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俄罗斯稀有金属矿石选矿工艺的现状

2007-12-11 14:05:30  作者:admin  来源:选矿blog  浏览次数:48  文字大小:【】【】【
简介: 一般都认为俄罗斯原料资源丰富,但是,如果将俄罗斯国家矿产储量平衡表中的稀有金属矿床与国外工业矿床对比,就会发现,大多数俄罗斯稀有金属矿床质量是比较低的,即矿石稀有金属含量低,矿石的工艺性质差 ...
      一般都认为俄罗斯原料资源丰富,但是,如果将俄罗斯国家矿产储量平衡表中的稀有金属矿床与国外工业矿床对比,就会发现,大多数俄罗斯稀有金属矿床质量是比较低的,即矿石稀有金属含量低,矿石的工艺性质差。因此,需要对俄罗斯稀有金属储量平衡表进行全面审核,以保障安全地为国家提供稀有金属原料。必须划分出能够经济开采的有效储量。建立稀有金属原料基地应该从能够与国外类似矿山相竞争的矿床工业开发着手。在俄罗斯这样的矿床不多,但我们还是有的。研究者的主要任务就是为设计稀有金属工业企业准备必要的全套原始资料。制定处理稀有金属矿石的高效工艺属于此列。
   
    应当指出的是,多年来俄罗斯稀有金属科学研究所的选矿工作者对地质工作者新勘查的矿床进行了工艺评价。在大多数情况下,所研究的稀有金属矿石的特点是有价成分品位低、金属矿物的嵌布粒度细、复杂且难选。由于他们对这些复杂难选矿石的研究,因此他们具有的实践经验大大提高了研究工作者的业务能力,因而,有可能顺利和有效地解决不同类型矿石的选矿问题。
 
    能促进俄罗斯工业发展的另一个课题是重建俄罗斯地质部门,恢复稀缺的有色金属和稀有金属的地质勘探工作,首当其冲的是Ta、Nb、Zr、Ti、TR、 W、Mo、V和分散元素。
 
    根据俄罗斯国家矿产储量委员会批准的矿石储量标准、矿床的工艺研究程度和俄罗斯市场需求情况,我们认为以下稀有金属矿床是需要优先工业开发的:卡图金斯克钽铌-稀土金属-锆矿床、雅雷格斯克榍石-钛矿床、中央钛-锆矿床、塔塔尔斯克铌一磷矿床、托姆托尔斯克铌-稀土金属矿床、格雷米亚哈-维尔麦斯钛矿床、阿尔鲁伊夫稀土金属-锆矿床。
 
    俄罗斯稀有金属科学研究所在前苏联时期对大部分这些矿床的矿石工艺矿物学进行过研究,但是,只完成了可选性评价阶段工作。
 
    近年来,俄罗斯稀有金属工业长期危机出现了转机,不少上述大的矿床受到了俄罗斯大投资家(诺里尔斯克镍公司、鲁卡伊尔公司、北方钢铁公司等)的注意。根据他们的意见,恢复了地质勘探、工艺研究和设计工作。
 
俄罗斯稀有金属科学研究所在1998~2005年期间完成了大量的为矿床开发准备所需要的稀有金属矿石高效选矿工艺制定工作。
 
1雅雷格斯克矿床
 
    该矿床是俄罗斯最大的钛矿床,该矿床Ti02储量占俄罗斯Ti02的(A+B+C)级别储量的40%左右。矿石为自形变质矿石——含榍石的石英一白钛石砂岩,含10%~11%Ti02。20世纪50年代就发现了该矿床。对该矿床的矿山地质学、矿石矿物学和工艺学进行了详细全面的研究。早在20世纪60年代就开始对矿床开采进行了设计。完成了试验生产的建设设计:在试验块段开采矿石(6万t/a),建成了工业试验选矿厂(33万t/a)、榍石焙烧车间和获得工艺Ti02(300t/a)的工业试验生产车间。
    但是由于处理原料的费用高,试验企业经济效益不好。这是因为,浮选获得的钛精矿是细粒白钛石与石英的混合物。它含50%TiO2和45%SiO2,因此建议用昂贵的氯化法、加压浸出法或火法处理它。
    2003~2004年间,我们提出了用选矿方法精选这种精矿使Ti02品位提高到68%的经济的处理工艺及化学处理工艺。保证获得Ti02品位为92%~95%的人造金红石产品(如图l和图2)。


