【科研成果】白云鄂博难选氧化矿资源综合利用技术

zhaoguangshan 2018-07-20

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1、所属领域

选矿技术

2、适用范围

内蒙古白云鄂博矿

3、基本原理

白云鄂博矿是世界瞩目的铁、稀土、铌、萤石、钪等多金属共生的超大型矿床，矿产资源综合利用前景非常广阔。本成果针对白云鄂博矿产资源特点，分析稀土、铁、铌、萤石矿物磁性差异、密度差异以及可浮性差异，综合运用磁选、重选、浮选三种选矿方法进行流程试验，独创性提出综合回收工艺流程，该流程对之前研究中的问题做了很大改进，改善了混合泡沫选稀土时残留的脂肪酸类捕收剂很难脱除，造成难以得到高品位稀土精矿；选铁、选铌粒度粗造成沉槽及铁、铌品位很难提高；铌入选品位低选铌作业不稳定等问题，同时通过开发新型选矿药剂，确定合理的药剂制度，最终实现从氧化矿稀选尾矿中回收稀土、铁、硫、萤石、铌、钪富集物六种产品，实现了白云鄂博矿产资源的综合回收。

4、关键技术与装备

关键技术为白云鄂博尾矿综合利用工艺流程，该选矿流程具有自主知识产权，可实现白云鄂博矿稀土、萤石、铁、硫、铌、钪资源综合回收利用，所用设备集合球磨机、浮选机、强磁机以及摇床等主要选矿设备。技术具体包括以下几个方面：

（1）将混合浮选泡沫选稀土改为优先选稀土，避免混合泡沫选稀土脱药问题，保证稀土浮选作业稳定性。

（2）加入重选选矿方法。重选方法将铁、铌进行富集，提高铌入选品位，保证铌浮选作业效率，同时抛掉55%尾矿，减轻铌浮选作业负担。

（3）改进铌浮选作业流程，提高铌浮选入选品位，生产出含Nb₂O₅5.7510%，回收率40.26%的铌精矿。

（4）萤石浮选抑制剂SY-1#改进为SY-3#，药剂组合改为SHS SY-3# YSN，使选萤石药剂成本降低了近1/3，萤石精矿指标进一步提高，CaF₂品位95.62%、回收率52.44%。

5、工艺流程

白云鄂博选稀土尾矿经过磨矿至-200目大于95%，优先选稀土，稀土作业为一粗两精作业，得到稀土精矿。稀土尾矿进行一粗两精混合浮选，混合沉砂进行一粗两精一步脱硫浮选，一步脱硫尾矿进行强磁选分选，强磁选采用磁场强度8000Oe，强磁精矿进行一粗两精一步正浮选铁，强磁尾矿与一步选铁尾矿共同进行摇床重选分选，重选精矿进入一粗两精二步脱硫浮选，一步以及二步脱硫浮选精矿为综合硫精矿，二步脱硫尾矿进行一粗两精二步选铁浮选，一步以及二步选铁精矿为综合铁精矿。二步选铁尾矿进入一粗三精铌浮选得到铌精矿，强磁尾矿富集钪，混合浮选泡沫经过磨矿至-500目75%，进入一粗七精萤石浮选作业，得到萤石精矿。该工艺流程实现了白云鄂博矿产资源中稀土、铁、硫、萤石、铌、钪富集物等六种产品的综合回收。

6、主要创新点

独创性开发出优先选稀土-混合浮选-沉砂一次脱硫-强磁选-强磁精矿一步正浮选铁-重选（强磁尾矿一步选铁尾矿）-重选精矿二次脱硫-二步选铁-铌浮选-强磁富集钪-混合泡沫选萤石的工艺方案。

该流程对之前流程主要进行了以下创新：将混合浮选泡沫选稀土改为优先选稀土，避免混合泡沫选稀土脱药问题，保证稀土浮选作业稳定性；加入重选选矿方法。重选方法将铁、铌进行富集，提高铌入选品位，保证铌浮选作业效率，同时抛掉55%尾矿，减轻铌浮选作业负担；改进铌浮选作业流程，提高铌浮选入选品位，生产出含Nb₂O₅5.7510%，回收率40.26%的铌精矿；萤石浮选抑制剂SY-1#改进为SY-3#，药剂组合改为SHS SY-3# YSN，使选萤石药剂成本降低了近1/3，萤石精矿指标进一步提高，CaF₂品位95.62%、回收率52.44%。通过试验研究，实现中国白云鄂博矿稀土、萤石、铁、硫、铌、钪资源综合回收利用。

7、主要技术指标及同类技术对比情况

7.1 主要技术指标

给矿经稀土浮选得到REO50.49%、作业回收率54.93%的稀土精矿；萤石浮选得到 CaF₂95.62%、作业回收率58.78%的萤石精矿；经一步选铁得到TFe品位65.50%、作业回收率66.40%，含Nb₂O₅0.12%的铁精矿；重选得到TFe品位37.40%、作业回收率85.79%，Nb₂O₅品位0.69%、作业回收率80.65%的重选精矿；重选精矿经二步脱硫-二步选铁得到TFe品位62.58%、作业回收率66.47 %，含Nb₂O₅品位0.2836%的铁精矿；经过铌浮选得到Nb₂O₅品位5.751%、作业回收率86.97%，含TFe品位43.50%的铌精矿。

