其次為重晶石、螢石、云母、角閃石及褐鐵礦、赤鐵礦，并含少量綠泥石、磷鋁石。

表2 礦石礦物組成分析結(jié)果

2.2 主要礦物的物理性質(zhì)

礦樣中主要礦物的物理性質(zhì)對(duì)回收工藝的確定有一定的意義，因此將礦樣中主要礦物的晶系、硬度、比重及比磁化系數(shù)檢測(cè)結(jié)果列于表3。

表3 原礦主要礦物的物理性質(zhì)

由上表可知，主要回收的礦物氟碳鈰礦并未見(jiàn)某項(xiàng)物理性質(zhì)遠(yuǎn)高于其他礦物，且氟碳鈰礦與重晶石、褐鐵礦、赤鐵礦的比重相似，與褐鐵礦、赤鐵礦、角閃石等弱磁性礦物磁性相近，因此針對(duì)稀土礦物的回收應(yīng)采取多種選礦方法進(jìn)行回收。

原礦為-1mm的粉末狀礦石，為了進(jìn)一步了解稀土元素礦物的特征，對(duì)樣品中主要稀土礦物氟碳鈰礦的解離度進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得氟碳鈰礦的解離度約91.2%，如表4所示。

表4 樣品中氟碳鈰礦解離度表

2.3 影響回收的工藝礦物學(xué)因素

（1）共生關(guān)系的影響。大部氟碳鈰礦顆粒較為純凈，與脈石接觸面平滑規(guī)整，因此大部分氟碳鈰礦較易單體解離，對(duì)回收較為有利，只有少部分氟碳鈰礦內(nèi)部或邊緣見(jiàn)細(xì)粒脈石礦物分布，而此類(lèi)則必須細(xì)磨才能達(dá)到解離。

（2） 粒度的影響。礦石中的氟碳鈰礦含量較高，且為自形至半自形結(jié)晶，呈板狀或長(zhǎng)粒狀，粒度大小多數(shù)在0.03～0.8mm，氟碳鈰礦、重晶石等雖顆粒較大，但其性脆在礦石磨細(xì)時(shí)易產(chǎn)生過(guò)粉碎形成次生礦泥，為了消除礦泥對(duì)氟碳鈰礦分離回收的不利影響，需注意磨礦過(guò)程的磨礦細(xì)度。

（3）脈石礦物物理性質(zhì)的影響。氟碳鈰礦與重晶石、褐鐵礦、赤鐵礦的比重相似，與褐鐵礦、赤鐵礦、角閃石等弱磁性礦物磁性相近，因此針對(duì)稀土礦物的回收應(yīng)采取多種選礦方法進(jìn)行回收。

2.4 選礦回收工藝的指導(dǎo)

根據(jù)工藝礦物學(xué)的分析結(jié)果，礦石中諸如石英、長(zhǎng)石、螢石、云母、重晶石等75%含量以上的礦物與氟碳鈰礦磁性差異較大，適宜首先采取磁選的工藝進(jìn)行初步分選，可排除大部分的脈石礦物。之后再利用比重差異，采用重選的工藝將氟碳鈰礦與角閃石、鉛錳礦物等以及部分磁選夾雜的石英、螢石等分離。因磁選夾雜出的重晶石等與氟碳鈰礦比重相近的礦物在重選中難以分離，最后采用再磁選的分離工藝，即可得到合格的氟碳鈰精礦。

3 磁選-重選優(yōu)化探索試驗(yàn)

3.1 粒度篩析

由表5中礦樣粒度篩析結(jié)果分析可知，該礦石粒度組成較細(xì)，+0.5mm粒級(jí)產(chǎn)率為25.98%、REO分布率為14.88%。根據(jù)工藝礦物學(xué)分析，回收方案設(shè)計(jì)首先是采用磁選，將氟碳鈰礦與大部分非磁性礦物分離，再采用搖床重選得到氟碳鈰粗精礦。

表5 原礦粒度篩析結(jié)果

3.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

為了確定稀土粗選的磁場(chǎng)強(qiáng)度，試驗(yàn)對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行了探索試驗(yàn)?？紤]到原礦粒度為-1mm，為了保證原礦不過(guò)磨，試驗(yàn)首先確定原礦入選粒度為-0.5mm，分別對(duì)比物料在0.9T、1.1T、1.3T和1.5T不同場(chǎng)強(qiáng)下的試驗(yàn)效果。試驗(yàn)設(shè)備采用贛州金環(huán)磁選的SLon-100，試驗(yàn)流程圖見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表6。由表5中礦樣粒度篩析結(jié)果分析可知，該礦石粒度組成較細(xì)，+0.5mm粒級(jí)產(chǎn)率為25.98%、REO分布率為14.88%。根據(jù)工藝礦物學(xué)分析，回收方案設(shè)計(jì)首先是采用磁選，將氟碳鈰礦與大部分非磁性礦物分離，再采用搖床重選得到氟碳鈰粗精礦。

圖1 粗選磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)流程圖

由表6結(jié)果可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)，粗選粗精礦REO回收呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到1.1T時(shí)即可達(dá)到較好的磁選效果，再增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，回收率提高的不明顯，綜合考慮選擇1.1T為粗選磁選的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

表6 -0.5mm入選物料磁場(chǎng)強(qiáng)度探索試驗(yàn)結(jié)果

3.3 脈沖次數(shù)試驗(yàn)

