CN105734282A - 金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法 - Google Patents

金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,旨在提供一种浸出率更高和浸出效率更高的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法。本发明的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,包括如下步骤:研磨,对金绿宝石型铍矿石进行破碎和磨矿;配浆,将磨碎的矿石配置成矿浆;酸浸,在微波加热条件下,对矿浆依次加入硫酸、硝酸和氢氟酸,其中,加入硫酸后使矿浆pH值小于等于2.0;提铍,对反应完成后的产物进行液固分离,得到铍浸出液和浸出渣。

Description

金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法
技术领域
本发明涉及一种矿物冶炼方法,特别是一种金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法。
背景技术
铍是碱土金属元素,属于稀有轻金属,是航空航天、电子和核工业等领域不可替代的材料。
自然界中含铍矿物有40余种,重要的含铍矿物是绿柱石[Be3Al2(SiO2)6]、硅铍石(Be2SiO4)、羟硅铍石(Be4Si2O9H2)、金绿宝石(BeAl2O4)和日光榴石[(Be,Mn,Fe)Si2O12S]。我国首次发现的含铍新矿物有2种,一种是1958年在湖南香花岭发现的香花石[Ca3Li2Be3(SiO4)3F2];另一种是1959年在辽宁发现的顾家石(Ca2BeSi2O7)。
铍冶炼的原料一直是采用BeO品位较高绿柱石精矿,但经过几十年的开发利用,较高品位的绿柱石型含铍矿石趋于枯竭,开发利用非绿柱石型含铍矿石,对铍冶炼和铍产品工业的发展具有重要意义。
湖南郴州香花岭矿田内的铍矿床产有含铍条纹岩,在1958年至1963年内,先后进行了六次选矿式样采集,送至多个研究单位进行选矿试验。研究单位的可选性试验报告均认为,其中的金绿宝石颗粒较细,一般粒径为0.01-0.1毫米,最大也只有1-3毫米,且与金云母(含铁、镁和钾的一种铝硅酸盐)、萤石(主要为氟化钙和少量Fe2O3和SiO2)、氟硼镁石(氟硼酸盐)紧密共生,它们的浮选性能又极其相近,造成选别困难,导致精矿品位或回收率不高,属难选矿石。
然而,绿柱石型含铍矿石趋于枯竭,研究难选矿石中金绿宝石型含铍矿石中铍的提取技术,对拥有金绿宝石型含铍矿石资源的地区和企业,具有重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种浸出率更高和浸出效率更高的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法。
为了解决上述技术问题,本发明的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,包括如下步骤:
a.研磨,对金绿宝石型铍矿石进行破碎和磨矿;
b.配浆,将磨碎的矿石配置成矿浆;
c.酸浸,在微波加热条件下,对矿浆依次加入硫酸、硝酸和氢氟酸,其中,加入硫酸后使矿浆pH值小于等于2.0;
d.提铍,对反应完成后的产物进行液固分离,得到铍浸出液和浸出渣。
还包括浮选的步骤,对磨矿后的矿石进行浮选,脱出其中的含钙矿物。
所述a研磨步骤中,磨矿细度为小于200目粒级的含量达到65-100%。
所述b配浆步骤中,矿浆的液固比为L:kg=1-3:1。
所述c酸浸步骤中,微波频率为2450MHz,加热矿浆温度为95-100℃。
所述c酸浸步骤中,硝酸用量为铍矿石质量的0.5-1%,氢氟酸用量为铍矿石质量的1-2%,反应时间为1-4h。
本发明具有如下的有益效果:
1、将矿石磨碎至小于200目(0.074mm)粒级的含量达到65-100%,相比实验报告得到的郴州香花岭含铍矿石中金绿宝石颗粒(一般粒径为0.01-0.1mm,最大为1-3mm)的粒级更小,而金绿宝石非常坚韧耐磨,使得金绿宝石颗粒从其他矿物颗粒中充分显露出来,不仅便于后续浮选,而且便于金绿宝石充分与酸接触而溶解,从而提高铍的浸出效率和浸出率。
