【正文】 稀土的應(yīng)用前景非常廣闊， 被稱為工業(yè)“ 味精 ” 。 稀土在熒光、磁性、激光、光纖通信、貯氫能源、超導(dǎo)等材料領(lǐng)域有著不可替代的作用。 美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家均將 除 钷 Pm 以外的 16 種化學(xué)元素列為“ 21 世紀(jì)戰(zhàn)略元素”。 礦石類型多，多種礦物間共生關(guān)系內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè) 論文 2 密切，嵌布粒度細(xì)，呈“貧、雜、多、細(xì)”四大特征。 氟碳鈰礦與獨(dú)居石的量比為 ~[16]。 包鋼選礦廠尾礦中的有用礦物除稀土外，還有磁鐵礦、赤鐵礦、鈮礦物和螢石等。稀土礦物的可浮性與含 Ca、 Ba 的螢石、方解石、磷灰石相近，磁性與赤鐵礦、鈉輝石相近，而密度則與鐵礦物、重晶石相近 。 國(guó)內(nèi)外稀土資源的 分布 現(xiàn)狀 我國(guó)是世界公認(rèn)的稀土大國(guó)， 中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)在世界上 占有 資源儲(chǔ)量 、稀土 產(chǎn)量 、稀土銷(xiāo)售量和稀土用量 四個(gè)第一 。我國(guó)稀土資源成礦條件十分有利、礦床類型齊全、分布面廣而又相對(duì)集中 [1]。其中，具有代表性的稀土礦山主要有：白云鄂博氟碳鈰礦 獨(dú)居石混合稀土礦，四川涼山和山東微山單一氟碳鈰稀土礦，以及風(fēng)化殼淋積型稀土礦。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè) 論文 3 表 世界稀土儲(chǔ)量 （單位 /萬(wàn)噸） :International rare earth reverses(unit/ thousand tons) 國(guó)家 儲(chǔ)量 百分比 /% 儲(chǔ)量基礎(chǔ) 百分比 /% 美國(guó) 5500 6500 澳大利亞 680 750 巴西 20 73 加拿大 200 印度 1800 1900 馬來(lái)西亞 30 35 泰國(guó) 1 11 中國(guó) 36000 36000 前蘇聯(lián) 450 480 其他國(guó)家 174 1700 世界總計(jì) 45000 48000 國(guó)外主要的稀土礦山有美國(guó)的芒廷帕司稀土礦、貝諾杰稀土礦、加拿大的托爾湖和霍益達(dá)斯湖稀土礦、澳大利亞的韋爾德山稀土礦和諾蘭稀土礦。 所以，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，我國(guó)除應(yīng)加強(qiáng)探礦工作外，更應(yīng)奪取稀土科研生產(chǎn)高科技領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，才能 在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地 [11]。下面從內(nèi)生、外生礦床這兩個(gè)方面，就選礦工藝進(jìn)行介紹。 （ 1）還原焙燒磁選 浮選 重選工藝 還原焙燒磁選出鐵精礦，其尾礦經(jīng)浮選螢石后進(jìn)行重選，重選用新研制成功的刻槽床面礦泥搖床，可獲得 w（ REO） =48%的稀土精礦。用脂肪酸作捕收劑浮選效果不佳。 （ 4） 弱磁選 強(qiáng)磁選 浮選工藝，首先礦石進(jìn)行弱磁選選出磁鐵礦，然后進(jìn)入強(qiáng)磁精選去除赤鐵礦，最后采用 H205（鄰羥基萘羥肟酸）、水玻璃、 J102（起泡劑）、 碳酸鈉 組合藥劑，在弱堿性礦漿中浮選稀土礦物，得到高品位的稀土。經(jīng) 磨碎至 100目，旋流器分級(jí)溢流用碳酸鈉調(diào)整到 pH=9， 在磺化木素銨鹽作抑制劑， N80油酸為捕收劑和氟硅酸鹽類調(diào)整劑的作用下，加溫浮選得浮選精礦?；厥章?70%以上[9]。 