CN111871594A - 一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于矿产资源综合利用技术领域，具体涉及一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，具体方案是：将钒钛磁铁矿原矿进行物料准备，然后进行浮选选硫、弱磁选铁、强磁选钛、选钛尾矿脱泥处理后，再对脱泥产品进行磷、稀土混合浮选，浮选精矿再经强磁选后所得的非磁性产品即为磷精矿，磁性产品经酸浸—浮选或磁选后获得稀土精矿，酸浸溶液为含少量稀土和磷的混合溶液，可进一步分离利用；本发明适合用于钒钛磁铁矿中的伴生稀土和磷等有价元素的回收，具有方法简单、成本低、回收效果好等众多优点，还具有良好的经济效益和环境效益。

Description

一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺
技术领域
本发明涉及资源综合利用技术领域，具体涉及一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺。
背景技术
稀土和磷资源均是我国战略性矿产资源，随着资源的开采与利用，稀土和磷资源的紧缺逐渐成为我国的战略性问题。因此，扩展稀土和磷资源的开发利用渠道，把过去认为不能用的资源，通过技术创新变为可用资源，具有重要意义。
攀西地区具有大量的钒钛磁铁矿资源，其远景储量超过100亿吨。在钒钛磁铁矿中含有大量的有价元素，现阶段只开发利用了其中的铁、钛、钒、硫、钴、钪等少量元素。其中的稀土和磷元素的综合利用少见报道。
从钒钛磁铁矿中分选稀土精矿的方法(申请号201810461347.4)，主要通过强磁选预富集稀土，然后通过浮选或重选获得稀土精矿。另外有部分文献，公布了从钒钛磁铁矿中回收磷的方法，综合回收某钒钛磁铁矿贫矿石中伴生磷的研究(陈达等，矿产综合利用,2010(1))、捕收剂BK420在某铁矿中浮选回收伴生磷资源的应用(郑桂兵等，有色金属(选矿部分),2013(s1))、回收铁矿中伴生磷的浮选研究(罗斌等，价值工程,2017,36(14))、综合回收某低品位钒钛磁铁矿中伴生磷的浮选试验研究(王伟之等，非金属矿,2012,35(5))等，但未涉及稀土元素的回收和利用。
钒钛磁铁矿中的含磷矿物包括磷灰石、含稀土矿物包括独居石、氟碳铈矿等，均包括磷酸盐和碳酸盐矿物，其具有相近的可浮性，可以考虑利用浮选同时回收该两类矿物，现有技术没有涉及从钒钛磁铁矿中同时回收稀土和磷的技术方法。
综上，在传统的钒钛磁铁矿铁、钛等元素回收的基础上，有效提高硫化物的回收率，有效提高钒钛磁铁矿的综合利用价值的从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的方法有待研究。
发明内容
本发明的目的是提出一种从钒钛磁铁矿中同时回收磷和稀土的方法，可以获得高质量的磷精矿和稀土精矿，提高钒钛磁铁矿资源综合利用率。
本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：
一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，主要包括以下步骤：
1)物料准备：将钒钛磁铁矿原矿依次进行破碎、筛分、预选、磨矿和分级等过程处理，得到适宜分选的原料；对钒钛磁铁矿具体的处理步骤可以依据实际情况做适应性调整，得到适宜分选的原料即可；
2)浮选选硫：将步骤1)获得的原料进行浮选选硫，得到硫精矿和选硫尾矿；
3)弱磁选铁：将步骤2)获得的选硫尾矿进行弱磁选铁，得到铁精矿和选铁尾矿；
4)强磁选钛：将步骤3)获得的选铁尾矿进行强磁选钛，得到钛粗精矿和选钛尾矿；
5)脱泥：将步骤4)获得的选钛尾矿进行脱泥预处理，得到脱泥产品；
