鉭鈮礦選礦方法工藝

 鉭鈮礦選礦粗選一般采用重選法，精選則采用重選、浮選、電磁選或選冶聯(lián)合工藝，處理粉礦或原生泥含量多的礦石，洗礦作業(yè)必不可少，同時采用高效磨礦分級設(shè)備，以降低鉭鈮礦物的泥化。

    鉭鈮浮選常用捕收劑有脂肪酸類、胂酸類、膦酸類、羥肟酸類、陽離子型捕收劑等，捕收劑的環(huán)境污染及藥劑成本問題至關(guān)重要。

    一、鉭鈮礦礦物工藝學(xué)特性

    鈮鐵礦－鉭鐵礦的化學(xué)通式為AB₂O₆，二者簡稱鈮鉭鐵礦。A為鐵、錳，B為鈮、鉭。    鈮鐵礦－鉭鐵礦的磁化率為（22.1～37.2）×10－6。鈮鐵礦的介電系數(shù)為10～12，鉭鐵礦為7～8。礦物的密度5.15～8.20（隨鉭的含量增高而增大）。

    二、鉭鈮礦選礦技術(shù)

    鉭鈮礦選礦一般采用重選先丟棄大部分脈石礦物，獲得低品位混合粗精礦，進(jìn)入精選作業(yè)的粗精礦礦物組成復(fù)雜，一般含有多種有用礦物，分選難度大，通常采用多種選礦方法如重選、浮選、電磁選或選冶聯(lián)合工藝進(jìn)行精選，從而達(dá)到多種有用礦物的分離。

    （一）國外鉭鈮選礦

    處理粉礦或原生泥含量多的礦石，洗礦作業(yè)必不可少。澳大利亞格林布斯礦風(fēng)化偉晶巖沖積粘土粗選廠，設(shè)兩個洗礦系統(tǒng)，原礦用直徑1.5m，孔徑10mm的圓筒篩兩次洗礦后，篩下入選，篩上大塊及粘土球進(jìn)自磨機(jī)磨礦約4mm，再用孔徑10mm的圓筒篩篩分，篩下物料入選，篩上物料丟棄或返回再磨。洗礦耗水5m³/t，圓筒篩處理量達(dá)350噸／小時?臺。
   

    國外鉭鈮選礦廠重視采用高效磨礦分級設(shè)備，以降低鉭鈮礦物的泥化。格林布斯礦原生偉晶巖粗選廠用周邊排礦棒磨機(jī)與振動篩閉路取得較好結(jié)果。加拿大伯尼克湖鉭礦經(jīng)不斷改進(jìn)，目前采用的磨礦流程很有特色。該礦用一臺Ф2.4m×3.6m馬西型格子球磨機(jī)A－C水平振動篩（直線篩）閉路，篩分粒度2.5mm，篩下用德瑞克篩按0.2mm分級，－2.5＋0.2mm粒級用螺旋選礦機(jī)選別，其尾礦經(jīng)弧形篩脫水后返回再磨。球磨機(jī)有兩種產(chǎn)品構(gòu)成循環(huán)，即采用一臺磨機(jī)實(shí)現(xiàn)兩段閉路磨礦。該磨礦回路經(jīng)調(diào)整后循環(huán)負(fù)荷率通常為180%左右，循環(huán)負(fù)荷小易形成過粉碎。
   

    國外對鉭鈮鐵礦礦石的粗選仍以重選為主，并多用高效的重選設(shè)備，流程簡單。如格林布斯礦對－10mm原礦直接用跳汰機(jī)粗選。加拿大伯尼克湖鉭礦80年代形成的重選－浮選－重選流程日趨完善，該流程仍以重選為主，浮選只用于處理細(xì)泥。重選設(shè)備體用了GEC螺旋選礦機(jī)、3層懸掛式戴斯特?fù)u床、霍爾曼礦泥搖床、橫流皮帶選礦機(jī)。前蘇聯(lián)采用浮選對重選精礦中鉭鐵礦、細(xì)晶石與黃玉進(jìn)行分離，捕收劑為異羥肟酸，調(diào)整劑為草酸，在鹽酸介質(zhì)中（pH2）浮選，當(dāng)給礦含Ta₂O₅ 2.52%時，精礦品位27%，回收率90%。

