CN105734309B - 一种从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法 - Google Patents

一种从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，属于矿物加工工程和湿法冶金技术领域，包括矿石的破碎磨矿、硫化矿及含钙矿物的浮选、浮选尾矿的脱水、碱性条件下的微波焙烧、水洗、酸浸、萃取及反萃取、煅烧等步骤。本发明采用浮选法脱除含铍原矿中的硫化矿和萤石、方解石等含钙矿物，有效提高了进入铍提取工序中铍矿原料的BeO品位；用微波对矿石进行碱性条件下的焙烧，为后续铍浸出工艺创造了有利条件；用硫酸对焙烧后的含铍矿物进行湿法浸出，解决了金绿宝石型铍矿石中铍的分离和富积问题。

Description

一种从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法
技术领域
本发明涉及一种从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，属于矿物加工工程和湿法冶金技术领域。
背景技术
金绿宝石是我国仅次于绿柱石的重要铍矿资源。湖南省湘南地区的金绿宝石矿不仅品位较高，而且储量大。湖南郴州香花岭矿田中有较大规模的含铍条纹岩，即金绿宝石型铍矿石。矿田内铍矿床的勘探工作自上世纪50年代末至70年代初，历经十余年，提交了《香花岭矿田条纹岩铍矿小结》等地质报告。1958年至1963年内，先后进行了6次选矿试样的采集，采集了香花铺矿区深坑里矿段白色含铍条纹岩和香花岭矿区癞子岭矿段白色和绿色含铍条纹岩等两类主要含铍矿石试验样品共34个，送原地质部地质科学研究院、原冶金部有色金属研究院、原冶金部北京地质研究所、原湖南冶金研究所、原江西冶金研究所等单位进行选矿试验。
按照铍矿床成因类型以及含铍矿物的不同，香花岭矿田内的铍矿床分为两大类：一类为岩浆期后气成热液型铍矿床(矽卡岩型铍矿床)，含铍矿物以金绿宝石为主，以有条纹为其特点，故简称为金绿宝石型铍矿床，俗称为条纹岩型铍矿床。另一类为残余岩浆贯入花岗岩或伟晶岩之裂隙内，形成含有绿柱石的似伟晶岩脉异离体，称之为似伟晶岩脉型铍矿床(似伟晶岩异离体型铍矿床)，简称绿柱石型铍矿床。香花岭矿田内的铍矿床以金绿宝石型铍矿床为主。
含铍矿物主要有绿柱石[Be3Al2(SiO2)6]、硅铍石(Be2SiO4)、羟硅铍石(Be4Si2O9H2)、金绿宝石(BeAl2O4)和日光榴石[(Mn,Fe,Zn)8(BeSiO4)6S2]。工业上具有应用价值的含铍矿物主要是绿柱石、硅铍石、羟硅铍石和金绿宝石。
我国的铍工业自上世纪50年代开始发展。1958年建成我国第一家铍冶炼厂—水口山第六冶炼厂。2005年，新疆富蕴县建成了全球排名第五、我国第二的大型铍冶炼厂，矿石原料为新疆可可托海的铍矿石。
在相当长的时间内，我国铍冶炼的原料一直是绿柱石精矿，BeO品位通常达到7％～10％。目前，较高品位的绿柱石矿趋于枯竭，非绿柱石含铍矿石将逐渐成为铍冶炼的主要原料。
一些研究单位和生产企业对非绿柱石铍矿生产工业氧化铍的工艺进行了试验研究。1986年，水口山第六冶炼厂使用广东的日光榴石生产了50t工业BeO，BeO回收率72％；1996年，处理内蒙古硅铍钇矿，BeO回收率75％；2001年～2002年采用浓硫酸法处理了600t高氟绿柱石浮选粉矿和200t俄罗斯高氟硅铍石矿，后因为工艺过程存在明显缺点而停止使用。
由于绿柱石型含铍矿石趋于枯竭，金绿宝石型等非绿柱石含铍矿石将成为未来铍冶炼工业的重要原料，研究开发金绿宝石型含铍矿石中铍提取的工艺技术，对铍冶炼工业的可持续发展和确保我国铍资源安全均具有重要意义。
本发明的工艺中，对金绿宝石型铍矿石进行碱性条件下的微波焙烧，对铍的提取分离具有良好效果。