6)磷、稀土混合浮选：将步骤5)获得的脱泥产品进行混合浮选，得到磷、稀土混合精矿；
7)稀土强磁选：将步骤6)获得的磷、稀土混合精矿进行强磁选，强磁性产品为含磷稀土精矿，非磁性产品为磷精矿；
8)酸浸：将步骤7)获得的含磷稀土精矿进行酸浸，获得含稀土和磷的溶液以及酸浸渣；
9)浮选或强磁选：将步骤8)获得的酸浸渣进行浮选或强磁选，得到稀土精矿。
进一步的，步骤1)的原料包括伴生有磷和稀土的钒钛磁铁矿。钒钛磁铁矿主要赋存于基性—超基性岩中，除含有钛磁铁矿、钛铁矿等有价矿物外，还广泛存在黄铁矿、磁黄铁矿、钴黄铁矿等有价矿物。在不同的矿区和矿段，部分存在含量不等的磷灰石、氟碳铈矿、独居石等矿物。本发明主要针对的原料是含有一定量磷和稀土的钒钛磁铁矿原料。步骤1)制得的原料中P2O5的质量百分比为0.2-5％，TREO含量为50-3000g/t。
进一步的，步骤1)制得的原料中有用矿物单体解离度在90％以上。所得选别原料主要是指可以进入下一步正式分选的原料。步骤1)中筛分和磨矿之间还可以添加有预选抛尾的步骤，进一步预选处理，具体物料准备的步骤可以依据现有技术做适应性调整，以使原料中有用矿物单体解离度在90％以上即可。步骤1)中，将钒钛磁铁矿依次进行破碎、筛分、预选、磨矿和分级等过程处理，具体处理步骤可以依据实际情况做适应性调整。
进一步的，步骤2)中浮选选硫包括一次粗选、一次至二次扫选和一至四次精选，浮选药剂包括硫酸、黄药类捕收剂和起泡剂。优选的，浮选药剂用量依次为：硫酸200-1000g/t原矿，黄药类捕收剂100-500g/t原矿，起泡剂20-100g/t原矿。
进一步的，步骤3)中弱磁选铁的磁场强度为80-160kA/m，步骤4)中强磁选钛的磁场强度为480-960kA/m。
进一步的，步骤5)中脱泥为常规设备，例如脱泥斗、倾斜板浓密机、螺旋溜槽、摇床等。具体脱泥处理使用的设备可以依据现有技术做适应性调整。
进一步的，步骤6)中混合浮选包括一次粗选、二至四次精矿和一至二次扫选；浮选药剂包括捕收剂和调整剂，所述捕收剂包括油酸钠、氧化石蜡皂、环烷酸皂、水杨羟肟酸和MES中的至少一种，捕收剂的用量为100-1000g/t浮选给料，其用量根据不同的配方做适应性调整。所述调整剂包括碳酸钠、水玻璃、羧甲基淀粉、硅酸钠、氟硅酸钠和六偏磷酸钠中的至少一种，调整剂的用量为100-3000g/t浮选给料，其用量根据不同的配方做适应性调整。
进一步的，步骤7)中强磁选的磁场强度为640～1120kA/m。
进一步的，步骤8)中酸浸所用的酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、HI和HBr中的至少一种。
进一步的，步骤9)中的浮选包括一次粗选、一至二次扫选和二至四次精选；浮选药剂包括捕收剂和调整剂，捕收剂包括油酸钠、氧化石蜡皂和羟肟酸中的至少一种，捕收剂用量为100-500g/t浮选给料。调整剂包括水玻璃、碳酸钠、柠檬酸和六偏磷酸钠中的一种或两种。调整剂用量为0-1000g/t浮选给料。捕收剂和调整剂的用量可根据原料性质进行适应性调整。
进一步的，步骤9)中的强磁选的磁场强度为640～1120kA/m。
进一步的，选硫、选铁、强磁选钛，均为常规的选别药剂和工艺，具体参数可在权利要求中的范围做适应性调整。
进一步的，本方案中的药剂配方和比例可以根据现场实际情况和现有技术中脂肪酸类捕收剂的使用方法及用量做适应性调整，发明中各次浮选、精选、扫选均根据情况进行作业段数调整。
本发明主要根据钒钛磁铁矿中有价元素的分布情况，制定了适宜多种有价元素高效回收方案。经充分单体解离的样品，首先通过浮选选硫，既遵循了易选矿物优先分选的原则，又可使最大限度的综合利用钒钛磁铁矿中的伴生硫化物，同时为后续获得优质的铁精矿、钛精矿、磷精矿、稀土精矿等创造了良好的条件。与传统的在浮钛前进行选硫相比，既可有效提高硫化物的回收率，又能在硫化物刚经过磨矿暴露出的新鲜表面进行浮选，从而提升硫化物的浮选效果。