    （二）國內(nèi)鉭鈮選礦

    1、鉭鈮礦粗選
   

    國內(nèi)鉭鈮礦原礦品位一般很低，其礦物性脆、密度大。為了保證磨礦粒度，避免過粉碎，一般采用階段磨礦階段選別流程。江西宜春鉭鈮選礦廠采用側(cè)向弧形篩取代直線振動篩進(jìn)行篩分，現(xiàn)場探索試驗結(jié)果表明：篩上夾細(xì)可降低14.70%，篩下夾粗可減少4.3%，篩分效率可提高17.72%。該設(shè)備的試驗成功，為現(xiàn)場一段磨礦篩分改造提供了新途徑。福建南平是一個大型花崗偉晶巖礦床，1998年由廣州有色金屬研究院對該礦石進(jìn)行選礦試驗研究，為建廠提供設(shè)計依據(jù)，根據(jù)鉭鈮和錫石礦物粒度嵌布特征，提出采用階段磨礦、階段選別工藝。一段采用棒磨機(jī)，并與篩子構(gòu)成閉路，以減少過粉碎。二段磨礦采用球磨機(jī)，并與高頻振動細(xì)篩構(gòu)成閉路，除能嚴(yán)格控制粒度外，還可增加處理能力，提高磨礦效率。該礦粗選采用單一重選流程。重選設(shè)備有GL螺旋選礦機(jī)、螺旋溜槽和搖床。該礦入選原礦含（TaNb）2O5 0.0499%，Sn 0.0598%，經(jīng)粗選后獲得的粗精礦產(chǎn)率為0.248%，含（TaNb）₂O514.94%（其中Ta₂O₅ 10.79%），對原礦回收率為74.30%（Ta₂O₅ 回收率為74.96%）；含Sn 15.71%，對原礦回收率為65.11%。

    2、鉭鈮礦精選
   

    粗選工藝獲得的粗精礦一般是混合粗精礦，需進(jìn)一步精選分離出多種有用礦物。如福建南平鉭鈮精選先用6%的鹽酸溶液清洗礦物表面，再用弱磁選除去強(qiáng)磁性礦物及鐵屑，烘干并篩分成＋0.2、＋0.1和－0.1mm三個級別，分別用干式強(qiáng)磁選機(jī)經(jīng)一次粗選、一次掃選獲得鉭鈮精礦，精選結(jié)果：鉭鈮精礦產(chǎn)率0.0764%，含（TaNb）₂O₅ 45.64%（Ta₂O₅ 32.57%），對原礦回收率69.92%（Ta₂O₅ 回收率69.071%），精選作業(yè)回收率94.11%；

    3、細(xì)粒鉭鈮礦浮選
   

    江西大吉山鎢礦中的69號礦體是一個大型含鉭鈮鎢花崗巖礦體，該礦中鉭鈮鐵礦物嵌布粒度很細(xì)，大部分粒度在40～74μm，因此采用常規(guī)的重選方法，選礦回收率較低，鉭回收率僅25%～33%。廣州有色金屬研究院采用重－浮聯(lián)合流程回收鉭鈮礦物，在浮選給礦Ta₂O₅ 0.0145%時，浮選精礦產(chǎn)率為0.7%，精礦含Ta₂O₅ 1.8%，鉭的回收率87%，精礦富集比在100倍以上。然后再重選富集，水冶分離鉭和鎢。使鉭的選冶回收率達(dá)44%。

    包頭白云鄂博礦的礦石性質(zhì)非常復(fù)雜，特別是鈮礦物以貧、細(xì)、雜難選聞名于世，廣州有色金屬研究院用浮選法對稀土浮選尾礦進(jìn)行鈮礦物富集，采用Pb（NO₃）₂為活化劑，D－1為鈣礦物的抑制劑，以羥肟酸為主的組合捕收劑，在pH6的介質(zhì)中進(jìn)行鈮浮選，經(jīng)浮選富集的鈮粗精礦脫硫后，采用弱磁－搖床工藝精選，獲得富鈮鐵精礦和鐵精礦。富鈮鐵精礦1 含Nb₂O₅ 1.66%，精礦2 含Nb₂O₅ 0.59%，鈮總回收率35.58%。陳泉源等人對白云鄂博礦的稀土浮選尾礦研究后提出，稀土浮選尾礦濃縮脫泥后，添加氧化石臘皂、水玻璃反浮螢石及殘余的稀土礦物，槽內(nèi)產(chǎn)品濃縮后，添加氟硅酸銨、氧化石臘皂浮選鐵礦物得到鐵精礦，選鐵尾礦加硫酸、羧甲基纖維素、水楊羥肟酸、C5－9羥肟酸和草酸，經(jīng)一次粗選、三次精選得到含Nb₂O₅ 1.67%，回收率40.14%的鈮浮選精礦，該精礦再經(jīng)強(qiáng)磁進(jìn)行鐵、鈮分離，得到非磁性產(chǎn)品的鈮精礦和磁性產(chǎn)品的鈮次精礦。

    三 鉭鈮礦浮選藥劑的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

    （一）鉭鈮礦物捕收劑

    鉭鈮礦比較有效的捕收劑有脂肪酸類、胂酸類、膦酸類、羥肟酸類、陽離子型捕收劑。

    1、脂肪酸類捕收劑  前蘇聯(lián)波立金和格拉德基赫兩人曾采用氧化礦捕收劑：油酸、油酸鈉、十三烷酸鈉、硫酸烷脂鈉和異辛基磷酸鈉詳細(xì)研究鈮鐵礦－鉭鐵礦可浮性。試驗表明：使用脂肪酸作捕收劑時，飽和烴基的捕收能力比不飽和的差。當(dāng)pH值為6～8時，用油酸鈉浮選鈮鐵礦－鉭鐵礦極有成效，在強(qiáng)酸性介質(zhì)和強(qiáng)堿性介質(zhì)中都受抑制。對脂肪酸進(jìn)行改性，能提高其選擇捕收性。例如，在分子中引入新的有效活性基團(tuán)磺酸基、多羧基、硫酸基、鹵素、胺（氨）基、胺基酰基和酰胺基等。