微波加热在冶金中的应用是近几十年来发展起来的冶金新技术，我国在上世纪八十年代开始了这一领域的研究工作。微波加热被用于矿石的破碎、难选金矿的预处理、从低品位矿石和尾矿中回收金、从矿石中提取稀有金属和重金属、铁矿石和钒钛磁铁矿的碳热还原、工业废料的处理等等。
与传统加热不同，微波加热不需要由表及里的热传导，而是通过微波在物料内部的能量耗散来直接加热物料。根据物料性质(电导率、磁导率、介电常数)的不同，微波可以直接而有效地在整个物料内部产生热量。
矿石中通常含有多种有用矿物和脉石矿物，当用传统方法加热时，矿石中各种矿物的升温速率基本相同，它们被加热的温度也大致相同，在矿物之间不会产生明显的温度差，如果在加热过程中没有晶型转变、相变或化学变化发生，则矿物的显微结构通常不会因加热而发生明显变化。当用微波加热时，情况则大不相同，由于组成矿石的各种矿物具有不同的性质，它们在微波场中的升温速度各不相同，因而矿石中的不同矿物会被微波加热到不同的温度，由于微波能够加热大多数有用矿物，而不加热脉石矿物，因而在有用矿物和脉石矿物之间会形成明显的局部温差，从而使它们之间产生热应力，当这种热应力大到一定的程度时，就会在矿物之间的界面上产生裂缝，裂缝的产生可以有效地促进有用矿物的单体解离和增加有用矿物的有效反应面积，对于降低磨矿成本﹑提高选矿回收率和加快冶金反应速率，具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法。
本发明的目的是通过如下方式实现的：
一种从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，包括如下步骤：
(1)对矿石进行破碎、磨矿，磨矿细度为-200目(-0.074mm)65％～100％(即能从200目的筛孔漏过的颗粒占比为65％～100％)；
(2)用硫酸铜作活化剂，以黑药、黄药或者硫氮化合物中的一种或两种以上作捕收剂，对矿石中的硫化矿进行浮选；
(3)用脂肪酸及脂肪酸皂或氧化石蜡皂作捕收剂，对矿石中的含钙矿物进行浮选；
(4)对硫化矿浮选和含钙矿物浮选后的浮选尾矿进行脱水；
(5)在脱水后的浮选尾矿中加入碱性物质，然后进行微波焙烧；
(7)微波焙烧后的烧渣与水按质量体积比为1:2～3kg/L的比例混合，搅拌1～2h，矿浆脱水得到水洗渣；
(7)水洗渣用硫酸浸出，加入硫酸后控制矿浆pH值小于2.0，浸出时间2～12h，浸出温度为20～100℃；酸浸后，进行液固分离得到含铍浸出液；
(8)含铍浸出液用还原铁粉进行预处理后液固分离得到萃原液，以二(2-乙基己基)磷酸酯(P204)、磷酸三丁酯(TBP)和260#溶剂油(磺化煤油)组成的混合物作为萃取剂，对萃原液进行萃取；再以硫酸溶液进行反萃取，得到含铍反萃取液；
(9)含铍反萃取液中加入氨水，使溶液pH值大于7.0，搅拌1～2h，静置4～24h，经液固分离及水洗后得到Be(OH)2，Be(OH)2经煅烧得到BeO产品。
进一步地，步骤(2)的浮选，硫酸铜、黑药、黄药、硫氮化合物对矿石的用量分别为10～35g/t、10～35g/t、10～25g/t、10～25g/t；浮选时间为5min以上。
进一步地，步骤(3)的浮选，脂肪酸、脂肪酸皂或氧化石蜡皂对矿石的用量分别为40～80g/t、100～200g/t(皂的用量)；浮选时间为5min以上。
进一步地，所述的含钙矿物包括萤石、方解石等。
进一步地，步骤(5)中，碱性物质的加入量为浮选尾矿质量的0.5％～5％。
进一步地，所述的碱性物质优选为氢氧化钠或/和钠盐，所述钠盐优选为碳酸钠。
进一步地，步骤(5)的微波焙烧，微波频率为2450MHz，焙烧温度为650～900℃，焙烧时间1～4h。
进一步地，步骤(8)中，还原铁粉与含铍浸出液的质量体积比为2～10g/L；预处理时间为1～2h。