表 牦牛坪礦石主要化學(xué)成分 Main chemical ponents of Maoniuping minerals 成分 TFe S BaO FeO SiO2 K2O REO 含量 ， % 成分 Al2O3 Na2O F CaO Nb2O5 MgO 含量， % 有代表性的選礦工藝流程有 四 種 : （ 1）單一重選工藝 原礦石磨礦至 200目 62%經(jīng)水力分級(jí)箱分成 4級(jí)，分別在刻槽礦泥搖床上分選，可得到 w(REO)=30%,50%,60%三種氟碳 鈰礦精礦，重選總的作業(yè)回收率75%[3 21]。 （ 3）重選 磁選礦工藝流程 在原礦品位 %REO條件下，采用重 磁選礦工藝可達(dá)到稀土精礦品位 %REO，回收率 %的工藝指標(biāo) [21]。 其中以重選 浮選工藝流程效果最好。 表 微山原礦石主要化學(xué)成分 main chemical ponents of Weishan minerals 成分 REO S BaO Th SiO2 K2O 含量， % 成分 Al2O3 Na2O F CaO TFe MgO 含量， % 稀土礦物嵌布 粒度較粗，屬易磨易選礦石。后因采礦轉(zhuǎn)入井下開(kāi)采，原礦品位降低至 3%~4%,原來(lái)的浮選藥劑分選效果不理想。 二、 外生稀土礦選礦 ： 外生稀土礦床系內(nèi)生稀土礦經(jīng)地殼變遷、風(fēng)化、水力淘洗和搬運(yùn)等自然作用而形成的次生稀土礦床，包括稀土風(fēng)化殼礦床、坡積和沖積砂床、海濱砂礦床 3類，其中海濱砂礦具有更大的工業(yè)規(guī)模和意義。特別是澳大利亞的獨(dú)居石都是產(chǎn)自海濱砂礦。 風(fēng)化殼淋積型稀土礦 風(fēng)化 殼 淋積型稀土礦系含稀土花崗巖或火山巖經(jīng)多年風(fēng)化而形成，礦體覆蓋淺．礦石較松散，顆粒很細(xì)．在礦 石中的稀土元素 80％ 90％呈離子狀態(tài)吸附在高嶺土、埃洛石和水云母等粘土礦物上；吸附在粘土礦物上的稀土陽(yáng)離子不溶于水或乙醇，但在強(qiáng)電解質(zhì)如 NaCI， (NH4)2SO4， NH4Cl， NH4Ac等溶液中能發(fā)生離子交換并進(jìn)入溶液 ，而且 具有可逆反應(yīng) [3]。從采場(chǎng)運(yùn)來(lái)的礦石，送進(jìn)一個(gè)長(zhǎng)方形的水泥池中浸泡，浸出液從池底的過(guò)濾層的排出口排出，浸出液在飽和的草酸溶液中沉淀，過(guò)濾的濾餅即為草酸稀土，經(jīng)灼燒 、水洗、再灼燒得混合稀土氧化物。草酸稀土一次灼燒即可獲得 w(REO)90%的混合稀土氧化物。 （ 4）原地浸出法 [ 21] 地浸法的主要內(nèi)容是不把含稀土的礦石挖出拿走，而是在含有離子型稀土礦的礦 區(qū)或地段打井，通過(guò)地表注液井加入浸礦液，經(jīng)過(guò)滲透和離子交換，有選擇地將礦石中的稀土離子浸出并回收的工藝。浸取回收率 70%~75%。原礦篩分后，用螺旋溜槽粗選，中礦螺旋溜槽再選，粗精礦用磁選、浮選、電選多次精選，得到含 REO ％ 的獨(dú)居石精礦、回收率 % 的 稀土精礦 [9]。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè) 論文 7 稀土礦物浮選藥劑的發(fā)展 包頭礦石中的稀土礦物與螢石、方解石、重晶石、赤鐵礦等伴生。 包鋼選礦廠自 1965年投產(chǎn)，一直到 1970年才從弱磁選鐵的尾礦中采用混合浮選工藝生產(chǎn)出 w(REO)=16％ 的混合泡沫，然后經(jīng)搖床重選得到 w(REO)=25～30％的重選粗精礦。 [16] 1975年以前，稀土礦物捕收劑一直是脂肪酸類捕收劑。由于 C5~9羥肟酸 捕收能力較弱，需多次掃選，且在生產(chǎn)中不太穩(wěn)定。但是在生產(chǎn)中環(huán)烷基羥肟酸選擇性較差，并且調(diào)整劑加藥種類多，其中氟硅酸鈉的使用很不方便。后因 H205在生產(chǎn)中需要加入大量的氨水，配制復(fù)雜，并且 H205固體顆粒溶解不完全，藥耗大。