淺談鉭鈮金屬礦回收實(shí)驗(yàn)研究

晏秋平

（宜春鉭鈮礦，江西 宜春 336000）

0 引言

稀有金屬都屬于伴生金屬，在礦產(chǎn)中像鎢鉬，鉭鈮金屬，銦鋁等都兩者并存著的，所以要利用其中一種金屬，比如在鉭鈮礦床中采出的是鉭鈮金屬，要用到鉭金屬的話，就必須通過(guò)冶煉提取回收鉭。目前，我國(guó)金屬回收的技術(shù)都有所突破，已達(dá)到國(guó)際水平，但回收二次利用的金屬情況并不樂(lè)觀，很多的回收金屬?gòu)S家在依賴著開(kāi)采的金屬尾礦回收。

1 鉭鈮礦概述

鉭鈮礦是指含有鉭和鈮地礦物的總稱，共有百余種，其中可作礦石開(kāi)采的，主要由鉭鐵礦、鈮鐵礦和燒綠石。鉭鈮都屬于高熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)的稀有金屬，外觀似鋼，灰白色光澤，粉末呈深灰色，具有吸氣、耐腐蝕、超導(dǎo)性、單極導(dǎo)電性和在高溫下強(qiáng)度高等特性，主要用于制備氧化鉭、氧化鈮，提煉鉭、鈮等。鈮鐵礦－鉭鐵礦的化學(xué)通式為AB2O6，二者簡(jiǎn)稱鈮鉭鐵礦。A 為鐵、錳，B 為鈮、鉭。鈮鐵礦－鉭鐵礦的磁化率為（22.1～37.2）×10－6。鈮鐵礦的介電系數(shù)為10～12，鉭鐵礦為7～8。礦物的密度5.15～8.20（隨鉭的含量增高而增大）。在回收鉭解析我國(guó)鉭鈮新材料發(fā)展趨勢(shì)之后，回收鉭廠家又提出我國(guó)鉭鈮選礦方法存在著問(wèn)題。

鉭鈮礦選礦一般采用重選先丟棄大部分脈石礦物，獲得低品位混合粗精礦，進(jìn)入精選作業(yè)的粗精礦礦物組成復(fù)雜，一般含有多種有用礦物，分選難度大，通常采用多種選礦方法如重選、浮選、電磁選或選冶聯(lián)合工藝進(jìn)行精選，從而達(dá)到多種有用礦物的分離。

2 回收鉭的應(yīng)用

2.1 電容器鉭粉及應(yīng)用

鉭電解電容器是一種以鉭為金屬陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)極氧化在鉭表面直接生成介電在電場(chǎng)方向上絕緣，反向施加電壓則導(dǎo)電氧化膜的電子器件。鉭電容器與其他類型電容器間的最重要差別在于氧化鉭介電膜的質(zhì)量，氧化鉭膜具有高的介電常數(shù)和擊穿電壓。鉭粉的純度越高，鉭電容器陽(yáng)極膜的擊穿電壓越高。

目前電容器鉭粉正朝著高比容、高純度的方向發(fā)展，國(guó)外鉭粉的比容已達(dá)到40000～50000 微法·伏／克；70000 微法·伏／克鉭粉已開(kāi)始試用，個(gè)別廠家已向試制100000 微法·伏／克的方向奮進(jìn)。

除鉭粉外，鉭箔還用于箔型電容器，鉭絲用作電容器陽(yáng)極引線。2000年鉭電容器年產(chǎn)量達(dá)到250 億個(gè)，年需鉭粉800 噸、鉭絲近150噸。鉭電容器由于它在-55～125℃的寬溫度范圍內(nèi)電容保持穩(wěn)定，而為陶瓷電容器所不及。它的高可靠性能兼以緊湊、高效及擱置時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)使鉭電容器在電腦、通信系統(tǒng)、飛機(jī)、導(dǎo)彈、船舶及武器系統(tǒng)用的儀表與控制系統(tǒng)中的應(yīng)用經(jīng)久不衰，成為鉭最主要的應(yīng)用。這也正是回收鉭的應(yīng)用之處。

2.2 鉭及其合金與應(yīng)用

鉭對(duì)間隙元素的容限及合理的彈性模量使它作為合金的基體元素極富吸引力。鉭還易于實(shí)現(xiàn)惰性氣體鎢弧焊接(GTA)，因此適于制造各種化工設(shè)備，發(fā)揮它的耐蝕性能。如制造各種熱交換器、蛇管、冷凝管、冷卻管和插入式加熱器等，例如卡伯特公司制造的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為1.2米×3.7 米×0.9 毫米的鉭薄板已通過(guò)爆炸連接工藝做成鋼、銅和鋁的內(nèi)襯，用此襯鉭材料制造大型、相對(duì)便宜的化工設(shè)備。