进一步地，步骤(8)中，P204、磷酸三丁酯TBP和260#溶剂油在混合物中的体积占比分别为15％、5％和80％；反萃取所用硫酸溶液的质量分数为10～15％。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明采用分步浮选法脱除含铍原矿中的硫化矿和萤石、方解石等含钙矿物，有效提高了进入铍提取工序中铍矿原料的BeO品位。
(2)本发明采用微波对矿石进行碱性条件下的焙烧，确保了后续铍的充分浸出。
(3)本发明用硫酸对焙烧后的含铍矿物进行湿法浸出，解决了金绿宝石型铍矿石中铍的分离和富积问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述，但不局限于此。
实施例1
矿样取自香花岭矿田内的金绿宝石型含铍矿石，BeO品位为0.26％，矿样多元素分析结果如表1。
表1矿样多元素分析结果(％)
对矿石进行破碎、磨矿，磨矿细度为-200目粒级78％；用25g/t硫酸铜作活化剂，以10g/t丁铵黑药、10g/t丁基黄药和10g/t乙硫氮作捕收剂，25g/t松醇油作起泡剂，对矿石中的硫化矿进行浮选，浮选时间5min；用50g/t油酸、150g/t氧化石蜡皂作捕收剂，对矿石中的萤石、方解石进行浮选，浮选时间15min；浮选尾矿中BeO品位提高至0.40％；对浮选尾矿进行脱水；在脱水后的浮选尾矿中加入氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠和碳酸钠的用量均为浮选尾矿质量的1.0％；浮选尾矿中加入氢氧化钠和碳酸钠后，进行微波焙烧，微波频率为2450MHz，焙烧温度为700℃，焙烧时间2h；微波焙烧后的烧渣与水按质量体积比为1:2的比例混合，搅拌1h后，矿浆脱水得到水洗渣；水洗渣用硫酸浸出，加入硫酸后矿浆pH值为1.5，浸出时间6h，浸出温度为室温；浸出完成后，进行液固分离得到含铍浸出液；含铍浸出液用还原铁粉进行预处理，1L含铍浸出液中加入4g还原铁粉，搅拌1h，液固分离得到萃原液；用P204、TBP和260#溶剂油按体积比15％P204、5％TBP和80％260#溶剂油组成的混合物作为萃取剂，对萃原液进行萃取；用质量浓度10％的硫酸进行反萃取，得到含铍反萃取液；含铍反萃取液中加入氨水，使溶液pH值达到7.5，搅拌1h，静置12h，经液固分离及水洗后得到Be(OH)2，Be(OH)2于800℃下煅烧得到BeO产品，BeO产品中BeO品位为96.2％。
实施例2
矿样与实施例1相同。对矿石进行破碎、磨矿，磨矿细度为-200目粒级90％；用25g/t硫酸铜作活化剂，以25g/t丁铵黑药和10g/t乙硫氮作捕收剂，10g/t松醇油作起泡剂，对矿石中的硫化矿进行浮选，浮选时间5min；用75g/t油酸、150g/t氧化石蜡皂作捕收剂，对矿石中的萤石、方解石进行浮选，浮选时间15min；浮选尾矿中BeO品位提高至0.44％；对浮选尾矿进行脱水；在脱水后的浮选尾矿中加入氢氧化钠，氢氧化钠的用量为浮选尾矿质量的2.5％；浮选尾矿中加入氢氧化钠后，进行微波焙烧，微波频率为2450MHz，焙烧温度为680℃，焙烧时间2h；微波焙烧后的烧渣与水按质量体积比为1:2的比例混合，搅拌1h后，矿浆脱水得到水洗渣；水洗渣用硫酸浸出，加入硫酸后矿浆pH值为1.0，浸出时间4h，浸出温度为室温；浸出完成后，进行液固分离得到含铍浸出液；含铍浸出液用还原铁粉进行预处理，1L含铍浸出液中加入5g还原铁粉，搅拌1h，液固分离得到萃原液；用P204、TBP和260#溶剂油按体积比15％P204、5％TBP和80％260#溶剂油组成的混合物作为萃取剂，对萃原液进行萃取；用质量浓度12.5％的硫酸进行反萃取，得到含铍反萃取液；含铍反萃取液中加入氨水，使溶液pH值达到8.0，搅拌1h，静置16h，经液固分离及水洗后得到Be(OH)2，Be(OH)2于750℃下煅烧得到BeO产品，BeO产品中BeO品位为97.0％。