本发明按照易选先选原则，选硫尾矿进行弱磁选铁，选铁尾矿进行强磁选钛，所获得的铁粗精矿和钛粗精矿再分别进入下一段工序，按照传统工艺获得合格的铁精矿和钛精矿。
进一步的，针对强磁选钛尾矿的特点，其矿浆浓度较低、含泥量较大，不利于下一步分选，因此对其进行脱泥处理，即可获得适宜的浮选入浮原料。由于钒钛磁铁矿中的含磷矿物和含稀土矿物包括磷酸盐或碳酸盐，其浮选性质相近，因此将磷和稀土矿物进行混合浮选，获得含磷和稀土的混合精矿，再利用其磁性差异，利用强磁选分别获得磷精矿和含磷的稀土粗精矿，再进一步利用化学选矿的方法，将含磷稀土精矿中易溶解的磷酸盐矿物溶解，然后经进一步富集后即可获得高质量的稀土精矿和含磷及稀土的溶液，该溶液可进一步分离利用。
现有技术在回收磷的过程中，未考虑稀土的回收，因此在回收磷的过程中没有考虑对含稀土矿物具有活化作用的调整剂，同时其回收的磷精矿中可能会存在一定的稀土矿物，影响了磷精矿的质量。本发明通过优化磷矿物和稀土矿物的调整剂和捕收剂，使得磷矿物和稀土矿物可以同时浮出，再在后续工艺中进行分离，既保证了磷精矿的质量，也可获得稀土精矿产品。
现有技术主要通过强磁选预富集稀土，再从磁选精矿中利用浮选工艺回收稀土。该方法虽然浮选成本较低，但强磁预富集过程中需精准控制其磁场强度，才能获得较好的预富集精矿。由于磷灰石是非磁性矿物，而稀土矿物具有一定的磁性，因此在该方法中，主要含磷矿物均进入了强磁选尾矿，因此其可以直接通过浮选获得稀土精矿。本发明与该方法相比，省去了强磁预选过程的精准控制，可以同时获得高质量的磷精矿和稀土精矿，提升了资源利用率和利用价值。
本发明的有益效果：
1、本发明在传统的钒钛磁铁矿铁、钛等元素回收的基础上，有效提高了硫化物的回收率，同时提出了磷和稀土的有效回收方法，可有效提高钒钛磁铁矿的综合利用价值。
2、本发明在传统工艺的基础上改进而来，具有流程改造简单、可操作性强，浮选药剂为常规药剂，易于推广应用。
3、本发明很好的结合了钒钛磁铁矿中有价矿物的分选特性，最大限度的回收了钒钛磁铁矿的多种有价元素，有效提高了钒钛磁铁矿的综合利用率。
附图说明：
图1为选矿流程图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术效果进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
针对单体解离度为90％左右的攀枝花钒钛磁铁矿，原矿P2O5含量0.25％，TREO含量412g/t，经过第一浮选(一次粗选一次扫选，三次精选)后获得硫精矿和选硫尾矿，选硫尾矿经过弱磁选铁后获得铁精矿，选铁尾矿经强磁选钛后获得钛粗精矿和选钛尾矿，选钛尾矿经脱泥后获得磷、稀土混合浮选原料，选硫、选铁、强磁选钛，均为常规的选别药剂和工艺，具体参数可在权利要求中的范围做适应性调整。磷、稀土混合浮选原料经过混合浮选(一次粗选、一次扫选、三次精选)后获得磷、稀土混合精矿，粗选每吨给矿加入2000g碳酸钠，200g水玻璃，500g脂肪酸类捕收剂，扫选每吨给矿加入500g碳酸钠，100g水玻璃，200g脂肪酸类捕收剂，第二浮选第一次精选每吨给矿只加入水玻璃100g，第二次精选只加入水玻璃100g，第三次精选不添加任何药剂，脂肪酸捕收剂为氧化石蜡皂、十二烷基磺酸钠、水杨羟肟酸按2比1比1混合而成。所得混合精矿经960kA/m的磁场强度下进行强磁选，获得P2O5含量为37.12％的优质磷精矿和含磷稀土精矿。含磷稀土精矿经稀酸浸出，稀酸为10％的盐酸和10％的磷酸的混合溶液，液固比为5比1，室温。浸渣再次调浆后进行第三浮选(一次粗选、一次扫选、二次精选)，获得TREO含量45.01％的稀土精矿，第三浮选粗选每吨浸渣中加入水玻璃200g，脂肪酸类捕收剂400g，扫选药剂减半，精选不添加药剂，脂肪酸类捕收剂为油酸钠和羟肟酸按4比1的混合物。
