CN113814191A - 一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法，其特征在于：以碳酸、磷酸盐类矿物为原料，通过碳酸、磷酸盐类矿物的拉曼指纹特征峰进行精准分离，进行高品位稀土矿物富集，分离后所得的产品为高品位稀土矿物富集矿物和低品位稀土矿物富集物矿物，或除目标矿物外的其它共伴生矿物富集矿物。本发明利用目标矿物拉曼指纹特征峰，可以对矿物的分子结构和成分进行精准的鉴定，适用于高、低品位碳酸、磷酸盐类稀土矿物及所有种类碳酸、磷酸盐类稀土矿物的分选，本发明工艺过程简单、能耗低、成本低廉，不会损坏或污染样品，富集物对下游处理工艺没有任何不利的特点，同时减少后续选矿成本及三废的排放量，对环境友好。
Description
技术领域
本发明专利属于碳酸、磷酸盐类矿物中含不同种类型稀土矿物的分选分离领域，具体涉及一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法。
背景技术
近年来，随着高品位、易选矿产资源的消耗殆尽，发展多元素共伴生矿资源新型分离技术迫在眉睫。白云鄂博矿作为最典型的多元素共伴生矿，其利用状况一直备受关注。
白云鄂博矿是超大型铁、稀土、钍等多金属资源共生的矿床。现已探明白云鄂博铁矿石储量为14亿吨；稀土储量(均以REO计)约为1亿吨，工业储量为4300万吨，占国内稀土资源工业储量的80％以上，经几十年的开采，稀土矿产急剧减少，其工业储量世界由原来的80％下降到23％。开发一种清洁、高效可利用的选矿新技术对多元素共伴生矿产资源的回收利用意义重大。
目前，针对现有的稀土矿产选矿是大量利用化学药剂选矿，药剂成本较高、产生废水量较大，对环境产生不可恢复的污染。如果利用光电分选机对矿石进行提前富集，对提高矿物品位有非常积极的效果。即能在选厂提前抛掉一部分废石，提高入选矿石的品位，可以减少后续选矿各工序的处理量，降低药剂的消耗量，极大减少药剂对环境污染，同时，降低稀土矿选矿整体成本。国内稀土矿选矿领域还没有应用光电分选机进行矿石预选的成熟案例。因此，亟待开发新技术提高低品位稀土矿品位的分选技术。可减少后续选矿过程中“三废”污染物的排放，同时，也保护环境。未来，将光电分选技术应用于多元素共伴生矿资源的清洁、高效利用的发展趋势。
发明内容
针对现有不同品位碳酸、磷酸盐类中的不同类型稀土矿物提高富集品位问题，本发明提供一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法，通过拉曼分选技术，进行不同品位稀土矿物到高品位稀土矿物的富集的选矿工艺。
为了实现上述目的，本发明采用的技术解决方案：
一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法，其特征在于，以碳酸、磷酸盐类矿物为原料，通过碳酸、磷酸盐类矿物的拉曼指纹特征峰进行精准分离，进行高品位稀土矿物富集，分离后所得的产品为高品位稀土矿物富集矿物和低品位稀土矿物富集物矿物，或除目标矿物外的其它共伴生矿物富集矿物。
利用拉曼指纹特征峰峰位进行精准分离过程：如氟碳铈矿(化学式(Ce,La)[CO3]F)，是典型的碳酸盐稀土矿物，其拉曼峰在200-1100cm-1范围，利用其1089cm-1拉曼峰在拉曼选矿器下精准分离；独居石矿物(化学式为(Ce，La，Nd)PO4)，是具有典型磷酸根稀土物，其拉曼峰在400-1200cm-1范围内，利用其970cm-1拉曼峰在拉曼选矿器下精准分离。
基于碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰测量，根据目标矿物及其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰，可以进行碳酸、磷酸稀土矿物直接富集或除碳酸、磷酸稀土矿物外其它共伴生矿物富集，所述富集过程是利用拉曼选矿器进行物理分选，用机器挑选通过设定阈值方式将所需品位矿物富集。
基于碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰测量，选择一定数量矿物进行品位梯度精准检测，建立碳酸、磷酸稀土矿物和其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰与真实品位的线性关系即阈值，通过制作标准具有一定含量梯度的标砖样品，对已知含量样品进行拉曼特征峰测量，利用峰面积和拉曼峰计数强度以及多个峰面积叠加的数学算法建立阈值和线性关系的关系，具体阈值与矿物含量对应。
矿物中碳酸、磷酸盐类稀土矿物及其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度测量，通过阈值选取方式进行碳酸、磷酸盐类稀土矿物高品位的富集，正向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物。
矿物中碳酸、磷酸盐类稀土矿物及其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度测量，通过阈值选取方式进行其它共伴生矿物品位富集，反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物。
矿物中碳酸、磷酸盐类稀土矿物及其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰阈值设定，根据矿物工程师所需要的品位去设定，同时还要考虑目标元素的产率和回收率的关系，进行不同形式分选，其具体要求为：
碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在0-5％之间正向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在5-10％之间正向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在10-15％之间正向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在15-20％之间正向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物物；
