摇床选矿在白云鄂博铌精矿作业的应用研究
摘要: 摇床是一种古老的重力选矿设备,已经有一百多年的发展历史。摇床选矿是利用机械摇动和水流冲洗联合作用使矿粒按比重分离的过程,是选别细粒物料应用最广泛的重选法之一,在钨、锡、钽铌等矿的选矿工艺中被广泛应用。

前言:随着现代工业对铌需求的不断增加,深入研究白云鄂博铌精矿的利用已成为资源领域的热点之一,为了进一步提升铌精矿品位,通过探索增设摇床工艺来把铌浮精进行重选,采用浮重联合法进一步获得优质铌精矿,从而为我国铌产业的可持续发展提供有力支撑。

一、白云鄂博铌精矿

白云鄂博矿是一座举世瞩目的多金属共生矿,其中铌资源储量巨大。白云鄂博铌精矿的有效开发对于保障我国铌资源供应、发展相关高新技术产业具有重要意义,白云鄂博矿中铌主要以铌铁矿形式存在,同时还含有铁、锰、钛等多种金属元素以及少量的稀土元素,其中的矿物颗粒大小不一,且嵌布关系复杂,部分铌矿物与脉石矿物紧密共生,有的呈细粒浸染状分布,这种矿物学特征对选矿工艺的磨矿细度、选矿方法选择等有重要影响,要求选矿工艺能够有效破坏矿物间的嵌布关系,从而实现铌矿物的富集。其复杂的化学成分决定了后续选矿和提取工艺的复杂性。

随着选铌中试线的不断探索,通过增设摇床进行重选的方法被运用,由于铌矿物嵌布粒度细,通过浮选-重选的联合选矿工艺在实践中取得了较好的分选效果并得到更高品位的铌精矿。

二、摇床选矿在白云鄂博铌精矿作业的应用

(1)提高精矿品位:白云鄂博矿是多金属共生矿,矿石成分复杂,矿样分析中主要含铌矿物有易解石、铌铁金红石、铌铁矿、黄绿石、褐钇铌矿、包头矿,铌元素在各种矿物中分布率分别为黄绿石46.89%、铌铁金红石11.46%、褐钇铌矿5.89%、易解石4.57%、铌铁矿3.91%包头矿2.35%,经过前期的选矿流程初步得到的铌粗精矿中仍可能含有一些与铌矿物密度相近的杂质矿物。摇床选矿利用机械摇动和水流冲洗的联合作用,依据矿物的比重差异进行分选,可以有效地将这些杂质分离出去,进一步提高铌精矿的品位。对于一些比重与铌矿物较为接近但粒度或形状存在差异的矿物,在摇床的精确分选作用下能够实现较好的分离效果,从而使铌精矿中铌的含量得到提升。

(2)优化矿物粒度分布:在白云鄂博铌精矿的生产过程中,矿石的粒度分布对后续的选矿效果和产品质量有重要影响。摇床选矿可以对经过破碎、磨矿等预处理后的矿石进行粒度分级,使粒度合适的矿粒进入后续的选矿流程,不合适的矿粒则返回再处理。这样可以保证进入摇床选矿的矿石粒度均匀,提高选矿效率和精矿质量。

(3)有助于处理微细粒级的铌矿物

白云鄂博矿中存在一部分微细粒级的铌矿物,这些矿物采用传统的选矿方法难以有效分选。摇床选矿对于细粒物料的分选具有独特的优势,其床面的特殊结构和水流的作用能够使微细粒级的铌矿物在床面上得到充分的松散和分层,根据比重的不同实现与其他矿物的分离。

①按照矿物粒度特征分类。等粒状结构:各个矿物颗粒大小均匀,稀土矿物属于这种嵌布类型。不等粒状结构:不同矿物粒度差距较大,大多数铁矿物以这种形式出现。

②按照矿物之间嵌布关系分类。镶嵌结构:一些矿物本身彼此紧密镶嵌构成集合体,矿物既可以呈等粒镶嵌,也可以呈不等粒镶嵌。此结构有利于选矿,在磨矿过程中不需要使目的矿物形成单一晶体即可以达到单体分离。包含结构:一些细粒铌矿物包裹于其它矿物中,被包裹矿物粒度较细,分布密集程度不均,很明显,呈包含结构产出的矿物在选矿过程中很难回收回来。如果想要这些矿物达到很好的分离效果,需要使它们充分解离,但目前来看磨矿技术还没达到选矿要求。如果与这些目的矿物的连生体进入精矿,会导致杂质组分的增高,若排到尾矿会使目的矿物的回收率降低。