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    将粒度为-0.5mm含石英的白钛石精矿焙烧,将烧渣磨细到-0.1mm。用湿式弱磁选从精矿中分离出氢氧化铁杂质,接着对非磁性产品进行浮选。钛粗选前添加氟硅酸钠、硫酸和8号及2号捕收剂搅拌。这些药剂是俄罗斯稀有金属科学研究所与全俄合成工艺科学研究所共同研制的选矿药剂。2号浮选剂是以带C14烃基的植物油为基础的伯胺。8号浮选剂是以带C17~C20烃基的塔尔油为基础的烷基丙二胺。浮选药剂具有两性,可以在酸性介质和碱性介质中使用。
    白钛石的正浮选按以下流程进行:一次粗浮选、两次扫选和两次精选。获得的总精矿含68%Ti02和25%Si02,Ti02回收率为92.7%。用氯化法处理这种富的钛精矿比处理含50%Ti02的精矿经济效益要好,因为减少了氯气和还原剂的消耗,尾矿的量也减少了。在俄罗斯稀有金属科学研究所选矿车间扩大浮选装置中对所提出的精矿精选工艺进行了连续试验。
 
    处理了1.5t原精矿。所获得的工艺指标验证了实验室试验结果。
 
    含68%Ti02产品的化学选矿方法是以在150~200℃温度条件下氟化铵与Si02选择性反应形成挥发的硅氟化铵为基础:
    NH4F+Si02→(NH4)2SiF6
    精矿与按Si02化学计量的NH4F混合,在200℃温度下焙烧。结果形成(NH4)2SiF6,而部分氨气和水蒸气分离出来并被回收。在温度升高到300℃时升华出的(NH4)2SiF6可以用冷凝器回收。在混合料中只留下了Si02。用氨溶液处理后,升华物形成了氟化铵溶液和SiO2沉淀。矿浆过滤后,滤液送去蒸发,并返回流程前部,二氧化硅用于生产硅胶粉。
    人造金红石是生产钛和其他产品的原料。含石英的白钛石精矿联合精选工艺由以下工序组成。
    含50%Ti02的原精矿磨至-0.28mm,再进行湿式磁选。非磁性产品用40kg/t HF和80kg/t H2S04混合物处理。这个工序的目的是破坏细粒石英与白钛石的连生体,并清洗其颗粒表面,扩大二者之间物理性质的差别。洗去药剂后,将物料筛分成三个粒级:-0.25+0.09mm、-0.09+0.045mm和-0.045mm。干燥后的粗粒级(+0.045mm)送去电选。白钛石富集在导体产品里,而石英则富集在非导体产品里。两种产品经过电选精选,获得的白钛石总精矿含Ti0280.2%。精矿矿泥部分送入反浮选流程进行浮选,即将石英分离到泡沫产品中;为此使用了另一个浮选制度。这种工艺分离出的白钛石精矿含79.7%Ti02和15%Si02,精矿对给料的Ti02回收率为89%。
    氯化处理含80%Ti02的精矿能够大幅度提高工序的技术经济指标,因为首先降低了氯气和还原剂的消耗量,减少了尾矿量;第二,提高了车间的生产能力。
 
    俄罗斯稀有金属科学研究所完成的技术经济计算结果表明,在企业年处理130万t矿石时用所推荐的工艺处理雅雷格斯克矿床的矿石是能获利的,企业内部利润率为15.2%。应用这个工艺后,雅雷格斯克矿山化工公司将成为用不同原料生产钛产品的主要企业之一。
 