2、微波加热,不仅可以提供热量加速化学反应,而且由于微波产生振动,可以阻止新生成的硫酸钙覆盖在萤石、方解石等含钙矿物表面和金绿宝石表面而促进反应进行,还可以促进金绿宝石在硫酸中溶解,从而提高浸出效率和浸出率。采用本发明的方法,经微波加热,浸出率可达70-90%,远远超出传统方法的30-40%。同时,由于微波不需热传导就能使物料内外部同时加热和升温升温,使得加热速度快,加热均匀,方便控制,能耗低,从而提高生产效率、降低成本、提高产品质量。
3、通过将加热温度控制在95-100℃,使得该温度低于氢氟酸沸点112.2℃和氟硼酸沸点130℃,可以减少萤石溶解产生的氢氟酸挥发、减少氟硼镁石溶解产生的氟硼酸挥发,从而用于溶解和挥发硅酸、石英和金云母等含硅矿物,减少后续氢氟酸的用量,节约成本。另外,该温度高于氢硫酸的沸点-60.4℃和四氟化硅的沸点-65℃,可以加速氢硫酸和四氟化硅挥发,从而促进硫化矿、硅酸盐和含硅矿物的溶解和腐蚀,提高反应效率。
4、先后加入硫酸、硝酸和氢氟酸,酸性强度递减,减少强酸与弱酸盐的置换反应,从而而提高反应效率,进而提高铍浸出效率。
5、通过在加热条件下加入硫酸,将金绿宝石溶解得到硫酸铍和硫酸铝,将金云母溶解得到硫酸铝和硅酸沉淀,将萤石溶解得到硫酸钙沉淀和氢氟酸,将氟硼镁石溶解得到氟硼酸,以及将硫化矿和方解石等含钙矿物反应得到硫化氢气体、二氧化碳气体和硫酸钙沉淀,而其中的产物氢氟酸和氟硼酸可以将部分硅酸和硅化合物腐蚀,生成四氟化硅气体和水,最后留下硫酸铍和硫酸铝等硫酸盐溶液、硫酸钙沉淀、硅酸沉淀、二氧化硅、不能溶的硫化矿颗粒和不活泼金属。
6、通过在加热的条件下加入硝酸,由于硝酸具有比硫酸更强的氧化性,可以溶解硫酸不能溶的硫化矿颗粒,生成硝酸盐、硫沉淀以及氮的氧化气体,还可以溶解硫酸不能溶的不活泼金属,从而回收更多金属,使经济效益最大化。另外,可以弥补硫酸的消耗而提供强酸环境,减少新生成的硫酸铝水解为氢氧化铝沉淀而被遗弃,减少硫化盐沉淀和氟化盐沉淀,从而浸出更多金属,使经济效益最大化。
7、通过在加热的条件下加入氢氟酸,可以与硅酸和二氧化硅等硅化合物反应,生成气态四氟化硅和水,从而去除硅酸和二氧化硅等硅化合物,提高铍的浸出率。
8、通过浮选,脱出磨矿后矿石中的部分硫化矿、萤石、方解石等含钙矿物,不仅提高含铍矿石中氧化铍的品位,而且降低含钙矿物对硫酸的消耗,节约成本。
9、通过湿法浸出,从金绿宝石型铍矿石中浸出铍,解决了金绿宝石型铍矿石中铍的分离和富积问题,操作更简单,成本更低。
具体实施方式
下面对本发明做详细描述:
实施例一
本发明的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,包括如下步骤:
a.研磨,对金绿宝石型铍矿石进行破碎和磨矿,磨矿细度为小于200目粒级的含量达到75%;浮选,对磨矿后的矿石进行浮选,脱出其中硫化矿、萤石、方解石等含钙矿物;
b.配浆,将磨碎的矿石配置成液固比(L/kg)为3:1的矿浆;
c.酸浸,在微波加热条件下,对矿浆依次加入硫酸、硝酸和氢氟酸。微波频率为2450MHz,加热矿浆温度为96-100℃。加入硫酸使矿浆pH值等于1.0,硝酸用量为铍矿石质量的1.0%,氢氟酸用量为铍矿石质量的2.0%,反应时间为4h;
d.提铍,对反应完成后的产物进行液固分离,得到铍浸出液和浸出渣。
实施例二
本发明的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,包括如下步骤:
a.研磨,对金绿宝石型铍矿石进行破碎和磨矿,磨矿细度为小于200目粒级的含量达到90%;浮选,对磨矿后的矿石进行浮选,脱出其中硫化矿、萤石、方解石等含钙矿物;
b.配浆,将磨碎的矿石配置成液固比(L/kg)为2:1的矿浆;
c.酸浸,在微波加热条件下,对矿浆依次加入硫酸、硝酸和氢氟酸。微波频率为2450MHz,加热矿浆温度为95-100℃。加入硫酸使矿浆pH值等于1.5,硝酸用量为铍矿石质量的0.8%,氢氟酸用量为铍矿石质量的1.5%,反应时间为3h;
d.提铍,对反应完成后的产物进行液固分离,得到铍浸出液和浸出渣。
实施例三
本发明的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,包括如下步骤:
