从某低品位铀矿石中正浮选回收铌钛铀矿

李松清 朱阳戈 崔拴芳 胡进平 崔 强 郑桂兵

(1.北京矿冶科技集团有限公司 矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 102628；2.中陕核工业集团，西安 710100)

全世界约95%的铀产自加拿大、澳大利亚等9个国家，我国铀资源的世界排名比较落后，但分布广泛，在全国各省均发现有工业价值的铀矿床[1]。总体来讲，我国铀矿床具有中小规模居多、成矿类型多、矿化不均匀、中低品位铀矿床多等特点。由于我国开采条件较好、提取较易的铀矿资源几乎枯竭，对品位低、多伴生有用元素、对铀浸出有害杂质含量高的难选难浸、浸出成本高的铀矿资源的利用迫在眉睫[2]。在水冶之前，通过选矿手段对难选铀矿进行提质降杂，可以有效降低后续水冶处理矿石量和酸(碱)耗成本。20世纪80年代美国的研究表明，将原矿中U3O8的质量分数从0.1%提高到0.2%，U3O8的直接加工费可节约近一半[3-5]。

某低品位铀矿石U品位155 g/t，Pb品位0.68%，磁性铁含量 0.96%，有用组分种类多但质量分数低。近几十年来，铌钛铀矿的浮选富集研究主要集中在浮多抑少的反浮选上。广东省矿产应用研究所的黄美媛曾研究过采用强磁选回收铌钛铀矿[6]，但铀精矿富集比均在5倍以下，该类型铀矿一直缺乏技术经济合理的选冶联合工艺。本文针对该矿石重选抛尾，粗精矿磁选回收铁，铅银浮选后的槽内产品进行了正浮选铌钛铀矿试验，获得了较好的选矿指标，铀精矿作业富集比为14～15倍，可显著降低后续提铀水冶成本。

1 原矿性质

1.1 原矿性质

原矿主要化学成分见表1，矿物组成及含量见表2。

由表1可知，原矿含U 155 g/t、Nb2O5227 g/t、稀土氧化物总量(REO)749.6 g/t、Pb 0.68%、Ag 5.07 g/t、mFe 0.96%，主要杂质元素是SiO2。

由表2可知，含铀矿物种类多，主要是铌钛铀矿。稀土矿物主要是褐帘石。含铅矿物主要是方铅矿，其次是白铅矿。含铁矿物有铁硅酸盐、磁铁矿和黄铁矿，磁铁矿可综合回收。脉石矿物主要分三类：不含铁的含硅矿物占61.74%，含铁硅酸盐矿物占9.85%，碳酸盐矿物主要是方解石和白云石，占16.76%。

表1 原矿主要化学成分

注：1)单位为g/t，下同

表2 原矿主要矿物组成

2 试验

试验在实验室条件下进行，主要设备有XMQ 240 mm×90 mm圆锥型球磨机，逆流型磁滚筒，XFD挂槽式浮选机(1.5 L和0.5 L)，抽滤机和烘箱等。所用选矿药剂均为工业试剂。浮选机搅拌速度和充气量均可调。

2.1 浮铀给矿生产原则流程

铀浮选给矿生产原则流程图见图1。原矿经过细碎、重选抛尾、粗精矿粗磨、磁选回收铁、浮选铅银后的槽内产品作为浮铀给矿，给矿含U 377 g/t、CeO2480 g/t、CaO 10.53%。

2.2 重选粗精矿磨矿产品铀矿物集合体解离度分析

不同磨矿细度下，铀矿物集合体的解离度分析结果如图2所示。从工艺矿物学分析结果来看，各种铀矿物共生比较密切，因此，将多种铀矿物的集合体作为一个整体进行解离度分析。

图1 浮铀给矿生产原则流程图Fig.1 Flowsheet of uranium flotation feeding process

当重选粗精矿的磨矿细度-0.074 mm粒级含量占50%时，铀矿物集合体的单体解离度为58.96%，其连生体主要是富连生体，3/4～1的富

连生体占21.91%，剩下的基本为1/2～3/4的中等富连生体，总的来看，解离比较充分。进一步提高磨矿细度，含铀矿物的泥化情况会进一步加剧，反而不利于含铀矿物的分选，因此，重选粗精矿磨矿细度确定为-0.074 mm粒级含量占50%，在该磨矿细度下，进行磁选回收铁，浮选铅银，正浮选铌钛铀矿。

图2 不同磨矿细度下铀矿物集合体的解离度分析结果Fig.2 Analysis results of dissociation degree of uranium mineral aggregate under different grinding fineness