Claims (9)

1.一种从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)破碎磨矿 对矿石进行破碎、磨矿，使其粒度控制在-200目占65％～100％；
(2)硫化矿浮选 用硫酸铜作活化剂，以黑药、黄药或者硫氮化合物中的一种或两种以上作捕收剂，对矿石中的硫化矿进行浮选；
(3)含钙矿物浮选 用脂肪酸、脂肪酸皂或氧化石蜡皂作捕收剂，对矿石中的含钙矿物进行浮选；
(4)浮选尾矿脱水 对硫化矿浮选和含钙矿物浮选后的浮选尾矿进行脱水；
(5)添加碱性物质 在脱水后的浮选尾矿中加入碱性物质，然后进行微波焙烧；
(6)水洗处理 微波焙烧后的烧渣与水按质量体积比为1:2～3kg/L的比例混合，搅拌1～2h，矿浆脱水得到水洗渣；
(8)酸浸 水洗渣用硫酸浸出，加入硫酸后控制矿浆pH值小于2.0，浸出时间2～12h，浸出温度为20～100℃；酸浸后，进行液固分离得到含铍浸出液；
(9)萃取及反萃取 含铍浸出液用还原铁粉进行预处理后液固分离得到萃原液；以P204、TBP和260#溶剂油组成的混合物作为萃取剂，对萃原液进行萃取；再以质量浓度10～15％的硫酸进行反萃取，得到含铍反萃取液；
(10)铍产品制备 含铍反萃取液中加入氨水，使溶液pH值大于7.0，搅拌1～2h，静置4～24h，经液固分离及水洗后得到Be(OH)2，Be(OH)2经煅烧得到BeO产品。
2.根据权利要求1所述的从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，其特征在于，步骤(2)的浮选，硫酸铜、黑药、黄药、硫氮化合物对矿石的用量分别为10～35g/t、10～35g/t、10～25g/t、10～25g/t；浮选时间为5min以上。
3.根据权利要求1所述的从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，其特征在于，步骤(3)的浮选，脂肪酸、脂肪酸皂或氧化石蜡皂对矿石的用量分别为40～80g/t、100～200g/t；浮选时间为5min以上。
4.根据权利要求1所述的从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，其特征在于，所述的含钙矿物包括萤石、方解石。
5.根据权利要求1所述的从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，其特征在于，步骤(5)中，碱性物质的加入量为浮选尾矿质量的0.5～5％。
6.根据权利要求1所述的从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，其特征在于，所述的碱性物质为氢氧化钠或/和碳酸钠。
7.根据权利要求1所述的从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，其特征在于，步骤(5)的微波焙烧，微波频率为2450MHz，焙烧温度为650～900℃，焙烧时间1～4h。
8.根据权利要求1所述的从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，其特征在于，步骤(8)中，还原铁粉与含铍浸出液的质量体积比为2～10g/L；预处理时间为1～2h。
9.根据权利要求1所述的从金绿宝石型铍矿石中提取铍的方法，其特征在于，步骤(8)中，P204、磷酸三丁酯TBP和260#溶剂油在混合物中的体积占比分别为15％、5％和80％；反萃取所用硫酸溶液的质量分数为10～15％。
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