中央矿床
    该矿床是可供工业开发应用的最有前景的矿床之一。它是一个大型的钛铁矿一金红石一锆石海滨砂矿床。矿石的主要物质组成特点是:
    1)重金属矿物粒度非常小(小于0.09mm);
    2)粗粒级中稀有金属矿物含量低,而磷块岩浓度高;
    3)矿石矿物成分复杂,在矿石中除了有价矿物和石英之外,还有石榴石、蓝晶石、海绿石、铬铁矿、绿帘石、长石、十字石、独居石、次生磷酸盐、黏土矿物、角闪石和辉石存在。
    4)矿物的表生蚀变作用较发育:钛铁矿的白钛石化;在金属矿物颗粒表面上沉积作用形成黏土、氢氧化铁、次生磷酸盐等的薄层,它们缩小了矿物之间的物理性质差异,给选矿分离工序带来困难。
    5)在金属矿物中有含量较高的对钛产品来说有害的杂质(Cr203、P205和SiO2)存在。它们以类质同象形式进入矿物结构里或以薄膜存在于矿物表面上。
    由于该砂矿的上述物质组成特点,摆在选矿工作者面前的一个相当复杂的难题就是从较贫的、多组分难选矿石中获得高回收率的国家急需的商品精矿。
    矿床于20世纪50年代发现。当时很多研究所提出了不同的工艺流程方案。俄罗斯稀有金属科学研究所制定了用于技术经济评价的工艺规程。推荐的处理这种砂矿的选矿工艺流程是相当复杂的,它包括以下工序。
    原矿砂经碎解、脱泥和筛分(筛孔尺寸为2mm)。粗粒级给人获得磷酸盐精矿的工艺中,溢流排人尾矿场中,而中等粒级送圆锥分选机选别,以获得粗精矿和抛弃的石英尾矿。粗精矿经筛分,+0.5mm粒级富集有磷酸盐矿物,而-0.5+0.044mm粒级用5%NaOH和5%HN03溶液顺序处理,以浸去覆盖在金属矿物颗粒表面上的次生磷酸盐薄膜。得到的含氮磷的溶液可以作为液体肥料。接下来用磁选处理脱了磷的粗精矿,以分成两种产品:钛铁矿产品和金红石-锆石产品。
    钛铁矿产品的精选工艺包括有:用电选将导体组分的钛铁矿与非金属矿物分离开。用筛分法(筛孔尺寸为0.18mm)从钛铁矿产品里分离出粒度较大的非金属矿物,再摇床分离出Cr203品位较高的产品(钛铁矿产品)和Cr203品位较低的产品(钛铁矿一白钛石产品)。钛铁矿产品经还原焙烧,进一步磁选,以获得除去铬的钛铁矿精矿。在较高电压下
重复电选获得非导体的石榴石产品。
    粗精矿中的蓝晶石-金红石-锆石产品的精选流程更为复杂,它包括:用摇床选别非磁性产品,筛分除去+0.125mm粒级非金属矿物,用电选分出金红石产品和锆石产品。金红石产品再用磁选分成白钛石精矿和金红石精矿。
    用摇床选别富集有锆石的非导体组分,以除去轻矿物,再用电选除去重矿物杂质。接下来用强磁选除去锆石精矿里的具放射性的独居石。从锆石重选的中间产品中用由摇床、电选和磁选组成的工艺分离出蓝晶石精矿。
该工艺流程的特点是由多个工序组成:其中使用了5次重选、5次磁选和6次电选。总共获得的产品有钛铁矿精矿、金红石精矿、锆石精矿以及石榴石产品和蓝晶石产品。所有精矿的主要有用组分含量均符合工艺要求,但是限制的杂质(Si、Cr、P)含量没有一个完全符合制定的标准要求。
 
3塔塔尔斯克矿床
    塔塔尔斯克矿床是俄罗斯目前进行工业利用的唯一的铌矿床。对含0.7%Nb205和9%P205的风化壳粒状矿石计算了工业储量。铌的载体矿物是黄绿石和铌铁矿。
    俄罗斯稀有金属科学研究所和俄罗斯矿物原料科学研究所制定重选一浮选联合选矿工艺,以保证获得符合标准的铌铁矿一黄绿石精矿和磷灰石精矿。
    选矿矿石的准备过程包括用筒式擦洗机洗矿,以除去+15mm粒级,-15mm粒级用筛选机按2mm粒级和0.5mm粒级筛分,含泥的+15mm粒级再破碎到10~15mm。用跳汰机、螺旋选矿机和螺旋溜槽对准备好的产品进行重选;-2mm粒级的粗粒精矿用摇床精选。
    对含3%~7%Nb205和20%P205的磷灰石-黄绿石粗精矿再磨至0.3mm,并用磁选、重选、浮选方法精选(图3)。


