CN114985095A - 一种复杂稀有稀土矿复合物理场抛尾方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复杂稀有稀土矿复合物理场抛尾方法，包括以下步骤：首先将原矿石破碎、高压辊磨机粉碎、磨矿，采用摇床分选，摇床中矿扫选，两次精矿合并磨矿，经弱磁选选出磁铁矿后，进行强磁分选，形成弱磁性混合精矿和非磁性粗精矿，非磁性粗精矿经尼尔森离心选矿机分选获得锆精矿；摇床扫选尾矿磨矿后与一段摇床尾矿混合进行强磁选，获得稀土铌精矿，该强磁尾矿与尼尔森离心选矿机的尾矿合并为最终尾矿。该方法具有更高的抛尾产率和有用矿物回收率，可大量抛除脉石矿物，对原矿有用元素品位提升幅度大，大幅降低后续作业的处理量，减少后续浮选、冶金的药剂消耗，节约成本，是一种资源节约，环境友好的预选方式。
Description
技术领域
本发明属于矿物分选的技术领域，具体涉及一种复合物理场预选抛尾选矿方法。
背景技术
稀土、稀有金属广泛应用于国防军事、航空航天、高新技术产业、新材料、化工、陶瓷、农业等领域。对于复杂稀有稀土矿的分选，单一物理分选难以有效回收多种目的矿物，通常采用重、磁、浮联合的分选工艺。重选和磁选多用于前期矿物的预富集，而浮选多用于后期精选作业。重选主要在粒度较粗的条件下使稀土、稀有金属矿物与低密度的脉石矿物分离，达到预先抛尾的目的，主要设备有螺旋溜槽、摇床和离心选矿机。磁选则是利用稀有、稀土矿物弱磁性或与含铁矿物伴生矿物弱磁性使其与非磁性脉石矿物分离。白云鄂博稀土矿采用弱磁-强磁-浮选工艺分选稀土矿，浮选前采用弱磁选出磁铁矿后，通过强磁分选将稀土、稀有金属元素富集。四川冕宁稀土分选采用重选-强磁-浮选工艺，浮选之前采用单一摇床预富集，会存在少量低密度或微细粒级稀土矿物进入尾矿的情况，经优化后引入强磁分选，大大提高了稀土、稀有金属的回收率。加拿大Nechalacho探索了对复杂稀土稀有矿重选抛尾的可能性，对比了尼尔森离心选矿机、螺旋溜槽的预选抛尾效果，发现两者均可抛除长石等脉石矿物，但尼尔森离心选矿机具有更宽松的给料粒度。
复杂稀有金属、稀土矿的难选原因在于它嵌布粒度细，组成矿物种类多、共生关系复杂，矿物间的分选特性(比重、比磁化系数、浮选特性)十分接近。现有技术如发明专利(授权公布号为CN 111530620 A)名称为一种复杂多金属稀土矿的选矿分离富集的方法，提供了一种复杂多金属稀土矿的选矿分离富集的方法。先将矿石细碎后通过螺旋溜槽实现预先抛尾，抛弃50％以上的脉石矿物；然后对重选粗精矿进行磨矿、浮选，回收稀土和铌矿物，浮选尾矿通过强磁进一步回收稀土和铌矿物；最后通过重选从磁选尾矿中回收锆精矿。该方法预选抛尾采用螺旋溜槽单一重选抛尾，抛尾产率和回收率均不高。再如发明专利(申请公布号CN 111346742 A)名称为一种应用超导磁选于稀土矿的选矿方法，公开了一种应用超导磁选于稀土矿的选矿方法。首先将稀土矿原矿石进行破碎、磨矿，采用离心重选对稀土矿进行预先抛尾，然后对重选精矿进行磨矿，并使用超导磁选机进行超导弱磁选，去除强磁性矿物杂质，接下来进行超导强磁选得到稀土粗精矿，最后对稀土粗精矿进行浮选得到高品位稀土精矿。该方法采用预选抛尾采用离心重选-弱磁选-强磁选预富集方法，对于离心分选尾矿采取直接抛废的举措，虽然重磁结合提高了预选精矿的品位，但稀土矿物回收率难以提高。