其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在5-10％之间反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在10-15％之间反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在15-20％之间反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在20-25％之间反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物。
本发明拉曼选矿的原理如下：
拉曼光选矿技术的工作原理，采用激光作为激发光源，通过激发测量矿物的拉曼指纹特征峰来对目标矿物进行识别，运用拉曼指纹特征峰与目标矿物品位之间建立线性关系即阈值，通过对阈值的调整得到定量高品位碳酸、磷酸盐类稀土矿物富集物，从而达到碳酸、磷酸盐类稀土矿物与脉石矿物进一步分离，提高碳酸、磷酸盐类稀土矿物的品位，为下一步工艺提供有利条件。
本发明具有如下优点：
本发明采用拉曼选矿技术其优点是，不需要对样品进行前处理，也没有样品的制备过程，样品中所含水分也没有任何影响，避免了一些误差的产生，并且在分析过程中操作简便，测定时间短，灵敏度高。
本发明利用目标矿物拉曼指纹特征峰，可以对矿物的分子结构和成分进行精准的鉴定，适用于高、低品位碳酸、磷酸盐类稀土矿物及所有种类碳酸、磷酸盐类稀土矿物的分选，包括岩浆岩型碳酸、磷酸盐类稀土矿物，沉积岩型碳酸、磷酸盐类稀土矿物和沉积变质岩型碳酸、磷酸盐类稀土矿物等。
本发明还可以通过其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰精准判断出矿物中含有的脉石，例如碳酸盐稀土、不同种磷酸盐稀土、白云石、磷灰石、重晶石、萤石、霓石，如果有必要，可以对脉石进一步精细、准确分类进行反向富集。
本发明工艺过程运行过程简单、能耗低、成本低廉，不会损坏或污染样品，既适用于富矿,也适用于贫矿、废弃矿，富集物对下游处理工艺没有任何不利的特点，同时减少后续选矿成本及三废的排放量，对环境友好。
附图说明
图1为本发明选矿方法工艺流程图；
图2为测试碳酸盐稀土(氟碳铈矿)拉曼指纹特征峰位图；
图3为测试磷酸盐稀土(铈族独居石)拉曼指纹特征峰位图；
图4为测试磷酸盐稀土(钕族独居石)拉曼指纹特征峰位图；
图5为测试其他共伴生矿物(白云石)拉曼指纹特征峰位图；
图6为测试其他共伴生矿物(磷灰石)拉曼指纹特征峰位图；
图7为测试其他共伴生矿物(重晶石)拉曼指纹特征峰位图；
图8为测试其他共伴生矿物(萤石)拉曼指纹特征峰位图；
图9为测试其他共伴生矿物(霓石)拉曼指纹特征峰位图；
图10为拉曼指纹特征峰与正向富集稀土矿物与反向富集矿物的品位与阈值的线性关系图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1
如图1所示按如下步骤进行稀土矿物的富集：
将原矿石破碎工业粒度得到矿石颗粒，将矿石颗粒运送到拉曼选矿器下，经照射，通过阈值调节选出稀土矿物，剩余矿物为脉石矿物。
具体参数：激发波长：457-785nm，激发功率:0-1500w，激发时间：1-300毫秒。
正向富集：当阈值为4时，选出的稀土矿物富集品位为10-15％，脉石矿物稀土矿物品位在1-3％，富稀土矿物产率为55-75％，回收率85-95％。
实施例2
实施例2与实施例1进行稀土矿物富集的步骤相同，当阈值为6时，选出的稀土矿物富集品位为25-35％，脉石矿物稀土矿物品位在2-5％，富稀土矿物产率为45-65％，回收率75-85％。
实施例3
实施例3与实施例1进行稀土矿物富集的步骤相同，当阈值为8时，选出的稀土矿物富集品位为35-45％，脉石矿物稀土矿物品位在3-6％，富稀土矿物产率为35-55％，回收率65-75％。
实施例4
实施例4与实施例1进行稀土矿物富集的步骤相同，当阈值为10时，选出的稀土矿富集品位为25-45％，脉石矿物稀土矿物品位在4-7％，富稀土矿物产率为45-55％，回收率55-65％。
反向富集：如图1所示，反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物，将原矿石破碎工业粒度得到矿石颗粒，将矿石颗粒运送到拉曼选矿器下，经照射下，通过阈值调节选出脉石矿物，剩余矿物为富稀土矿物。
具体参数：激发波长：457-785nm，激发功率:0-1500w，激发时间：1-300毫秒。
实施例5
实施例5与实施例1进行稀土矿物富集的步骤相同，当阈值为4时，剩余的磷矿富集品位为15-25％，选出脉石矿物磷矿物品位在1-3％，富稀土矿物产率为65-75％，回收率85-95％。
实施例6
实施例6与实施例1进行稀土矿物富集的步骤相同，当阈值为6时，剩余的稀土矿富集品位为25-35％，选出脉石矿物磷矿物品位在2-5％，富稀土矿物产率为55-65％％，回收率75-85％。
实施例7
实施例7与实施例1进行稀土矿物富集的步骤相同，当阈值为8时，剩余的稀土矿富集品位为35-45％，选出脉石矿物稀土矿物品位在3-7％，富稀土矿物产率为45-55％，回收率65-75％。
实施例8
实施例8与实施例1进行稀土矿物富集的步骤相同，当阈值为10时，剩余的稀土矿富集品位为35-45％，选出脉石矿物稀土矿物品位在4-8％，富稀土矿物产率为45-55％，回收率55-65％。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。