实施例2
针对单体解离度为90％左右的辽宁某钒钛磁铁矿，原矿P2O5含量2.12％，TREO含量187g/t，经过第一浮选(一次粗选一次扫选，三次精选)后获得硫精矿和选硫尾矿，选硫尾矿经过弱磁选铁后获得铁精矿，选铁尾矿经强磁选钛后获得钛粗精矿和选钛尾矿，选钛尾矿经脱泥后获得第二浮选原料，选硫、选铁、强磁选钛，均为常规的选别药剂和工艺。第二浮选原料经过第二浮选(一次粗选、一次扫选、三次精选)后获得磷、稀土混合精矿，第二浮选粗选每吨给矿加入1000g碳酸钠，100g水玻璃，200g脂肪酸类捕收剂，第二浮选扫选药剂减半，第二浮选精选不添加任何药剂，脂肪酸捕收剂为氧化石蜡皂、十二烷基磺酸钠、水杨羟肟酸按4比1比1混合而成。所得混合精矿经960kA/m的磁场强度下进行强磁选，获得P2O5含量为32.23％的优质磷精矿和含磷稀土精矿。含磷稀土精矿经稀酸浸出，稀酸为5％的盐酸和15％的磷酸的混合溶液，液固比为4比1。浸渣再次调浆后进行第三浮选(一次粗选、一次扫选、二次精选)，获得TREO含量47.55％的稀土精矿，第三浮选粗选每吨浸渣中加入水玻璃100g，脂肪酸类捕收剂200g，扫选药剂减半，精选不添加药剂，脂肪酸类捕收剂为油酸钠和羟肟酸按1比1的混合物。
实施例3
针对单体解离度为90％左右的甘肃某钒钛磁铁矿，原矿P2O5含量1.54％，TREO含量314g/t，经过第一浮选(一次粗选一次扫选，三次精选)后获得硫精矿和选硫尾矿，选硫尾矿经过弱磁选铁后获得铁精矿，选铁尾矿经强磁选钛后获得钛粗精矿和选钛尾矿，选钛尾矿经脱泥后获得第二浮选原料，选硫、选铁、强磁选钛，均为常规的选别药剂和工艺。第二浮选原料经过第二浮选(一次粗选、一次扫选、三次精选)后获得磷、稀土混合精矿，第二浮选粗选每吨给矿加入1500g碳酸钠，300g水玻璃，600g脂肪酸类捕收剂，第二浮选扫选药剂减半，第二浮选精选不添加任何药剂，脂肪酸捕收剂为氧化石蜡皂、水杨羟肟酸按4比1混合而成。所得混合精矿经1120kA/m的磁场强度下进行强磁选，获得P2O5含量为38.15％的优质磷精矿和含磷稀土精矿。含磷稀土精矿经稀酸浸出，稀酸为15％的盐酸和5％的磷酸的混合溶液，液固比为4比1。浸渣再次调浆后进行第三浮选(一次粗选、一次扫选、二次精选)，获得TREO含量61.15％的稀土精矿，第三浮选粗选每吨浸渣中加入氟硅酸钠200g，脂肪酸类捕收剂400g，扫选药剂减半，精选不添加药剂，脂肪酸类捕收剂为氧化石蜡皂和羟肟酸按3比1的混合物。
实施例4
针对单体解离度为90％左右的新疆钒钛磁铁矿，原矿P2O5含量1.10％，TREO含量652g/t，经过第一浮选(一次粗选一次扫选，三次精选)后获得硫精矿和选硫尾矿，选硫尾矿经过弱磁选铁后获得铁精矿，选铁尾矿经强磁选钛后获得钛粗精矿和选钛尾矿，选钛尾矿经脱泥后获得第二浮选原料，选硫、选铁、强磁选钛，均为常规的选别药剂和工艺。第二浮选原料经过第二浮选(一次粗选、一次扫选、三次精选)后获得磷、稀土混合精矿，第二浮选粗选每吨给矿加入2000g碳酸钠，400g水玻璃，500g脂肪酸类捕收剂，第二浮选扫选每吨给矿加入1000g碳酸钠，200g水玻璃，200g脂肪酸类捕收剂，第二浮选第一次精选每吨给矿只加入水玻璃100g，第二、三次精选不添加任何药剂，脂肪酸捕收剂为油酸钠、十二烷基磺酸钠、水杨羟肟酸按4比1比1混合而成。所得混合精矿经960kA/m的磁场强度下进行强磁选，获得P2O5含量为34.55％的优质磷精矿和含磷稀土精矿。含磷稀土精矿经稀酸浸出，稀酸为5％的硫酸和10％的磷酸和10％的盐酸的混合溶液，液固比为10比1。浸渣再次经960kA/m的磁场强度下进行强磁选，获得TREO含量41.01％的稀土精矿。
