四川某稀土礦磁-重聯合分選試驗探索研究

耿志強，曾令明，戴智飛，張紅華

（1.江西銅業集團有限公司，江西 南昌 330029；2.江西銅業技術研究院有限公司，江西 南昌 330096）

1 引言

稀土資源在我國是珍貴的優勢資源，其中位于四川冕寧的牦牛坪稀土礦區是我國僅次于內蒙古包頭的第二大輕稀土基地［1-5］。礦區內主要的稀土礦由于其風化情況不同，稀土礦物品位波動范圍較大，且某些礦體中在交代的過程中，風化程度較高，導致其稀土礦物的回收指標較差［6-9］。在牦牛坪稀土礦開采的初期，回收工藝較為落后，大部分是采用磨礦-重選-干式磁選進行生產，資源浪費較為嚴重［10-13］，且工作環境惡劣。

本論文首先對牦牛坪某礦區稀土礦的工藝礦物學進行了分析，通過其工藝礦物學特性，為選礦工藝流程的研究提供了理論依據［14］，而后又對其進行了磁選-重選聯合工藝進行了優化探索。

2 礦石工藝礦物學分析

2.1 原礦化學組成

采用化學分析方法對該礦石進行多元素分析，結果見表1所示。

表1 礦石化學多元素分析結果

由上述結果可知，該礦石成分較為復雜，主要有價元素是稀土元素，且總稀土氧化物（TREO）的品位為6.21%。其他雜質成分為SiO2、BaSO4、CaF2、Al2O3以及 Fe等。

礦石中主要礦物組成及含量見表2。由表2可知其主要稀土礦物是氟碳鈰礦。其他礦物以長石、石英為主，其次為重晶石、螢石、云母、角閃石及褐鐵礦、赤鐵礦，并含少量綠泥石、磷鋁石。

表2 礦石礦物組成分析結果

2.2 主要礦物的物理性質

礦樣中主要礦物的物理性質對回收工藝的確定有一定的意義，因此將礦樣中主要礦物的晶系、硬度、比重及比磁化系數檢測結果列于表3。

表3 原礦主要礦物的物理性質

由上表可知，主要回收的礦物氟碳鈰礦并未見某項物理性質遠高于其他礦物，且氟碳鈰礦與重晶石、褐鐵礦、赤鐵礦的比重相似，與褐鐵礦、赤鐵礦、角閃石等弱磁性礦物磁性相近，因此針對稀土礦物的回收應采取多種選礦方法進行回收。

原礦為-1mm的粉末狀礦石，為了進一步了解稀土元素礦物的特征，對樣品中主要稀土礦物氟碳鈰礦的解離度進行測定，測得氟碳鈰礦的解離度約91.2%，如表4所示。

表4 樣品中氟碳鈰礦解離度表

2.3 影響回收的工藝礦物學因素

（1）共生關系的影響。大部氟碳鈰礦顆粒較為純凈，與脈石接觸面平滑規整，因此大部分氟碳鈰礦較易單體解離，對回收較為有利，只有少部分氟碳鈰礦內部或邊緣見細粒脈石礦物分布，而此類則必須細磨才能達到解離。

（2） 粒度的影響。礦石中的氟碳鈰礦含量較高，且為自形至半自形結晶，呈板狀或長粒狀，粒度大小多數在0.03～0.8mm，氟碳鈰礦、重晶石等雖顆粒較大，但其性脆在礦石磨細時易產生過粉碎形成次生礦泥，為了消除礦泥對氟碳鈰礦分離回收的不利影響，需注意磨礦過程的磨礦細度。

（3）脈石礦物物理性質的影響。氟碳鈰礦與重晶石、褐鐵礦、赤鐵礦的比重相似，與褐鐵礦、赤鐵礦、角閃石等弱磁性礦物磁性相近，因此針對稀土礦物的回收應采取多種選礦方法進行回收。

2.4 選礦回收工藝的指導

根據工藝礦物學的分析結果，礦石中諸如石英、長石、螢石、云母、重晶石等75%含量以上的礦物與氟碳鈰礦磁性差異較大，適宜首先采取磁選的工藝進行初步分選，可排除大部分的脈石礦物。之后再利用比重差異，采用重選的工藝將氟碳鈰礦與角閃石、鉛錳礦物等以及部分磁選夾雜的石英、螢石等分離。因磁選夾雜出的重晶石等與氟碳鈰礦比重相近的礦物在重選中難以分離，最后采用再磁選的分離工藝，即可得到合格的氟碳鈰精礦。

3 磁選-重選優化探索試驗

3.1 粒度篩析

由表5中礦樣粒度篩析結果分析可知，該礦石粒度組成較細，+0.5mm粒級產率為25.98%、REO分布率為14.88%。根據工藝礦物學分析，回收方案設計首先是采用磁選，將氟碳鈰礦與大部分非磁性礦物分離，再采用搖床重選得到氟碳鈰粗精礦。