Claims (5)
1.一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法，其特征在于：以碳酸、磷酸盐类矿物为原料，通过碳酸、磷酸盐类矿物的拉曼指纹特征峰进行精准分离，进行高品位稀土矿物富集，分离后所得的产品为高品位稀土矿物富集矿物和低品位稀土矿物富集物矿物，或除目标矿物外的其它共伴生矿物富集矿物。
2.如权利要求1所述的一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法，其特征在于：基于碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰测量，根据目标矿物及其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰，进行碳酸、磷酸稀土矿物直接富集或除碳酸、磷酸稀土矿物外其它共伴生矿物富集，所述富集过程是利用拉曼选矿器进行物理分选，用机器挑选通过设定阈值方式将所需品位矿物富集，具体过程为：选择一定数量矿物进行品位梯度精准检测，建立碳酸、磷酸稀土矿物和其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰与真实品位的线性关系即阈值，通过制作具有一定含量梯度的标准样品，对已知含量样品进行拉曼特征峰测量，利用峰面积和拉曼峰计数强度以及多个峰面积叠加的数学算法建立阈值和线性关系的关系，具体阈值与矿物含量对应。
3.如权利要求2所述的一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法，其特征在于：对矿物中碳酸、磷酸盐类稀土矿物及其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度测量，通过阈值选取方式进行碳酸、磷酸盐类稀土矿物高品位的富集，正向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物。
4.如权利要求2所述的一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法，其特征在于：对矿物中碳酸、磷酸盐类稀土矿物及其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度测量，通过阈值选取方式进行其它共伴生矿物品位富集，反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物。
5.如权利要求2所述的一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法，其特征在于：对矿物中碳酸、磷酸盐类稀土矿物及其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰阈值设定，进行不同形式分选，其具体要求为：
碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在0-5％之间，正向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在5-10％之间，正向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在10-15％之间，正向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
碳酸、磷酸盐类稀土矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在15-20％之间，正向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物物；
其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在5-10％之间，反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在10-15％之间，反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在15-20％之间，反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物；
其它共伴生矿物拉曼指纹特征峰强度对应品位在20-25％之间，反向富集碳酸、磷酸盐类稀土矿物。
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| CN202110950280.2A CN113814191A (zh) | 2021-08-18 | 2021-08-18 | 一种基于拉曼技术提高稀土矿品位的选矿方法 |
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| US5143224A (en) * | 1986-08-20 | 1992-09-01 | Turret Holdings Limited | Method and apparatus for separating diamonds from associated gangue |
| CN103041996A (zh) * | 2013-01-06 | 2013-04-17 | 内蒙古科技大学 | 从多金属共生矿中同时高效回收稀土及贵金属的选矿工艺 |
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-
2021
- 2021-08-18 CN CN202110950280.2A patent/CN113814191A/zh active Pending
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