3 鉭鐵礦－鈮鐵礦選礦研究

3.1 鉭鐵礦－鈮鐵礦粗選

鉭鈮原生礦多采用階段磨礦、多段重選。通常在磨礦回路中增設(shè)選別設(shè)備，以提早回收單體礦物。鉭鈮砂礦由于礦物單體解離比較好，一般不需要破碎和磨礦，入選前先進(jìn)行篩選，除去塊石和卵石，然后進(jìn)行粗選。粗晶鉭鐵礦－鈮鐵礦采用跳汰機(jī)或螺旋選礦機(jī)（含旋轉(zhuǎn)螺旋溜槽）粗選，粗選精礦采用搖床精選；細(xì)晶鉭鐵礦－鈮鐵礦采用螺旋溜槽或搖床粗選，粗選精礦采用搖床精選；鉭鈮礦泥采用離心選礦機(jī)或多層翻床粗選，粗選精礦采用皮帶溜槽或槽流皮帶溜槽結(jié)合礦泥搖床精選。此流程的特點(diǎn)是投資少、上馬快、成本低、環(huán)境污染少。但對(duì)礦泥選別效率低。粗粒級(jí)物料采用重選。細(xì)粒級(jí)和礦泥采用磁選－重選結(jié)合。此流程的特點(diǎn)是對(duì)細(xì)晶鉭鐵礦、鈮鐵礦選別效率高，但礦石中的鉭鈮礦物都必須具有弱磁性。

3.2 磁選分離

它們的比磁化系數(shù)：鉭鐵礦為2.4×10－5厘米3/克，鈮鐵礦為2.5×10－5厘米3/克，褐釔鈮礦為5.8×10－5厘米3/克，石榴石和電氣石則隨其鐵的含量而變更，石榴石當(dāng)Fe2O3含量由7%增到25%時(shí)，其比磁化系數(shù)則由11×10－6厘米3/克增加到124×10－6厘米3/克（增加11 倍），電氣石當(dāng)Fe2O3含量由0.3%增加到13.8%時(shí)，其比磁化系數(shù)則由1.1×10－6厘米3/克增加到30×10－6厘米3/克（增加30 倍）。為了提高礦物在磁場(chǎng)中分離的選擇性，一般選用酸（固：液＝1：5）作短時(shí)間（5－15 分鐘）的處理，以清除礦物表面鐵質(zhì)，然后在不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)中分離出石榴石和電氣石，可獲得鉭鈮精礦。

3.3 電選分離

選將物料進(jìn)行窄級(jí)別篩分分級(jí)，然后分別加溫，在復(fù)合電場(chǎng)中進(jìn)行電選：大于0.2 毫米粒級(jí)一般采用低電壓（20－35 千伏）、大極距（80－100 毫米）、慢轉(zhuǎn)速（低離心力）（輥筒或鼓轉(zhuǎn)數(shù)為33－38 轉(zhuǎn)/分）。－0.2～＋0.08 毫米粒級(jí)一般用高電壓（35－45 千伏）、小極距（50－80 毫米）、快轉(zhuǎn)速（高離心力）（輥筒轉(zhuǎn)數(shù)為70－118 轉(zhuǎn)/分）。可將鉭鐵礦－鈮鐵礦與石榴石分離。

4 鉭鈮礦浮選存在問(wèn)題分析

為了保證磨礦粒度，避免過(guò)粉碎，粗選一般采用階段磨礦階段選別流程。重選設(shè)備有GL 螺旋選礦機(jī)、螺旋溜槽和搖床等。粗選工藝獲得的粗精礦一般是混合粗精礦，需進(jìn)一步精選分離出多種有用礦物。粗精礦礦物組成不同，采用的分離方法也不同，一般是多種方法聯(lián)合使用。如采用磁選-重選-浮選聯(lián)合法。

回收鉭廠家對(duì)鉭鈮礦浮選存在問(wèn)題分析：

4.1 捕收劑的捕收性問(wèn)題

分子中含有官能團(tuán)-COOH、-SO4H、-SO3H 的捕收能力強(qiáng)、選擇性差，只適用于浮選礦物組成簡(jiǎn)單、以石英為主要脈石的鉭鈮細(xì)泥。羥肟酸對(duì)鉭鈮細(xì)泥的捕收能力較脂肪酸弱，但選擇較好。膦酸對(duì)鉭鈮礦捕收能力比較強(qiáng)。

4.2 捕收劑的環(huán)境污染及藥劑成本問(wèn)題

胂酸能與鉭、鈮等金屬礦形成牢固的表面化合物，烴基向外，使礦物疏水，而與脈石礦物不存在這種化學(xué)吸附，因此捕收能力強(qiáng)、選擇性好，同時(shí)胂酸對(duì)Ca2+、Mg2+離子不敏感，對(duì)含方解石高的礦石適應(yīng)性強(qiáng)。但胂酸毒性較高，可能造成環(huán)境污染。

其實(shí)整體而言，在鉭鈮細(xì)泥浮選中，使用藥劑量大，而且價(jià)格高；同時(shí)，有些藥劑毒性較大，需增加環(huán)保費(fèi)用，從而使選礦成本上升。使用羥肟酸浮選時(shí)，效果較好，但藥劑用量較大。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，鉭鈮近年來(lái)呈發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)在鉭鈮浮選藥劑研究方面取得了一定進(jìn)展，但由于藥劑價(jià)格太高，目前只有國(guó)外少數(shù)鈮礦山采用浮選方法，如加拿大奧卡選礦廠、巴西阿拉克薩礦。在鉭鈮選礦的方面，我國(guó)仍存在著問(wèn)題，但同時(shí)針對(duì)也有了進(jìn)展，希望在不久的未來(lái)可以解決對(duì)環(huán)境造成的損傷問(wèn)題。

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