7.2 同类研究技术指标

国外没有相同的对白云鄂博尾矿资源综合利用的研究。国内的科研院所对白云鄂博共生矿资源综合利用进行过研究，不同时期有不同的研究方向。

7.2.1 包头铌资源选矿新工艺新技术研究国内相关研究

1986-1991年期间国内研究院开发了弱磁-强磁-浮选工艺流程，该流程主要对铁、稀土、铌矿物的回收方法进行了研究。工艺流程进行了工业分流试验，按弱磁-强磁-浮选工艺进行试验。试验结果如下：原矿石含TFe 33%-35%、REO 5.5%;铁精矿含TFe 60%-61%，收率79%-80%，稀土精矿含REO>60%，收率18.81%;稀土次精矿含REO 39.91%，回收率16.7%。在第一次工业分流试验回收铁、稀土成功的基础上，在包钢选矿厂二系列进行了弱磁-强磁-浮选工艺流程综合回收铁、稀土、铌的工业分流试验。主东矿中贫氧化矿，在磨矿粒度-200目92.93%条件下，采用弱磁-强磁-浮选工艺流程，原矿含TFe 32.16%、REO 4.69%、Nb₂O₅0.0996%，得到含TFe64.55%的铁精矿，TFe回收率为71.44%以及REO品位46.66%、回收率31.54%的稀土精矿和含Nb₂O₅0.82%、TFe 42.52%、Nb₂O₅收率15.89%的富铌铁精矿。根据第一次工业分流的试验结果，1990年按此工艺改建了包钢选矿厂第一、第三两个系列，4月开始进行工业试生产，经过一年试生产的结果为原矿石含TFe 31.5%、REO 5.2%；铁精矿含TFe 60.38%，回收率73.43%；稀土精矿含REO 52.61%-61.26%，回收率5.54%；稀土次精矿含REO 34.48%，回收率1.86%。

1994年，国内研究院进行强磁中矿选稀土选铌工业分流试验，在入选原料Nb₂O₅0.187%时，获得铌精矿Nb₂O₅品位1.668%，回收率40.14%的指标，但由于工艺药剂较复杂，铌精矿品位低，该项研究成果一直处于实验室研究阶段，未能实现工业化。

1999年国内研究院采用以浮选为主的联合流程从包钢强磁尾矿中综合回收稀土和铌。该流程中先用浮选方法，以S1和H₂₀₅为组合捕收剂，选出稀土精矿。再采用浮-磁-重联合流程，从浮稀土的尾矿中选出铌。在强磁尾矿含REO 8.5%、Nb₂O₅0.125%的情况下，采用该工艺获得稀土精矿含REO 36.70%、回收率57.34%；铌精矿1含Nb₂O₅1.66%、铌精矿2含Nb₂O₅0.59%；铌总回收率35.58%。

7.2.2 包头氧化矿尾矿中回收萤石的选矿工艺国内相关研究

1978-1986年期间国内研究院研发了反浮选-选择性絮凝脱泥选铁新工艺进行铁、稀土、萤石的回收试验。该工艺流程由三部分组成：选出稀土和萤石的混合浮选，选稀土和萤石的尾矿(铁矿)再磨和选择性絮凝脱泥，稀土和萤石的分选。使用该工艺流程进行了日处理量为30吨的半工业试验，得到如下试验指标：铁精矿：品位：62.83%、收率：82.44%；高品位稀土精矿：品位：61.10%、收率：25.13%；稀土次精矿：品位：38.15%、收率：14.31%；稀土总收率：39.44%；萤石产品品位：含CaF₂：90.22%、收率：11.10%。但是该流程在进行工业试验时，由于流程中几个主环节的技术条件要求较高(如95%-400目磨矿，脱泥作业需要新黄河水；铁精矿粒度太细-25μm占70.59%，过滤困难，水分太高；稀土分离浮选因脱药效果不佳，难以得到高品位稀土精矿)，工业生产上难以实现，不能正常稳定生产。

7.2.3 白云鄂博氧化矿尾矿资源综合回收选矿技术研究国内相关研究

1981-1989年期间西德卡哈德公司(KHD)和我院合作开展了包头矿选矿最佳化研究，主要对磁铁矿、萤石、赤铁矿、稀土矿物和铌矿物的回收方法进行了研究。全流程采用优先联合选矿工艺，阶段磨矿阶段选别。按有用矿物可选性的特点，依次选出磁铁矿、萤石、赤铁矿、稀土矿物和铌矿物，最终弃尾。用弱磁选回收磁性铁，用正浮选回收萤石，用强磁-正浮选法回收赤铁矿，用正浮选-重选法回收稀土矿物，用酸法回收铌。小型试验指标：原矿含TFe 30.87%，F 9.65%，P 0.96%，铁精矿含TFe 65.90%、F 0.3473%、P 0.069%、K₂O Na₂O 0.425%，铁回收率74.10%，稀土精矿含REO 68.18%，回收率19.65%；萤石精矿含CaF₂85.99%，回收率16.61%。该流程磨矿粒度过细(-400目占95%以上)，磨矿和选别段数太多比较复杂。