内蒙古巴尔哲矿床是以稀土、钽铌、锆铪等元素为主的综合性特大型稀有稀土矿床，矿石性质复杂，选矿难度大。矿床所含主要有用矿物有铌铁矿、羟硅铍钇铈矿、锆石、绿泥石、独居石、锌日光榴石、氟碳铈矿、烧绿石、含钛磁铁矿、钍石等，主要脉石矿物为石英和长石族矿物。原矿中Nb2O5品位约为0.3％，ZrO2品位约为3.15％，TREO品位约为0.4％。该矿难选的主要原因在于；有用矿物属于微细粒嵌布，且相互之间复杂伴生，仅通过选矿手段难以获得合格的单一精矿，需要选冶联合。因此，如何利用物理方法实现众多有用矿物元素的富集，为后续冶金提供高品位混合精矿，大量抛除脉石矿物，有效降低后续精选和冶金成本，经济效益显著。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种复合物理场预选稀土、稀有金属混合矿的预富集方法，为复杂稀有稀土矿床开发利用提供一种环境友好型的高效稀有金属、稀土元素预富集精矿的工艺方案，预选抛尾采用高压辊磨机粉碎、磨矿后重选、磁选联合的抛尾方式，双重抛尾，在保证较有价元素回收率的同时，抛掉大量脉石矿物，提高后续浮选、冶金作业效率，节约成本。
具体方案如下：
一种复杂稀有稀土矿复合物理场抛尾方法，包括以下步骤：
S1、先将原矿经颚式破碎机一段破碎至-30mm，再将破碎产品进行二次粉碎后置于球磨机，进行一次磨矿；
S2、将所述一次磨矿产品给入矿泥摇床进行一段摇床分选，再将所述一段摇床中的中矿进行二段摇床分选，然后将两段摇床所得精矿混合，进行二次磨矿；
S3、将所述二次磨矿产品经弱磁分选机选出强磁性磁铁矿后，再给入强磁分选机选出弱磁性稀土矿，然后将所述强磁分选后的尾矿经尼尔森抛尾选出非磁性稀有金属；
S4、将二段摇床尾矿进行二次磨矿后与一段摇床尾矿混合给入强磁分选机，选出少量稀土矿。
优选地，所述二次粉粹为运用高压辊磨机闭路粉碎至-2mm粒级。采用高压辊磨机粉碎，降低了后续磨矿的给矿细度，符合多碎少磨的工艺要求，节约碎磨工序的能耗，并充分高压辊磨机的选择性粉碎原理，使一部分脉石矿物在较粗粒级实现解离，有利于预先抛尾。
优选地，所述步骤S1中所述一次磨矿的磨细度为-0.074mm占比50％。矿泥摇床最佳分选粒级为-0.074mm+0.038mm粒级，一次磨矿产品-0.074mm占50％具有最佳的摇床分选效果。磨矿后矿样进行两段摇床分选，使大比重的稀土、铌、锆元素富集在摇床精矿中，小密度的石英、长石等富集分布于摇床尾矿中。经验证该阶段摇床分选较螺旋溜槽和尼尔森离心选矿机具有更高的选择性，精矿品位和回收率更高。
优选地，所述步骤S2和S4中所述二次磨矿的磨细度为-0.074mm占85％。该粒级能获得较高的单体解离度而不至于矿物过磨，有利于后续磁选分离出强磁性矿物、弱磁性矿物和非磁性矿物。
优选地，所述步骤S3中所述弱磁分选的磁场强度为1200-1500Oe，该磁场强度可分选出少量强磁性矿物，防止其进入后续强磁选作业，影响分选效率，降低强磁选精矿品位；所述强磁分选的磁场强度为10000-12000Oe，该磁场强度下可分选出弱磁性矿物及部分连生体。含稀土元素的弱磁性矿物进入强磁选精矿中，其他非磁性矿物进入强磁选尾矿中。
优选地，所述尼尔森抛尾的离心力为30～50G，冲洗水流速为5～6L/min。尼尔森作为强化重力分选设备，可扩大有用矿物和脉石矿物之间的分选差异。经验证，对于本矿石、在该阶段粒度范围内，离心选矿机较摇床具有更高的精选效果。
优选地，所述步骤S4中所述强磁分选的磁场强度为12000-14000Oe，在磁场强度作用下，摇床尾矿中少量含稀土等元素的有用矿物得以二次回收进入强磁精矿中，强磁尾矿可直接抛尾。
进一步地，本发明可用于内蒙古巴尔哲矿的分选，所述矿物待回收成分含量为Nb2O5含量为0.30％，ZrO2含量为3.15％，TREO含量为0.40％。
进一步地，具体包括以下步骤：
S1、将原矿通过实验室颚式破碎机一次破碎至-30mm，再将破碎产品进行二次粉碎，而后置于球磨机，进行一次磨矿；
S2、将所述一次磨矿产品给入矿泥摇床进行一段摇床，再将所述一段摇床中的中矿进行二段摇床，然后将两段摇床所得精矿混合，进行二次磨矿；
S3、将所述二次磨矿产品经弱磁分选机选出强磁性磁铁矿后，再给入强磁分选机选出弱磁性稀土铌矿，然后将所述强磁分选后的尾矿经尼尔森离心选矿机抛尾获得锆精矿；
