巴西博阿維斯塔鈮礦中碳酸鹽和碳酸鹽脈石的反浮選試驗(yàn)研究

巴西博阿維斯塔鈮礦中碳酸鹽和碳酸鹽脈石的反浮選試驗(yàn)研究

0浮選工藝流程及礦物組成鋯是一種重要的稀少金屬，廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能工業(yè)、軍事、汽車、建筑、冶金等領(lǐng)域。全球95%的鈮產(chǎn)自燒綠石,作為獲取金屬鈮和生產(chǎn)鈮鐵的主要原料,燒綠石資源在全球的分布極不均衡。從當(dāng)前已開發(fā)利用的情況看,燒綠石資源主要集中在巴西和加拿大,其供應(yīng)占全球鈮消費(fèi)的95%以上。俄羅斯、剛果(金)、肯尼亞、坦桑尼亞等也有豐富的燒綠石資源。按礦石類型劃分,燒綠石主要存在于兩種礦石中,即風(fēng)化殘留紅土礦和堿性碳酸鹽礦。因伴生的礦物成分較多,燒綠石選礦流程十分復(fù)雜。風(fēng)化礦和原生礦的浮選流程基本相似,均為脫泥-反浮選硅酸鹽或碳酸鹽-脫水-磁選-燒綠石浮選-硫化物浮選-浸出除磷巴西博阿維斯塔鈮礦礦床為圍晶巖-碳酸巖型的獨(dú)立鈮礦床,鈮是最主要的有價(jià)元素,主要以燒綠石形式存在,脈石主要為方解石等碳酸鹽礦物和長(zhǎng)石等硅酸鹽礦物。博阿維斯塔鈮礦有兩個(gè)選礦廠:BVFR選廠和BV選廠。兩個(gè)選礦廠主體工藝流程及內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在較大的差異,BVFR選廠采用“磨礦-分級(jí)-脫泥-碳酸鹽反浮選(脫碳)-硅酸鹽反浮選(脫硅)-磁選脫鐵-鈮浮選”的工藝流程回收鈮礦物,BV選廠采用“磨礦-分級(jí)-脫泥-脫硅-脫碳-磁選脫鐵-鈮浮選-鈮精礦脫硫”的工藝流程回收鈮礦物。生產(chǎn)指標(biāo)方面,目前兩個(gè)選廠均可獲得鈮總回收率大于54%的技術(shù)指標(biāo),但中間產(chǎn)品中鈮的損失率差異較大,其中BV廠鈮主要損失在礦泥中,而BVFR廠鈮主要損失在碳酸鹽浮選過程中,通過詳細(xì)的技術(shù)分析及評(píng)價(jià),鈮的回收率仍有一定的提升空間。磷礦石按其所含脈石礦物的種類和含量不同可分為硅質(zhì)型、鈣質(zhì)型和硅鈣質(zhì)型磷礦石,其所含脈石礦物主要是碳酸鹽礦物和硅酸鹽礦物,與巴西鈮礦所含主要脈石礦物相同。浮選是選別磷礦石最有效的手段之一,經(jīng)過長(zhǎng)期試驗(yàn)研究,已經(jīng)研制出了成熟的磷礦物、碳酸鹽礦物和硅酸鹽礦物的浮選藥劑和選礦技術(shù)。本文應(yīng)用磷礦選礦中成熟的反浮選碳酸鹽和反浮選硅酸鹽的技術(shù)和藥劑,對(duì)博阿維斯塔鈮礦進(jìn)行試驗(yàn)研究,篩選出捕收能力強(qiáng)、選擇性高的藥劑,確定合理的藥劑制度,高效地排除碳酸鹽礦物和硅酸鹽礦物,同時(shí)排除磷和硫等雜質(zhì)礦物,降低鈮損失率,從而保證進(jìn)入后續(xù)鈮浮選作業(yè)的鈮金屬量,達(dá)到提高鈮精礦回收率、降低鈮精礦中磷和硫雜質(zhì)含量的目的。1礦石礦物成分博阿維斯塔鈮礦的工藝礦物學(xué)研究表明,礦石中礦物種類十分復(fù)雜,鈮礦物主要有燒綠石(部分為鋇鍶燒綠石)和極少量鈮鐵礦等;稀土礦物含量少,總礦物量?jī)H為1.37%,但種類繁多,其中以含鋇的氟碳酸稀土礦物數(shù)量居多;鐵鈦礦物主要有磁鐵礦、鈦鐵礦、金紅石;金屬硫化礦物數(shù)量不多,以黃鐵礦和黃銅礦為主;脈石礦物以碳酸鹽類礦物和硅酸鹽類礦物占主體,礦物量分別為36%和41%,主要脈石礦物有方解石、白云石、鐵白云石、菱鐵礦、碳酸鍶礦、金云母、鉀長(zhǎng)石、鈉鐵閃石、角閃石、磷灰石等。礦石中燒綠石實(shí)測(cè)密度為4.094g/cm原礦化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果見表1。