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    磷灰石浮选是在pH 9~9.5,有水玻璃存在下用脂肪酸作捕收剂时进行,接着在有苏打和水玻璃存在条件下用2号浮选药剂从磷灰石浮选的槽内产品中浮选出云母。洗涤液相后,用硅氟化钠处理槽内产品,并用8号捕收剂浮选黄绿石。扫选后槽内产品磨至-O.15mm,并给到黄绿石再浮选作业。再浮选的槽内产品用摇床精选。磷灰石选矿获得的重选铌中矿和尾矿给人浮选精选工序中。铌精矿 Nb205品位为60%~62%,回收率为75%。
    上述粗精矿精选工艺已在北方铌公司维什列沃哥尔斯克矿山精选厂得到工业应用。现在塔塔尔斯克选矿厂的改造中应用了这个工艺,以便实现粗精矿的精选。
格雷米亚哈-维尔麦斯钛矿床
    目前该矿床处在详细勘查阶段,并且正在等待由国家矿石储量委员会批准储量阶段。在矿床的东南区域发现较大储量的钛矿石(含TiO212%~14%)。矿床位于摩尔曼斯克矿冶经济开发区。在这里有奥列尼哥尔斯克采选公司选矿厂和蒙切哥尔斯克工厂的化学冶金车间,它们可处理钛矿石和钛铁矿精矿。矿石计划用露天法开采。
    俄罗斯稀有金属科学研究所制定的处理这类矿石的选矿工艺包括有:多段破碎和磨矿至-0.2 mm、重选、磁选和电选。由于矿石中的金属矿物嵌布粒度不均匀和存在有不同铝硅酸盐矿物包体,因此要求多段选矿,即需要再磨和选矿产品反复选别。获得的钛铁矿精矿和钛磁铁矿精矿的TiO2回收率分别为53%和22%。钛铁矿精矿和钛磁铁矿精矿 Ti02的含量分别为49.5%和11%。钛铁矿精矿的有害杂质含量都小于0.1%,它即可直接用硫酸法生产颜料,也可以用电冶炼法得到钛渣。
    除了上述为工业开发所准备的项目之外,俄罗斯稀有金属科学研究所还完成了稀有金属矿石的选矿工艺研究。有些矿床可成为获得稀有金属(钽、铌、锆和稀土元素)的主要原料基地。托姆托尔斯克矿床、阿尔鲁伊夫矿床和卡图金斯克矿床就属于此列。
    研究了用选矿一湿法冶金联合工艺,处理嵌布粒度细、富而难选的托姆托尔斯克矿床的铌-稀土金属-磷灰石矿石的可能性。联合工艺包括原矿按5μm粒度水力分级,在含氟介质中用伯胺和仲胺作为捕收剂将黄绿石浮选回收到精矿中。
    浮选槽内产品和细的矿泥(-10μm粒级)用碱处理,为的是从纤磷钙铝石矿物中选择性浸出磷酸盐。浸出后的滤渣由黄绿石颗粒和在溶解磷灰石时分离出的稀土元素氧化物组成。用与处理钛铌酸钠铈矿类似的氯化法处理这种产品。
    建议用磁选和电选联合方法处理阿尔鲁伊夫矿床的稀土-锆石矿石(含2.5%ZrO2和0.5%∑ TR203),以获得高质量的异性石精矿、霓石精矿和榍石-长石精矿。
    制定了处理异性石精矿的化学选矿工艺,以保证获得稀土金属化学精矿和硅-锆石滤渣,滤渣可以在陶瓷和玻璃工业中代替锆石精矿使用。
    俄罗斯稀有金属科学研究所和俄罗斯矿物原料科学研究所制定了用重选一磁选一浮选联合工艺处理卡图金斯克矿床的复杂稀有金属矿石。流程包括:矿石破碎和磨矿至-0.8mm;两段(0.8mm和0.25mm)重选;重选粗精矿浮选精选,分离出稀有金属精矿;稀有金属浮选的槽内产品经摇床选别,摇床精矿经磁选,以获得非磁性的锆石精矿。
    从评价俄罗斯稀有金属矿石选矿工艺的现状可知,目前主要是制定处理不同类型难选稀有金属矿石的有效方法。但是,这些工艺的应用可能仅只在一些新的矿床开发后才能实现。因此,近年来稀有金属原料选矿的主要课题之一是为新建企业制定选矿工艺作多方面的准备工作。它应该包括以下三个主要方面:
    1)用能代表初期开采矿石特性的工艺矿样对所选择的选矿工艺流程进行工业试验。
    2)根据俄罗斯和国外目前采用的选矿设备,编制选矿厂设计的工业规程。
    3)设计选矿厂,并对新建的选矿厂进行调试。

责任编辑:neteagle


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