牦牛坪稀土矿磁选预富集技术工业化研究

邱雪明，王成行，胡 真，邱显扬，李汉文

（1. 四川江铜稀土有限公司，四川 凉山彝族自治州 615000；2.广东省资源综合利用研究所，广东 广州 510650；3.稀有金属分离与综合利用国家重点实验室，广东 广州 510650）

1 引言

稀土是我国24种战略性矿产资源之一，被誉为“新材料之母”，广泛应用于光学、电子信息、新能源、核工业和航空航天等高新尖端科技领域［1］。我国是稀土资源大国，目前已探明的储量占全球总储量23%［2-3］。长期以来，我国稀土产量和出口量雄踞世界第一［4］，但乱采滥挖现象也尤为突出。为此，近年我国相继颁布了多项法规进行资源整合，推动绿色环保新工艺开发，淘汰落后技术与产能，为稀土资源的可持续发展和绿色矿山建设提供保障［5］。

四川牦牛坪稀土矿属典型的北方轻稀土矿，是国内仅次于白云鄂博矿的第二大轻稀土矿床，REO保有资源储量317万t，同时伴生有重晶石、萤石、钼矿等，综合利用价值很大［6-7］。2008年，江铜集团公司取得牦牛坪稀土矿的采矿权，随即开展该矿的资源综合开发项目。2011年，广州有色金属研究院完成了稀土矿的选矿小型试验和现场半工业分流试验，经专家论证确定采用“湿式强磁富集-重选粗粒稀土-浮选细粒稀土”新工艺［8-9］进行选矿厂设计与施工。2016年，4200t/d规模的新选矿厂建成后，逐步开展了试生产和工业试验。

本文针对湿式强磁选预富集技术，在新建选厂工业化实施过程中流程考查获取技术指标，结合以往小型试验和半工业试验指标进行对比和归纳总结，剖析内在富集规律，旨在评价预富集技术的工业化实施效果，也对后期大规模生产实践提供技术指导，便于生产管理。

2 研究结果与分析

2.1 选矿工艺流程

新建4200t/d规模选矿厂碎矿-磨矿-磁选段采用“原矿破碎-半自磨-直线筛分-弱磁选-强磁选”工艺，见图1。其中，从直线振动筛开始矿浆分为两个系列，筛下合格物料先经过永磁筒式磁选机进行弱磁选，再经过高梯度湿式强磁选机进行一次粗选和一次扫选作业，粗选精矿和扫选精矿合并为强磁精矿进入后续稀土重选作业。选矿厂磁选段现场见图2。

图1 牦牛坪4200t/d选矿厂碎矿-磨矿-磁选段工艺流程

图2 牦牛坪4200t/d选矿厂磁选段现场图

2.2 磁选段设备技术参数

磁选段使用的弱磁选机和高梯度湿式强磁选机的设备型号及工作技术参数分别见表1和表2。

表1 弱磁选机工作参数统计表

表2 强磁选机工作参数统计表

2.3 结果与分析

选矿厂自2016年试生产以来，经过几个阶段的不断调试，磨矿分级和磁选段调试逐步稳定。为了考查磁选段稀土矿物的预富集效果，在生产稳定的情况下，分时段进行了流程考查。取样期间，原矿的处理量为175 t/h～190 t/h，磁选给矿的矿浆浓度为30%～33%，矿石粒度为-1.0mm，REO入选品位为1.52%～2.32%。为了分析预富集效果，将工业试验取得的指标与小型试验、半工业分流试验指标进行比较，见表3。将入选REO品位分为低（1.51%～1.61%）、平均（2.04%～2.87%）和高品位（4.36%～4.60%）三个等级，以更加清晰地分析强磁选入选品位高低与获得精矿回收率、选矿富集比指标的内在关系，结果见图3至图6。对2017年4月27日工业试验流程考查中获取的强磁给矿、强磁精矿和强磁尾矿分别进行了筛水析，计算出REO粒级回收率表征预富集效果优劣，结果见图7。

图3 低品位矿石的强磁选预富集指标结果

图4 平均品位矿石的强磁选预富集指标结果

图5 高品位矿石的强磁选预富集指标结果

图6 不同入选品位矿石的强磁选富集比结果

图7 强磁选REO粒级回收率分析结果

表3 各试验阶段矿石的强磁选试验结果统计表

图3、图4和图5中结果显示，强磁选分别处理REO 1.51%～1.61%低品位矿、2.04%～2.87%平均品位矿和4.36%～4.60%高品位矿后，强磁精矿中REO平均回收率分别为86.89%、90.12%和94.01%；REO选矿富集比平均值4.35、2.97和3.09。数据表明强磁选预富集效果显著，且强磁选的回收率随着入选品位的提高有上升的趋势。虽然在处理低品位矿石时REO回收率未达到90%，但尾矿中REO品位已降低至约0.25%，选矿富集比高达4.35，表明低品位入选物料的REO预富集指标已优良。图7中数据显示，-1.0+0.043mm粒级物料的强磁选REO回收率整体大于92%，表明粗粒级的强磁选效果优良；而-0.043mm粒级的强磁选REO粒级回收率偏低，A系列和B系列的粒级回收率分别为58.19%和50.48%，表明REO主要损失在细粒级中，此值与高梯度强磁选机对细粒级分选的磁选性能相吻合，也说明强磁选的入选粒级是影响稀土总回收率的主要关键因素。若原矿中粉矿多、细粒级比例高且REO分布率高，强磁选的稀土回收率则会受到一定程度的影响。因此，在后续工业实践中，选矿厂需密切关注半自磨-分级后的矿石粒级组成分布。

综合分析流程考查的数据结果，表明牦牛坪稀土矿采用湿式强磁选预富集的技术是科学合理的，而且取得了很好的工业化指标，不同品位下的稀土选矿富集比对生产具有很好的实际指导意义。然而，强磁选的分选效果也会受到矿石性质变化、磨矿分级和弱磁选效果的直接影响，其中弱磁选效果需引起特别关注。由于牦牛坪稀土矿中磁铁矿等铁矿物含量极低，原设计流程中强磁选前增加弱磁选目的主要为工业化过程中除去极少量的强磁性铁矿物，避免其长期累积堵塞强磁选机，给生产带来不必要的问题。根据现生产情况，弱磁选分选出的精矿基本全部是半自磨的铁质钢球磨损后的铁粉，该物质的磁性很强，易团聚难卸料。若弱磁选效果不理想，铁粉会进入强磁选机中，长期累积后堵塞磁介质，降低强磁选预富集的指标。所以，在生产过程中，需继续加强弱磁选的过程管理，尽可能地减少对强磁选机分选不利的因素，以充分发挥其预富集的效果。

3 结语

（1）针对牦牛坪稀土矿REO高低不同的各品级矿石，采用湿式强磁选预富集技术进行工业试验，均可得到较高且稳定的选矿富集比，回收率指标高，表明强磁选预富集技术是科学合理的，矿石适应性也较强。

（2）通过数据统计分析显示，在矿石REO入选品位为1.51%～1.61%和2.04%～2.87%时，REO平均回收率分别为86.89%和90.12%，强磁选预富集选矿富集比分别为4.35和2.97，该富集规律对生产指标的控制和管理具有实际意义。

（3）在后续的实际生产中，除矿石性质之外，半自磨与分级和弱磁选作业效果的优劣也会直接影响到湿式强磁选效果。因此，选矿厂需继续加强前段作业工艺因素的控制与生产经验累积，也给新建选矿厂全面达产达标提供基础和借鉴。