表5 原礦粒度篩析結果

3.2 磁場強度試驗

為了確定稀土粗選的磁場強度，試驗對磁場強度進行了探索試驗。考慮到原礦粒度為-1mm，為了保證原礦不過磨，試驗首先確定原礦入選粒度為-0.5mm，分別對比物料在0.9T、1.1T、1.3T和1.5T不同場強下的試驗效果。試驗設備采用贛州金環磁選的SLon-100，試驗流程圖見圖1，試驗結果分別見表6。由表5中礦樣粒度篩析結果分析可知，該礦石粒度組成較細，+0.5mm粒級產率為25.98%、REO分布率為14.88%。根據工藝礦物學分析，回收方案設計首先是采用磁選，將氟碳鈰礦與大部分非磁性礦物分離，再采用搖床重選得到氟碳鈰粗精礦。

圖1 粗選磁選磁場強度試驗流程圖

由表6結果可知，隨著磁場強度的增強，粗選粗精礦REO回收呈現逐漸增加的趨勢，當磁場強度達到1.1T時即可達到較好的磁選效果，再增加磁場強度，回收率提高的不明顯，綜合考慮選擇1.1T為粗選磁選的磁場強度。

表6 -0.5mm入選物料磁場強度探索試驗結果

3.3 脈沖次數試驗

為了確定稀土粗選的磁選機脈沖次數，針對入選粒度-0.5mm物料，試驗對該條件進行了探索試驗，分別對比了磁場強度1.1T時在不同脈沖次數下的試驗效果。試驗結果分別見表7。根據試驗結果選擇脈沖次數為10次。

表7 磁場強度1.1T時沖次對磁選效果的影響

3.4 介質盒間隙試驗

為了確定稀土粗選的磁選機介質盒間隙大小，針對入選粒度-0.5mm物料，試驗對介質盒間隙進行了探索試驗，分別對比了不同磁場強下在不同介質盒間隙大小下的試驗效果。試驗結果見表8。綜合考慮粗精礦的品位與回收率，根據試驗結果選擇介質盒大小為1.5mm。

表8 介質盒間隙大小對磁選效果的影響

3.5 粗精礦搖床重選試驗

上述磁選探索試驗表明，采用磁性分選，可以富集得到REO品位19%左右、回收率93%左右的粗精礦，為了進一步利用重力分選稀土礦物，試驗又進行了重選分離的探索，設備采用武漢探礦LY-1100*500型號的搖床。試驗流程圖見圖2，經過一粗一掃的重選流程后，可以得到REO品位39%左右、回收率82%左右的稀土搖床精礦。

表9 搖床重選分離探索試驗結果

圖2 粗精礦搖床重選探索試驗流程圖

3.6 搖床精礦磁選試驗

稀土磁選粗精礦經過搖床重選作業，得到搖床精礦，但此時搖床精礦REO品位仍然不高。經搖床精礦的工藝礦物學分析發現，其中仍含有大量比重與稀土礦物接近的重晶石等脈石礦物，為了得到更高品位的稀土精礦，探索試驗需要再經過一次磁選，才能得到合格的稀土精礦。根據前述磁選探索試驗結果，磁選的條件選定磁選強度為1.1T、脈沖次數為10次、介質盒間隙為1.5mm，試驗流程圖見圖3。由表10 的結果可知，搖床精礦經過磁選后，可獲得稀土精礦REO品位55.81%、作業回收率87.26%的指標，對原礦回收率為71%左右。稀土中礦REO品位40.97%，可以返回粗選，磁選尾礦X2的REO品位1.29%，該尾礦與搖床尾礦可后續采用其他方法回收。

圖3 搖床精礦再磁選探索試驗流程圖

表10 搖床精礦再磁選探索試驗結果

3.7 磁選-搖床重選-再磁選閉路試驗

通過開路探索試驗確定了各作業條件，閉路試驗流程圖見圖4。由表11的結果可知，在原礦REO品位6.21%的情況下，通過磁選-搖床重選-再磁選的工藝流程，可以得到稀土精礦REO品位55.43%，回收率79.49%的指標。

圖4 磁選-搖床重選-再磁選閉路試驗流程圖

表11 磁選-搖床重選-再磁選閉路試驗試驗結果

4 結論

（1） 牦牛坪某礦區稀土礦中REO含量為6.21%，主要稀土礦物以氟碳鈰礦為主，有較高的回收價值。其他礦物以長石、石英為主，其次為重晶石、螢石、云母等。

（2）工藝礦物學分析發現，氟碳鈰礦與重晶石、褐鐵礦、赤鐵礦的比重相似，與褐鐵礦、赤鐵礦、角閃石等弱磁性礦物磁性相近，因此針對稀土礦物的回收應采取多種選礦方法進行回收。

（3）實驗室對稀土礦物的回收分選進行了探索試驗，試驗采用磁選-搖床重選-再磁選的工藝流程，閉路試驗可以得到REO品位55%左右、回收率79%左右的稀土精礦，回收指標較好。

（4）探索試驗所得到的搖床尾礦和磁選尾礦，仍然含有一定的稀土礦物。由于磁-重選回收的粒級范圍有限，一般回收下限為0.037mm，則稀土礦物主要是細粒級在工藝流程中的損失，可以考慮后續通過微細粒浮選技術等手段綜合回收，進一步提高回收率。