在不同的磨矿粒度下,会导致精矿品位和回收率的变化,随着磨矿粒度变细,一些脉石矿物与铁的连生体会解离,品位和回收率也随之增加。

微信图片_20250312132750.png

通过以上三组工业实验探索可知,当磨矿细度为-200目83%时候,矿物的解离度高,品位和回收率都有所提升。随着磨矿粒度逐渐发生变化,在浮选给矿细度为-200目83%时候,摇床精矿的品位为4%(低曲线)以上,品位和回收率都达到了峰值。指标和经济成本来看,磨矿细度为-200目85%左右时,效果较好。

三、浮重结合法

由于铌在白云鄂博矿中与其他矿物紧密共生,嵌布粒度细且不均匀,矿物组成复杂。这些特点使得单一的选矿方法难以有效地回收铌矿物,所以在选铌中试线探索出了以浮选重选联合的工艺应用。

(1)浮选药剂的选择:针对白云鄂博铌矿物,浮选药剂的选择至关重要。捕收剂通常会选择对铌矿物有良好选择性吸附的药剂,工业试验过程中采用低温药剂和SZ、丁基黄药等药剂,作为氧化矿物的捕收剂,其原理是通过药剂分子与铌矿物表面活性位点的相互作用,配合硝酸铅作为活化剂,使铌矿物表面疏水。通过无数次药剂调试,探索出它们可以与铌铁矿表面的金属离子发生化学反应形成疏水化合物。起泡剂则用于产生稳定的泡沫,使疏水的铌矿物颗粒能够附着在气泡上并被带到矿浆表面。PH调整剂可改变矿浆的性质,如氟硅酸氨、草酸以及水玻璃等pH 值调整剂常在稀土矿、钽铌矿、独居石等浮选中应用,此外还配合CMC、水玻璃等抑制剂,从而提高浮选的选择性

(2)浮选流程的设计:由于选铌中试线现场条件的局限性,浮选重选联合工艺,将摇床设计在铌浮精之后,形成了粗选-精选-重选,先浮选后重选的独特流程。在粗选阶段,通过添加水玻璃和SF药剂,将大部分铌矿物与脉石矿物初步分离,使铌矿物富集在浮选泡沫产品中。精选过程则是利用丁基黄药、起泡剂、氟硅酸氨、SZ等药剂进一步去除粗选泡沫产品中的杂质矿物,主要包括铁矿物和硫矿物,提高铌精矿的品位。结合重选是根据矿物颗粒的密度差异在重力场或离心力场等中进行分选,作为一种有效的辅助手段,现场最显著的现象为铌铁矿等铌矿物的密度通常比石英等常见脉石矿物大,利用这一特点可以通过重选方法进行分离。由于处理量不算大,选铌中试线现场利用实际只启用了一台摇床进行调整,对于粒度较细的铌矿物,摇床可以实现较好的分选效果,其通过床面的往复摇动和水流冲洗,使不同密度的矿物颗粒按密度分层并沿不同方向移动,可以回收其中残留的铌矿物,提高铌的总回收率。

(3)浮选重选联合工艺的优势与效果:首先浮选重选联合工艺可以充分发挥两种方法的优势。浮选能够有效地分离出大部分铌矿物,但对于一些与铌矿物性质相近的连生体或细粒嵌布的铌矿物可能回收率有限。重选则可以对浮选产品进行进一步处理,回收这些难以浮选的铌矿物,从而提高整个工艺的铌回收率,通过联合工艺,白云鄂博铌矿物的回收率可较单一浮选或重选工艺有显著提高。

其次浮选可以去除大部分脉石矿物,但在提高铌精矿品位方面可能存在一定局限,尤其是对于一些复杂共生的矿物,而重选则可以依据密度差异进一步去除浮选精矿中的杂质矿物,提高铌精矿的品位。联合工艺能够生产出高品位的铌精矿,满足后续冶金等加工行业对原料质量的要求。

结束语:在浮选重选联合工艺应用于白云鄂博铌矿物选矿过程中,虽然取得较好的效果,但在实际生产过程中仍存在一些问题。例如,浮选药剂对环境可能存在一定污染,需要进一步研发绿色环保型药剂,其次,联合工艺的流程相对复杂,设备的操作和维护难度较大,对操作人员的技术水平要求较高。

针对上述问题,在今后一方面需努力研发新型环保高效的浮选药剂,同时,优化联合工艺的流程,通过自动化控制技术降低设备操作和维护的难度,提高工艺的稳定性和可靠性,并加强岗位技能操作培训,提升岗位整体操作水平,培养更多选矿技能人才,从而进一步提高白云鄂博铌矿物的选矿效果。