新藥劑 LFP8可當(dāng)?shù)厣a(chǎn)，貯運(yùn)方便，價(jià)格便宜，指標(biāo)穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 稀土選礦設(shè)備的創(chuàng)新 （ 1）磁選機(jī) 新型專利釹鐵硼磁選機(jī)已開(kāi)發(fā)成系列產(chǎn)品，磁選機(jī)的場(chǎng)強(qiáng)為 100~750MT；極數(shù)為 8~12 極；磁包角為 140~155 度；穿透深度及磁場(chǎng)梯度，根據(jù)所選試料的不同，進(jìn)行專門(mén)的設(shè)計(jì)和制造。 （ 2）螺旋溜槽 四川冕寧昌蘭稀土公司根據(jù)重選尾礦性質(zhì)采用預(yù)先分級(jí)螺旋溜槽回收重選尾礦中氟碳鈰礦物試驗(yàn)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè) 論文 8 （ 3）浮選柱 在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，浮選柱浮選稀土精礦采用的藥劑方案與機(jī)械攪拌式浮選機(jī)相同，為抑制劑 捕收劑 起泡劑組合方案，浮選濃度一般為 45%~55%，浮選溫度為 40~50 度，浮選 PH 值為 9~，在用藥量較佳的情況下，可獲得 REO 品位 %，回收率 %的稀 土精礦，操作簡(jiǎn)單方便，易于管理，這是其他機(jī)械式浮選機(jī)所不能比擬的 [3]。 本 課題 的主 要研究?jī)?nèi)容有 ： 從包鋼尾礦 壩 中提取具有代表性的試樣，并且對(duì)其試樣進(jìn)行加工 制備 尾礦試料是從包鋼尾礦壩中分 10*10個(gè)取樣點(diǎn)取得的一噸 多試 樣 。 工藝礦物學(xué)研究 從工藝礦物學(xué)角 度，研究了該礦石的化學(xué)成分、礦物組成、 稀土元素的賦存狀態(tài)、粒 度 特性以及 嵌布特性 ，為后續(xù)的試驗(yàn)研究提供理論依據(jù)。 本課題根據(jù)該礦石性質(zhì)和特點(diǎn)擬定了以下的技術(shù)思路 （如圖 ） ：從尾礦壩取樣后經(jīng)混合、破碎、篩分等工藝流程對(duì)試驗(yàn)礦樣進(jìn)行加工制備。然后將混合泡沫進(jìn)行脫藥處理，進(jìn) 一步得到混合浮選精礦（也就是試驗(yàn)的原礦）， 用于浮選試驗(yàn)。江澤民同志也曾經(jīng)把稀土稱為 21世紀(jì)寶貴的 “ 戰(zhàn)略物資 ” 。包頭具有得天獨(dú)厚的稀土資源優(yōu)勢(shì)，被譽(yù)為 “ 世界稀土之都 ” 。 因此 ,保護(hù)包頭 稀 土資源 ,造福子 孫 后代刻不容緩 。加上我國(guó)采選技術(shù)相對(duì)落后，資源利用率和回收率較低，尾礦壩將成為稀土礦的貯存地。 而且尾 礦中的稀土品位與原礦相比，不但沒(méi)有下降，還有所提高。所以，包鋼尾礦是一個(gè)寶貴的可利用的二次資源 [15]。是 世界上惟一的可以大量供應(yīng)各種不同品種 不同 品級(jí)稀土產(chǎn)品的國(guó)家 ，在世界稀土市場(chǎng)上具有支配和主導(dǎo)地位。 世界 稀土資源 擁有國(guó)除中國(guó)外，還有俄羅斯、 巴西 、美國(guó)、澳大利亞、印度、 越南 等 。 礦石類型多，多種礦物間共生關(guān)系密切，嵌布粒度細(xì)，呈“貧、雜、多、細(xì)”四大特征。 3. 根據(jù)稀土浮選入選原料的理化性 質(zhì)、礦物組成、賦存狀態(tài)、礦石結(jié)構(gòu)及嵌布特征，制定相應(yīng)的選礦工藝流程 。 4. 浮選藥劑的選擇直接影響稀土的回收率和生產(chǎn)成本，密切關(guān)系到環(huán)保和生產(chǎn)工人的健康。選擇高效的藥劑和適宜的藥劑組合是提高稀土品位，節(jié)約生產(chǎn)成本的有效捷徑。 隨著我國(guó)選礦技術(shù)的不斷提高，選礦藥劑的研發(fā)也越來(lái)越重要。 5. 此外， 在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中， 浮選設(shè)備也格外重要，對(duì)提高浮選效率，改善浮選指標(biāo)起著重要的作用。 