a.研磨,对金绿宝石型铍矿石进行破碎和磨矿,磨矿细度为小于200目粒级的含量达到80%;浮选,对磨矿后的矿石进行浮选,脱出其中硫化矿、萤石、方解石等含钙矿物;
b.配浆,将磨碎的矿石配置成液固比为1.5:1的矿浆;
c.酸浸,在微波加热条件下,对矿浆依次加入硫酸、硝酸和氢氟酸。微波频率为2450MHz,加热矿浆温度为96-100℃。加入硫酸使矿浆pH值等于1.6,硝酸用量为铍矿石质量的0.5%,氢氟酸用量为铍矿石质量的1.9%,反应时间为3.5h;
d.提铍,对反应完成后的产物进行液固分离,得到铍浸出液和浸出渣。
实施例四
取香花岭矿田内的金绿宝石型含铍矿石,BeO品位为0.26%,对矿石进行破碎、磨矿,磨矿细度为小于200目粒级的含量达到75%,在矿浆中依次加入硫酸、硝酸和氢氟酸,加入硫酸后矿浆pH值1.0,硝酸用量为硝酸与铍矿石质量比为1.0:100,氢氟酸用量为氢氟酸与铍矿石质量比为2.0:100,用微波加热,矿浆中液体体积(L)与固体质量(kg)之比为3:1,微波频率为2450MHz,微波加热使矿浆温度达到并保持96-100℃,反应时间4h,反应完成后,经液固分离得到铍浸出液和浸出渣,BeO的浸出率为72.5%。
为了比较传统加热与微波加热对铍浸出影响,取相同矿石样品,进行相同的破碎、磨矿,按相同方法和同等用量加入硫酸、硝酸和氢氟酸,矿浆在水浴锅中用传统方法加热,矿浆中液体体积(L)与固体质量(kg)之比为3:1,矿浆温度达到并保持96-100℃,反应时间24h,反应完成后,经液固分离得到铍浸出液和浸出渣,BeO的浸出率为38.0%。
对比试验的结果表明,微波加热时的铍浸出率(72.5%)明显高于传统加热时的铍浸出率(38.0%)。
实施例五
取香花岭矿田内的金绿宝石型含铍矿石,BeO品位为0.26%,对矿石进行破碎、磨矿,磨矿细度为小于200目粒级的含量达到90%,用浮选法脱出矿石中的部分硫化矿和萤石、方解石等含钙矿物,得到BeO品位为0.40%的含铍矿石;对BeO品位为0.40%的含铍矿石进行微波加热酸浸提铍,在矿浆中依次加入硫酸、硝酸和氢氟酸,加入硫酸后矿浆pH值1.5,硝酸用量为硝酸与铍矿石质量比为0.8:100,氢氟酸用量为氢氟酸与铍矿石质量比为1.5:100,用微波加热,矿浆中液体体积(L)与固体质量(kg)之比为2:1,微波频率为2450MHz,微波加热使矿浆温度达到并保持95-100℃,反应时间3h,反应完成后,经液固分离得到铍浸出液和浸出渣,BeO的浸出率为80.5%。

Claims (6)

1.一种金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,其特征在于包括如下步骤:
a.研磨,对金绿宝石型铍矿石进行破碎和磨矿;
b.配浆,将磨碎的矿石配置成矿浆;
c.酸浸,在微波加热条件下对矿浆依次加入硫酸、硝酸和氢氟酸,加入硫酸后使矿浆pH值小于等于2.0;
d.提铍,对反应完成后的产物进行液固分离,得到铍浸出液和浸出渣。
2.根据权利要求1所述的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,其特征在于:还包括浮选的步骤,对磨矿后的矿石进行浮选,脱出其中的含钙矿物。
3.根据权利要求1所述的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,其特征在于:所述a研磨步骤中,磨矿细度为小于200目粒级的含量达到65-100%。
4.根据权利要求1所述的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,其特征在于:所述b配浆步骤中,矿浆的液固比为L:kg=1-3:1。
5.根据权利要求1所述的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,其特征在于:所述c酸浸步骤中,微波频率为2450MHz,加热矿浆温度为95-100℃。
6.根据权利要求1所述的金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法,其特征在于:所述c酸浸步骤中,硝酸用量为铍矿石质量的0.5-1%,氢氟酸用量为铍矿石质量的1-2%,反应时间为1-4h。
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