-1+0mm試樣篩析結(jié)果見表2,-1+0mm試樣中Nb由表2和圖1、圖2可知,隨著試樣粒度由粗到細(xì),Nb22.1捕收劑和捕收劑的篩選試驗(yàn)考慮到博阿維斯塔鈮礦選礦廠鈮的損失主要集中在脫泥段、脫碳段和脫硅段,本試驗(yàn)主要進(jìn)行這三段流程的優(yōu)化,為下一步鈮浮選提供合格的入選原料。首先進(jìn)行了捕收劑篩選試驗(yàn),在分析博阿維斯塔鈮礦碳酸鹽礦物和硅酸鹽礦物特性的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了廣泛深入的選碳捕收劑和選硅捕收劑篩選試驗(yàn)。試驗(yàn)的選碳捕收劑有PA-64、PA-67、PA-2、PA-805等由于鈮在礦泥中損失明顯,為了保證鈮的收率,進(jìn)行了脫泥流程和不脫泥流程比較試驗(yàn)。根據(jù)試樣的礦石性質(zhì),并參考現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)流程,擬訂了以下4種選別流程:脫泥-脫碳-脫硅選別流程,脫泥-脫硅-脫碳選別流程,不脫泥-脫碳-脫硅選別流程,不脫泥-脫硅-脫碳選別流程。試驗(yàn)結(jié)果表明,不脫泥-脫碳-脫硅選別流程指標(biāo)最好,碳酸鹽尾礦和硅酸鹽尾礦合計(jì)排除率達(dá)到65.25%,兩尾礦中Nb不脫泥-脫碳-脫硅選別工藝原則流程見圖3。2.2浮選條件試驗(yàn)為查明博阿維斯塔鈮礦不脫泥-脫碳-脫硅選別工藝分選指標(biāo)的各主要影響因素的影響程度和影響規(guī)律,并確定各主要影響因素的最佳條件,對(duì)磨礦細(xì)度,碳酸鹽反浮選抑制劑淀粉用量、調(diào)整劑NaOH用量、除硫藥劑丁黃藥用量及硅酸鹽反浮選抑制劑淀粉用量、調(diào)整劑NaOH用量等進(jìn)行了條件試驗(yàn)。2.2.1磨礦細(xì)度的確定磨礦的目的是使礦石中的礦物單體解離,并使礦石磨到適于浮選的粒度,合理的磨礦細(xì)度不僅能節(jié)省選礦廠的磨礦費(fèi)用,而且還能獲得選別最佳指標(biāo),因此確定合適的磨礦細(xì)度具有重要意義。磨礦細(xì)度與尾礦(X1+X2)各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線見圖4。由圖4可見,隨著磨礦細(xì)度的增加,尾礦(X1+X2)產(chǎn)率的增加速率先快后慢,相對(duì)應(yīng)的尾礦中Nb2.2.2捕收劑和抑制劑鈮礦物(燒綠石)是可浮性較好的礦物,一般的陰離子捕收劑、陽(yáng)離子捕收劑和絡(luò)合捕收劑都可以將其浮起,生產(chǎn)實(shí)踐中鈮礦物常用的捕收劑有陽(yáng)離子捕收劑、脂肪酸類捕收劑、磷酸類捕收劑、砷酸類捕收劑、羥肟酸類捕收劑;選碳酸鹽礦物或硅酸鹽礦物的捕收劑也含有這些藥劑成分,所以要實(shí)現(xiàn)鈮礦物和碳酸鹽礦物或硅酸鹽礦物的有效分離,必須采用有效的抑制劑。淀粉是鈮礦物(燒綠石)的有效抑制劑,為此對(duì)脫碳粗選淀粉用量進(jìn)行了試驗(yàn)。脫碳粗選淀粉用量與脫碳粗選尾礦各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線見圖5。由圖5可知,淀粉對(duì)鈮礦物抑制效果非常明顯,是鈮礦物的有效抑制劑,對(duì)磷和硫礦物也有一定的抑制作用,但不明顯。淀粉用量在0.4～0.8kg/t時(shí),對(duì)尾礦產(chǎn)率影響不大;但當(dāng)?shù)矸塾昧砍^0.8kg/t時(shí),尾礦產(chǎn)率明顯降低,說明淀粉用量在一定范圍內(nèi)不影響碳酸鹽類礦物的上浮,但用量較大時(shí)會(huì)抑制碳酸鹽類礦物的上浮。綜上所述,脫碳粗選合理的淀粉用量應(yīng)為0.6～0.8kg/t。2.2.3礦漿ph試驗(yàn)對(duì)于特定的礦物,控制和調(diào)節(jié)礦漿pH至關(guān)重要,浮選只有在適宜的礦漿pH下才有可能獲得較為滿意的效果。