以上实施例仅为本发明的优选实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案而非限制，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)物料准备：将钒钛磁铁矿原矿依次进行破碎、筛分、预选、磨矿和分级处理，得到适宜分选的原料；
2)浮选选硫：将步骤1)获得的原料进行浮选选硫，得到硫精矿和选硫尾矿；
3)弱磁选铁：将步骤2)获得的选硫尾矿进行弱磁选铁，得到铁精矿和选铁尾矿；
4)强磁选钛：将步骤3)获得的选铁尾矿进行强磁选钛，得到钛粗精矿和选钛尾矿；
5)脱泥：将步骤4)获得的选钛尾矿进行脱泥预处理，得到脱泥产品；
6)磷、稀土混合浮选：将步骤5)获得的脱泥产品进行混合浮选，得到磷、稀土混合精矿；
7)稀土强磁选：将步骤6)获得的磷、稀土混合精矿进行强磁选，强磁性产品为含磷稀土精矿，非磁性产品为磷精矿；
8)酸浸：将步骤7)获得的含磷稀土精矿进行酸浸，获得含稀土和磷的溶液以及酸浸渣；
9)浮选或强磁选：将步骤8)获得的酸浸渣进行浮选或强磁选，得到稀土精矿。
2.根据权利要求1所述的一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，其特征在于，步骤1)制得的原料中P2O5的质量百分比为0.2-5％，TREO含量为50-3000g/t。
3.根据权利要求1所述的一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，其特征在于，步骤1)制得的原料中有用矿物单体解离度在90％以上。
4.根据权利要求1所述的一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，其特征在于，步骤2)中浮选选硫包括一次粗选、一次至二次扫选和一至四次精选，浮选药剂包括硫酸、黄药类捕收剂和起泡剂；浮选药剂用量依次为：硫酸200-1000g/t原矿，黄药类捕收剂100-500g/t原矿，起泡剂20-100g/t原矿。
5.根据权利要求1所述的一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，其特征在于，步骤3)中弱磁选铁的磁场强度为80-160kA/m，步骤4)中强磁选钛的磁场强度为480-960kA/m。
6.根据权利要求1所述的一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，其特征在于，步骤6)中混合浮选包括一次粗选、二至四次精矿和一至二次扫选；浮选药剂包括捕收剂和调整剂，所述捕收剂包括油酸钠、氧化石蜡皂、环烷酸皂、水杨羟肟酸和MES中的至少一种，所述调整剂包括碳酸钠、水玻璃、羧甲基淀粉、硅酸钠、氟硅酸钠和六偏磷酸钠中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，其特征在于，步骤7)中强磁选的磁场强度为640～1120kA/m。
8.根据权利要求1所述的一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，其特征在于，步骤8)中酸浸所用的酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、HI和HBr中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，其特征在于，步骤9)中的浮选包括一次粗选、一至二次扫选和二至四次精选；浮选药剂包括捕收剂和调整剂，捕收剂包括油酸钠、氧化石蜡皂和羟肟酸中的至少一种，调整剂包括水玻璃、碳酸钠、柠檬酸和六偏磷酸钠中的一种或两种。
10.根据权利要求1所述的一种从钒钛磁铁矿中回收磷和稀土的选矿工艺，其特征在于，步骤9)中的强磁选的磁场强度为640～1120kA/m。
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