该项目科研成果与国内同类技术相比具有如下技术优势：

（1）与反浮选-选择性絮凝脱泥选铁工艺相比，萤石品位要高，同时该研究成果除了铁、稀土、萤石外还进行了硫、铌和钪元素的回收，另外反浮选-选择性絮凝脱泥选铁工艺有几个主环节的技术条件要求较高(如95%-400目磨矿，脱泥作业需要新水；铁精矿粒度太细-25μm占70.59%，过滤困难，水分太高)，工业生产上难以实现，不能正常稳定生产，导致该工艺工业化较为困难，而本研究成果对于技术条件要求较低，易于实现工业化。

（2）与包钢矿山研究所在八十年代研究的优先联合选矿工艺相比，优先联合选矿工艺流程磨矿粒度过细(-400目占95%以上)，磨矿和选别段数太多比较复杂，而该研究成果的流程则较为简单。

（3）与弱磁-强磁-浮选工艺相比，该研究成果对稀土、萤石、铁、硫、铌和钪元素进行了综合回收，而弱磁-强磁-浮选工艺只考虑了稀土、铌和铁的回收，使得萤石、铌、钪、硫等矿物流失于尾矿中。

（4）与包钢于1991年和国内研究所合作项目相比，选出的萤石精矿品位相近，CaF₂品位均为95%，但该研究成果的回收率可达40%以上。

（5）该项目其它方面的优势还有：回收的铌精矿中Nb₂O₅品位可达5%，Nb₂O₅回收率40%以上；该项目加入了重选，大大减少了铌浮选入选矿量，提高了铌入选品位，为选出高品位铌精矿打下了基础；在重选后加入了二次脱硫、二次选铁，减少了硫和铁对选铌的干扰，提高了选铌的给矿品位。

8、典型实例及成效

本研究成果应用于包钢宝山矿业公司。2012年9月，基于本研究成果工艺流程、小型试验以及工业试验数据，经国土资源部、财政部确立的40个首批矿产资源综合利用示范基地——内蒙古白云鄂博稀土、铁及铌矿资源综合利用示范基地筹建，经过3年建设，2015年9月正式开始通水试车，2015年10月进行生产调试。截止目前，全流程已经打通，取得成果有：选铁生产线可年产167万吨TFe品位64%以上的合格铁精矿；稀土生产线可年产REO50%以上稀土精矿18万吨；混合浮选作业可得浮选精泡、混合沉砂分析CaF₂品位为50%、3%，达到流程要求；重选作业调试期间最优结果为重选精矿Nb₂O₅品位0.59%TFe品位42.2%的优良结果，但因为作业不稳定，还需要继续调整；硫浮选作业已达到设计要求，且现已生产出2000吨S品位30%硫精矿；萤石浮选作业已获得CaF₂89.76%的萤石浮选精矿，且生产出3000吨CaF₂品位80-90%萤石精矿，但该萤石浮选作业仍需继续调试；铌浮选受循环水影响较大，仍需进行循环水改造，待改造结束后，进行调试。由于白云鄂博矿石性质逐渐由氧化矿向磁矿性质改变，含硫含铁量降低，原流程中铁浮选作业与硫浮选作业会根据原矿性质改变取消。本研究成果的应用，奠定了白云鄂博资源综合利用产业建设的基础。

9、推广应用前景

白云鄂博矿是世界瞩目的铁、稀土、铌、萤石、钪等多金属共生的超大型矿床。矿区共发现有71种元素，170余种矿物，可供综合利用的有用矿物多达26种，资源综合利用前景非常广阔。长期以来，除铁、稀土外，其它资源一直未能回收利用，造成资源的极大浪费。研究成果应用在内蒙白云鄂博稀土、铁及铌矿资源综合利用示范基地，可实现铁、稀土、萤石、铌等有用矿物的综合回收，最大限度利用白云鄂博矿产资源，提升资源利用效率。把白云鄂博矿中的萤石资源综合回收变废为宝，不仅有利于白云鄂博资源加工行业的氟环境污染治理，减少长期以来氟污染对人民群众身体造成的伤害，也有利于国家对单一萤石矿产资源的保护，更有利于氟化工行业的持续健康发展。同时氟、硫资源的回收，极大减少了硫对环境的污染，保护生态环境。尾矿减量排放以及干堆存放措施，减少了大量占地，社会意义十分巨大。

采用该流程生产线，生产出Nb2O5品位5%的铌精矿，可用于生产更加高附加值的铌铁合金，强磁尾矿中的钪富集物可以通过湿法提取高纯氧化钪，高纯氧化钪在市场上有很大需求且价格昂贵，稀土作业REO品位50%以上的稀土产品，选铁作业生产TFe品位大于64%的铁精矿产品，都是具有高附加值的产品，会为企业带来巨大经济效益，推动经济发展。