尾 礦工藝礦物學(xué)研究 尾 樣 的多元素分析 尾礦試樣 取 自 于 包鋼選礦廠尾礦 壩 。 礦樣中含REO7%, %, %， %， %, %。 主要有害雜質(zhì) 有 氧化鈣，其次為二氧化硅 。 表 尾礦多元素分析 （ %） ＊ Table 1 multielement analysis of tailings TFe FeO SFe SiO2 F CaO 合計(jì) Nb2O5 ThO2 P2O5 S MgO REO ＊數(shù)據(jù)由包鋼礦山研究院理化室提供 尾 樣 的粒度分析 尾礦試 樣的粒度組成見(jiàn)表 ， 200 目粒級(jí)的含量為 %。這也是工業(yè)生產(chǎn)上稀土回收率低的重要原因。 在白云鄂博礦床的原生礦石中，氟碳鈰礦與獨(dú)居石的量比為 ，而本礦樣中氟碳鈰礦與獨(dú)居石的量比為 。 礦物中的有用礦物主要是氟碳鈰礦，獨(dú)居 石 和螢石 。 由于 稀土礦物的可浮性與含 Ca、 Ba 的螢石、方解石、磷灰石相近，因而 用常規(guī)的浮選工藝和普通的藥劑制度 很 難將稀土與脈石礦物分離 。 晶體呈六方柱狀或板狀 ， 細(xì)粒狀集合體。 礦石中稀土元素 90%以上呈獨(dú)立礦物形式存在 ， 約有 4%～ 7%分散于鐵礦物和螢石中。稀土礦物粒度一般在 ～ , 其中小于 占 70%～ 80% 。 礦樣中 的鐵礦物主要以赤鐵礦和黃鐵礦的形式 存在 ， 且螢石的含量較高。 故 選別過(guò)程中 需考慮去除有害雜質(zhì)硅和鈣。 3. 由礦物巖相分析結(jié)果可以看出 :主要的稀土礦物是氟碳鈰礦和獨(dú)居石，占 礦物總量的%（獨(dú)居石含量占 %，氟碳鈰礦含量占 %） ， 主要的脈石礦物 是 碳酸鹽，硅酸鹽類礦物。 該 礦樣由于粒度較細(xì)， 礦泥較多， 故采用浮選方法對(duì)該礦樣進(jìn)行選別處理，分別進(jìn)行了 粗選 浮選 介質(zhì)礦漿酸堿性 pH 試驗(yàn)、抑制劑 S602 試驗(yàn)、 捕收劑CH52 試驗(yàn) 、浮選溫度試驗(yàn)、 浮選 礦漿濃度試驗(yàn)、浮選時(shí)間試驗(yàn) 以及浮選工藝流程試驗(yàn)。 取自尾礦壩的試樣運(yùn)至包鋼礦山研究院，拆袋，晾干，混樣。 取樣布點(diǎn)如圖 ，試驗(yàn)樣品加工制備流程圖見(jiàn)圖 。 選礦試樣的加工制備 混合浮選試驗(yàn) 混合浮選 的 目的就是把尾礦中的有用礦物利用浮選分成兩大部分：易浮礦物和難浮礦物。這就為以后回收 稀土 精礦提供了有利的條件 。 粗選藥劑制度 ： pH 調(diào)整劑 Na2CO3， 5%(W)， ； 抑制劑 S602， 5%(W)， kg/t； 捕收劑 H602， 2%(W)， kg/t。 掃選藥劑制度 ： 捕收劑 H602 kg/t。 表 混合浮選試驗(yàn)結(jié)果 Table the Test Results of Mixing Flotation 試驗(yàn)編號(hào) 產(chǎn)率（ %） 混合泡沫 中 REO 含量 （ %） 產(chǎn)率 % 混合浮選尾礦 REO 含量（ %） ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 平均 回收率（ %） 給礦（尾礦） 由表 和圖 中數(shù)據(jù)看出：混合泡沫中稀土的回收率為 %， 品位 %，為下一 步從混合泡沫中分選稀土提供了資源基礎(chǔ)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 畢業(yè) 論文 18 混合泡沫的 脫藥分離 混合 泡沫分離的關(guān)鍵是脫藥， 它是提高稀土精礦品位與回收率的重要環(huán)節(jié)。所以，脫藥作業(yè)是重要而且必要的。 我們?cè)囉盟嵯?、 水洗 相結(jié) 合的方法進(jìn)行脫藥， 將 混合浮選泡沫集中于脫泥斗，加水加稀鹽酸進(jìn)行脫藥，水洗至溶液為中性。 粗浮選介質(zhì)礦漿酸堿性 pH試驗(yàn) 在稀土礦物浮選過(guò)程中， S602 作為重晶石、螢石、方解石等脈石礦物的抑制劑，而這種抑制作用與礦漿的酸堿性有很大的關(guān)系。 pH 值過(guò)高或