博阿維斯塔鈮礦現(xiàn)場(chǎng)采用NaOH調(diào)節(jié)礦漿pH,故本試驗(yàn)也使用NaOH。脫碳粗選NaOH用量與脫碳粗選尾礦各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線見圖6。由圖6可知,NaOH不僅是pH調(diào)整劑,還對(duì)尾礦上浮量有明顯影響。隨著NaOH用量的增加,尾礦產(chǎn)率顯著增加,Nb2.2.4保證礦的施工質(zhì)量加入丁黃藥的目的是在脫碳段增加含硫礦物的排除,降低鈮浮選段入選原礦的硫含量,從而保證最終鈮精礦的質(zhì)量。脫碳粗選丁黃藥用量與脫碳粗選尾礦各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線見圖7。由圖7可知,隨著丁黃藥用量的增加,尾礦中硫的排除率有所增加,但幅度不是很大。另外增加丁黃藥用量也能導(dǎo)致尾礦產(chǎn)率的增加,從而導(dǎo)致Nb2.2.5反浮選脫除聚合物礦物試驗(yàn)碳酸鹽類礦物和硅酸鹽類礦物是兩類特性不同的礦物,可浮性差異很大,浮選條件和使用的捕收劑種類存在明顯差異,很難在同一作業(yè)中將兩種礦物有效浮出,一般采用“兩步浮選工藝”分別排除鈮礦中的碳酸鹽礦物和硅酸鹽礦物。對(duì)反浮選脫除碳酸鹽礦物后的鈮礦進(jìn)行進(jìn)一步的反浮選脫除硅酸鹽礦物試驗(yàn)。脫硅粗選淀粉用量與脫硅粗選尾礦X2各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線見圖8。由圖8可知,脫硅段淀粉依然是鈮礦物有效的抑制劑。隨著淀粉用量的增加,Nb2.2.6硅粗選naoh用量試驗(yàn)脫硅作業(yè)依然使用NaOH調(diào)節(jié)礦漿的pH。脫硅粗選NaOH用量與脫硅粗選尾礦X2各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線見圖9。由圖9可知,隨著NaOH用量的增加,脫硅尾礦X2產(chǎn)率逐漸減小,而Nb2.3試驗(yàn)數(shù)的質(zhì)量指標(biāo)根據(jù)上述條件試驗(yàn)的結(jié)果,在最佳工藝條件下進(jìn)行了閉路流程試驗(yàn)。閉路試驗(yàn)的具體工藝條件為:磨礦細(xì)度-200目質(zhì)量分?jǐn)?shù)占70%;脫碳粗選,淀粉0.7kg/t、NaOH0.15kg/t、丁黃藥0.1kg/t、PA-20.9kg/t;脫碳掃選,淀粉0.2kg/t;脫硅粗選,淀粉0.4kg/t、NaOH0.4kg/t、MAC0.5+0.4kg/t;脫硅掃選不加藥。閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程見圖10,BV、BVFR選廠生產(chǎn)指標(biāo)和本試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)比見表3。由表3可知,不脫泥—脫碳—脫硅選別流程閉路試驗(yàn)當(dāng)排除碳酸鹽(表3中簡(jiǎn)稱碳)和硅酸鹽(表3中簡(jiǎn)稱硅)尾礦產(chǎn)率達(dá)到63.48%時(shí),可以排除96.28%的P3篩選捕收劑種類a.對(duì)于博阿維斯塔鈮礦試樣,采用不脫泥—脫碳—脫硅工藝流程進(jìn)行選別,可以獲得滿意的選別指標(biāo)。該流程的閉路試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)原礦Nbb.根據(jù)博阿維斯塔鈮礦的礦石性質(zhì),試驗(yàn)確定的不脫泥—脫碳—脫硅工藝流程是合理的,選別技術(shù)指標(biāo)是先進(jìn)的。該流程一方面減少了Nbc.根據(jù)博阿維斯塔鈮礦中碳酸鹽礦物和硅酸鹽礦物的浮選特性,對(duì)磷礦選礦中成熟的選碳捕收劑和選硅捕收劑進(jìn)行了大量的篩選試驗(yàn),最終確定