    2、胂酸類捕收劑  胂酸能與鉭、鈮等稀有金屬礦物形成牢固的表面化合物，烴基向外，使礦物疏水。但與脈石礦物不存在這種化學(xué)吸附，因此捕收能力強(qiáng)、選擇性好。缺點(diǎn)是含胂物質(zhì)在生產(chǎn)和使用上都存在污染問題。芐基胂酸和甲苯胂酸是鉭鈮礦物的有效捕收劑，胂酸與黃藥混用能大大提高鉭鈮礦物回收率。

    3、膦酸類捕收劑  用雙膦酸捕收鈮鐵金紅石的研究表明：在礦漿pH值為2～4時，雙膦酸是鈮鐵金紅石良好的捕收劑，其回收率達(dá)到90.87%～91.70%，同時認(rèn)為雙膦酸在鈮鐵金紅石表面被吸附，吸附形式主要為化學(xué)吸附。

    4、羥肟酸類捕收劑  我國某地鉭鈮細(xì)泥礦用工業(yè)異羥肟酸配以變壓器油進(jìn)行粗選，當(dāng)給礦含Nb₂O₅ 0.094%時，可得粗精礦品位Nb₂O₅  0.9～1.0%，回收率90%左右。

    5、陽離子捕收劑  研究表明，十二烷基醋酸胺在中性介質(zhì)中能有效地浮選鈮鐵礦類礦物。

    6、其它捕收劑  利用新藥劑N₂對鉭鈮礦物進(jìn)行捕收性能研究表明，高碳鏈的N₂是鉭鈮礦物的有效捕收劑。用N－亞硝基苯胲胺浮選白云鄂博鈮礦石取得較好結(jié)果。前蘇聯(lián)探索試驗表明，烴基硫酸酯也適應(yīng)于偉晶巖礦床鈮鐵礦－鉭鐵礦的浮選。
   

    很多浮選劑，特別是捕收劑，單獨(dú)使用時，效果不太理想，但當(dāng)某些藥劑按一定比例組合使用后，出現(xiàn)的效果不是簡單的加和效果，而是增效效果，即1＋1＞2的協(xié)同效果。如黃藥與羥肟酸組合浮選氧化銅；油酸鈉與羥肟酸組合浮選紅柱石；胂酸與黃藥混用，銅鐵靈與苯甲羥肟酸混用，苯甲羥肟酸與塔爾皂混用，浮選黑鎢細(xì)泥；F₂O₃與水楊氧肟酸混用浮選錫石細(xì)泥都取得較好結(jié)果。

    （二）鉭鈮礦浮選調(diào)整劑

    鉭鈮礦主要脈石礦物是硅酸鹽類礦物、螢石和碳酸鹽礦物。這些礦物的典型抑制劑是水玻璃、六偏磷酸鈉、淀粉、焦磷酸、磷酸氫鈉、木素磺酸鈉、丹寧、乳酸、檸檬酸、酒石酸等。pH值對鉭鈮浮選過程有較大影響，常用于調(diào)整pH值的調(diào)整劑有硫酸、鹽酸、氫氧化鈉、蘇打等。

    （三）鉭鈮礦浮選存在問題分析
   

    1、捕收劑的捕收性問題。分子中含有官能團(tuán)－COOH、－SO₄H、－SO₃H的捕收能力強(qiáng)、選擇性差，只適用于浮選礦物組成簡單、以石英為主要脈石的鉭鈮細(xì)泥。羥肟酸對鉭鈮細(xì)泥的捕收能力較脂肪酸弱，但選擇較好。膦酸對鉭鈮礦捕收能力比較強(qiáng)。

    2、捕收劑的環(huán)境污染及藥劑成本問題。胂酸能與鉭、鈮等金屬礦形成牢固的表面化合物，烴基向外，使礦物疏水，而與脈石礦物不存在這種化學(xué)吸附，因此捕收能力強(qiáng)、選擇性好，同時胂酸對Ca^2＋、Mg^2＋離子不敏感，對含方解石高的礦石適應(yīng)性強(qiáng)。但胂酸毒性較高，可能造成環(huán)境污染。在鉭鈮細(xì)泥浮選中，使用藥劑量大，而且價格高；同時，有些藥劑毒性較大，需增加環(huán)保費(fèi)用，從而使選礦成本上升。使用羥肟酸浮選時，效果較好，但藥劑用量較大