為了確定稀土粗選的磁選機(jī)脈沖次數(shù)，針對(duì)入選粒度-0.5mm物料，試驗(yàn)對(duì)該條件進(jìn)行了探索試驗(yàn)，分別對(duì)比了磁場(chǎng)強(qiáng)度1.1T時(shí)在不同脈沖次數(shù)下的試驗(yàn)效果。試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表7。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇脈沖次數(shù)為10次。

表7 磁場(chǎng)強(qiáng)度1.1T時(shí)沖次對(duì)磁選效果的影響

3.4 介質(zhì)盒間隙試驗(yàn)

為了確定稀土粗選的磁選機(jī)介質(zhì)盒間隙大小，針對(duì)入選粒度-0.5mm物料，試驗(yàn)對(duì)介質(zhì)盒間隙進(jìn)行了探索試驗(yàn)，分別對(duì)比了不同磁場(chǎng)強(qiáng)下在不同介質(zhì)盒間隙大小下的試驗(yàn)效果。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。綜合考慮粗精礦的品位與回收率，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇介質(zhì)盒大小為1.5mm。

表8 介質(zhì)盒間隙大小對(duì)磁選效果的影響

3.5 粗精礦搖床重選試驗(yàn)

上述磁選探索試驗(yàn)表明，采用磁性分選，可以富集得到REO品位19%左右、回收率93%左右的粗精礦，為了進(jìn)一步利用重力分選稀土礦物，試驗(yàn)又進(jìn)行了重選分離的探索，設(shè)備采用武漢探礦LY-1100*500型號(hào)的搖床。試驗(yàn)流程圖見(jiàn)圖2，經(jīng)過(guò)一粗一掃的重選流程后，可以得到REO品位39%左右、回收率82%左右的稀土搖床精礦。

表9 搖床重選分離探索試驗(yàn)結(jié)果

圖2 粗精礦搖床重選探索試驗(yàn)流程圖

3.6 搖床精礦磁選試驗(yàn)

稀土磁選粗精礦經(jīng)過(guò)搖床重選作業(yè)，得到搖床精礦，但此時(shí)搖床精礦REO品位仍然不高。經(jīng)搖床精礦的工藝礦物學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，其中仍含有大量比重與稀土礦物接近的重晶石等脈石礦物，為了得到更高品位的稀土精礦，探索試驗(yàn)需要再經(jīng)過(guò)一次磁選，才能得到合格的稀土精礦。根據(jù)前述磁選探索試驗(yàn)結(jié)果，磁選的條件選定磁選強(qiáng)度為1.1T、脈沖次數(shù)為10次、介質(zhì)盒間隙為1.5mm，試驗(yàn)流程圖見(jiàn)圖3。由表10 的結(jié)果可知，搖床精礦經(jīng)過(guò)磁選后，可獲得稀土精礦REO品位55.81%、作業(yè)回收率87.26%的指標(biāo)，對(duì)原礦回收率為71%左右。稀土中礦REO品位40.97%，可以返回粗選，磁選尾礦X2的REO品位1.29%，該尾礦與搖床尾礦可后續(xù)采用其他方法回收。

圖3 搖床精礦再磁選探索試驗(yàn)流程圖

表10 搖床精礦再磁選探索試驗(yàn)結(jié)果

3.7 磁選-搖床重選-再磁選閉路試驗(yàn)

通過(guò)開(kāi)路探索試驗(yàn)確定了各作業(yè)條件，閉路試驗(yàn)流程圖見(jiàn)圖4。由表11的結(jié)果可知，在原礦REO品位6.21%的情況下，通過(guò)磁選-搖床重選-再磁選的工藝流程，可以得到稀土精礦REO品位55.43%，回收率79.49%的指標(biāo)。

圖4 磁選-搖床重選-再磁選閉路試驗(yàn)流程圖

表11 磁選-搖床重選-再磁選閉路試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

（1） 牦牛坪某礦區(qū)稀土礦中REO含量為6.21%，主要稀土礦物以氟碳鈰礦為主，有較高的回收價(jià)值。其他礦物以長(zhǎng)石、石英為主，其次為重晶石、螢石、云母等。

（2）工藝礦物學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，氟碳鈰礦與重晶石、褐鐵礦、赤鐵礦的比重相似，與褐鐵礦、赤鐵礦、角閃石等弱磁性礦物磁性相近，因此針對(duì)稀土礦物的回收應(yīng)采取多種選礦方法進(jìn)行回收。

（3）實(shí)驗(yàn)室對(duì)稀土礦物的回收分選進(jìn)行了探索試驗(yàn)，試驗(yàn)采用磁選-搖床重選-再磁選的工藝流程，閉路試驗(yàn)可以得到REO品位55%左右、回收率79%左右的稀土精礦，回收指標(biāo)較好。

（4）探索試驗(yàn)所得到的搖床尾礦和磁選尾礦，仍然含有一定的稀土礦物。由于磁-重選回收的粒級(jí)范圍有限，一般回收下限為0.037mm，則稀土礦物主要是細(xì)粒級(jí)在工藝流程中的損失，可以考慮后續(xù)通過(guò)微細(xì)粒浮選技術(shù)等手段綜合回收，進(jìn)一步提高回收率。