S4、将二段摇床尾矿进行二次磨矿后与一段摇床尾矿混合给入强磁分选机，选出少量稀土矿铌精矿。
本发明的有益效果为：
①本发明利用高压辊磨机的层压粉碎原理，实现多碎少磨，降低磨矿功耗，并利用其选择性粉碎原理，使一部分脉石矿物预先解离，采用磨矿-摇床-强磁-尼尔森联合抛尾，抛尾阶段具有更高的抛尾产率及有用矿物回收率，可大量抛除脉石矿物，对有用矿物品位提升幅度大，极大降低后续作业的处理量，减少了后续浮选、冶金的药剂消耗，节约了成本。是一种节约能耗，环境友好的预选方式。
②本发明采用两次摇床重选尾矿再磨后，再采用强磁分选，充分保证了尾矿中部分有用矿物的回收，同时，实现弱磁性有用矿物与非磁性有用矿物的简单分离。
③本发明采用先重选后磁选的抛尾方式，可有效解决复杂稀有稀土矿中，有用矿物微细粒嵌布、有用矿物与脉石矿物磁性差异较小，难以保证有用矿物回收率的问题；此外重选较磁选能耗小，先重选降低矿量，然后磁选，更节约选矿成本。
④采用阶磨阶选的方式，重选适合较粗粒级分选，强磁选对于较细粒级更有效，阶磨阶选防止了矿物过磨，提高了工作效率。
附图说明
附图1为实施例1复合物理场预选抛尾工艺流程图。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
本具体实施例为采用高压辊磨机粉碎，采用摇床-弱磁-强磁-尼尔森离心选矿机方法，对内蒙古巴尔哲矿进行预先抛尾，原矿中Nb2O5含量为0.30％，ZrO2含量为3.15％，TREO含量为0.40％，U含量约0.02％，SiO2含量为78.21％，TFe含量为3.50％，BeO含量为0.1％，TiO2含量为0.40％，Al2O3含量为8.50％，K2O含量为3.00％，MgO含量为0.20％，CaO含量为0.55％，S含量0.01％。
具体实施步骤如下：首先将钻孔岩心样采用颚式破碎机一段破碎至-30mm粒级，破碎产品混合均匀后，取代表性样品给入高压辊磨机，闭路粉碎至-2mm粒级，此时-0.074mm粒级含量约为34.10％，粉碎产品给入球磨机磨矿至-0.074mm含量占50％。之后通过两段摇床重选抛尾，摇床采用一粗一扫，粗选精矿与扫选精矿混合后经球磨机磨矿至-0.074mm粒级占85％，在1200-1500Oe弱磁场条件下分选出磁铁矿精矿。弱磁选尾矿采用10000-12000Oe强磁选，选出含稀土、铌精矿。强磁尾矿经尼尔森精选，其离心力为40G，冲洗水流速为5.5L/min，获得含锆精矿。摇床扫选尾矿磨矿至-0.074mm粒级占85％后与粗选尾矿混合给入强磁分选机，采用12000-14000Oe强磁选，强磁精矿为含稀土、铌精矿。强磁尾矿与尼尔森尾矿混合成为最终尾矿。
样品检验结果
进行摇床一粗一扫后形成精矿尾矿的检测结果见表1。
表1.摇床分选检测结果
摇床精矿磨矿至-0.074mm占85％后，采用弱磁筒式磁选机选出强磁性磁铁矿，弱磁选尾矿给入强磁分选机，分出弱磁性精矿和非磁性尾矿，检测结果见表2、表3。
表2.摇床精矿再磨后弱磁分选检测结果
表3.弱磁尾矿强磁分选检测结果
强磁尾矿运用尼尔森离心选矿机分选，获得含锆精矿，检测结果见表4。
表4.尼尔森离心选矿机分选检测结果
摇床扫选尾矿再磨后与粗选尾矿混合后经强磁选获得稀土铌精矿。
表5.摇床尾矿强磁检测结果
将以上数据整理后形成工艺流程图，见图1，各流程产率、品位和回收率如表6。
表6.分选流程数据汇总
上述检测结果表明，本发明所述的一种复杂稀有稀土复合物理场预选抛尾方法，通过一粗一扫两段摇床分选，可获得精矿产率38.97％的精矿②，Nb2O5、ZrO2、稀土的回收率分别在81.62％、87.96％和77.13％，摇床扫选中矿再磨后与摇床粗选尾矿合并③，一同进行强磁选，可回收产率2.56％的稀土、铌精矿⑥；摇床精矿再磨后先后弱磁、强磁，可获得磁铁矿精矿④、稀土铌精矿⑧和强磁尾矿⑨，强磁尾矿⑨采用尼尔森离心选矿机再选，获得ZrO2品位12.71％的锆精矿⑩，并抛除14.80％的尾矿。最终混合稀土铌精矿产率为9.29％，Nb2O5、ZrO2、稀土品位分别为2.17％，6.83％和2.25％，回收率分别为62.02％，18.10％和58.54％；锆精矿⑩产率为17.20％，Nb2O5、ZrO2、稀土品位分别为0.40％，12.71％和0.64％，回收率分别为21.05％，60.53％和30.42％；抛除了73.26％的尾矿
Nb2O5、ZrO2、稀土品位分别为0.07％，1.04％和0.05％，回收率分别为16.86％，21.30％和10.96％。有效抛除了大量的脉石矿物，并保证各有用元素在精矿中的富集。
此外，应当理解，虽然本说明书按照各实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种复杂稀有稀土矿复合物理场抛尾方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将原矿通过实验室颚式破碎机一次破碎至-30mm，再将破碎产品进行二次粉碎，而后置于球磨机，进行一次磨矿；
S2、将所述一次磨矿产品给入矿泥摇床进行一段摇床，再将所述一段摇床中的中矿进行二段摇床，然后将两段摇床所得精矿混合，进行二次磨矿；
S3、将所述二次磨矿产品经弱磁分选机选出强磁性磁铁矿后，再给入强磁分选机选出弱磁性稀土矿，然后将所述强磁分选后的尾矿经尼尔森离心选矿机抛尾非磁性稀有金属矿；
S4、将二段摇床尾矿进行二次磨矿后与一段摇床尾矿混合给入强磁分选机，选出少量弱磁性稀土矿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次粉粹为运用高压辊磨机闭路粉碎至-2mm粒级。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中所述一次磨矿的磨细度为-0.074mm占比50％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2和S4中所述二次磨矿的磨细度为-0.074mm占85％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中所述弱磁分选的磁场强度为1200-1500Oe；所述强磁分选的磁场强度为10000-12000Oe。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述尼尔森离心选矿机的离心力为30～50G，冲洗水流速为5～6L/min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中所述强磁分选的磁场强度为12000-14000Oe。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于内蒙古巴尔哲矿的分选，所述矿物待回收成分含量为Nb2O5含量为0.30％，ZrO2含量为3.15％，TREO含量为0.40％。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将原矿通过实验室颚式破碎机一次破碎至-30mm，再将破碎产品进行二次粉碎，而后置于球磨机，进行一次磨矿；
S2、将所述一次磨矿产品给入矿泥摇床进行一段摇床，再将所述一段摇床中的中矿进行二段摇床，然后将两段摇床所得精矿混合，进行二次磨矿；
S3、将所述二次磨矿产品经弱磁分选机选出强磁性磁铁矿后，再给入强磁分选机选出弱磁性稀土铌矿，然后将所述强磁分选后的尾矿经尼尔森离心选矿机抛尾获得锆精矿；
S4、将二段摇床尾矿进行二次磨矿后与一段摇床尾矿混合给入强磁分选机，选出少量稀土矿铌精矿。
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