2.3 捕收剂种类对选铀指标的影响

以硫酸或氢氧化钠作为浮选pH值调整剂。CY-C作为含钙脉石抑制剂，用量40 g/t，CY-T作为硅酸盐脉石抑制剂，用量96 g/t。CH-L作为铀矿物活化剂，用量480 g/t。BK201为起泡剂，用量80 g/t。对浮铀给矿进行正浮选铌钛铀矿试验，只进行一道粗选作业。以上代号药剂均为北京矿冶科技集团自主研发的特色选矿药剂。浮选时，浮选机转子线速度为5.50 m/s，充气量为0.3 m3/h，考察不同种类捕收剂对铀精矿指标的影响，试验结果如图3所示。

从图3可以看出，AW-C的捕收能力最强，但选择性最差。AW-S对铀矿物的浮选效果好于AW-B，但弱于CB，综合比较，CB对铀矿物的浮选效果最佳。当CB用量为640 g/t时，经过一道粗选，可获得U品位2 275 g/t、U回收率约80%左右的铀精矿。

2.4 捕收剂CB用量试验

以硫酸调控浮选pH值介于5.7～6.7，试剂CY-C用量40 g/t、CY-T用量96 g/t、CH-L用量480 g/t、BK201用量80 g/t，对浮铀给矿进行正浮选铌钛铀矿试验，只进行一道粗选作业。浮选时，浮选机转子线速度为5.50 m/s，充气量为0.3 m3/h。考察捕收剂CB用量对铀精矿指标的影响，试验结果如图4所示。

图3 捕收剂种类对选铀指标的影响Fig.3 Effect of collector types on uranium concentrate index

图4 捕收剂CB用量对选铀指标的影响Fig.4 Effect of the collector CB dosages on uranium concentration index

从图4可以看出，随着捕收剂用量增加，铀精矿U的品位和回收率先提高后降低，铀精矿CaO的回收率逐渐提高。在高钙环境中，捕收剂CB对含铀矿物的选择性明显高于含钙矿物，但随着CB用量的增加，含铀矿物和含钙矿物的回收率差值也在逐渐缩小，因此，为保证分选效率，必须要控制CB用量。综合考虑，捕收剂CB用量确定为640 g/t。

2.5 抑制剂CY-C用量试验

采用硫酸调控浮选pH值介于5.7～6.7，试剂CB用量 640 g/t、CY-T用量96 g/t、CH-L用量480 g/t、BK201用量80 g/t，对浮铀给矿进行正浮选铌钛铀矿试验，只进行一道粗选作业。浮选时，浮选机转子线速度为5.50 m/s，充气量为0.3 m3/h，考察含钙矿物抑制剂CY-C对选铀指标的影响，试验结果如图5所示。

图5 CY-C用量对选铀指标的影响Fig.5 Effect of CY-C dosages on uranium concentration index

从图5可以看出，随着CY-C用量的增加，铀精矿U品位先升高后趋于稳定，铀精矿CaO的回收率和U的回收率逐渐降低后趋于稳定。不添加CY-C时可获得U品位1 467 g/t、U回收率82.57%、CaO回收率39.64%的铀精矿。适当添加CY-C，铀精矿U品位明显提高，且铀精矿U的回收率下降幅度不大，但CY-C过量也会对铀精矿U的回收率造成一定的不利影响。当CY-C用量为40 g/t时，铀精矿U品位从1 467 g/t提高至2 232 g/t，铀精矿U的回收率从82.57%下降至78.65%，铀精矿CaO的回收率从39.64%降低至28.85%，大部分含钙矿物得到了脱除。综合考虑，确定CY-C用量为40 g/t。

2.6 浮选矿浆浓度试验

采用硫酸调整浮选pH值，控制浮选pH值在5.7～6.7，矿浆药剂浓度一定，即硫酸为1 700 mg/L、CH-L 为160 mg/L、CY-C 为13 mg/L、CY-T为32 mg/L、CB 为213 mg/L、BK201为27 mg/L，对浮铀给矿进行正浮选铌钛铀矿试验，只进行一道粗选作业。浮选时，浮选机转子线速度为5.50 m/s、充气量为0.3 m3/h，考察浮选浓度对铀精矿指标的影响，试验结果如图6所示。

从图6可以看出，浮选矿浆浓度对铀精矿指标的影响较大，随着矿浆浓度增加，铀精矿U和CaO的回收率均先升高后降低，铀精矿U品位逐渐降低。低矿浆浓度下，铀精矿U品位较高。由于矿浆浓度过高，含铀矿物正浮选作业环境明显恶化，铀精矿U品位和U的回收率均出现明显下降，因此，浮选浓度宜控制在27%左右。

图6 浮选矿浆浓度对选铀指标的影响Fig.6 Effect of flotation pulp concentration on uranium concentration index

2.7 闭路试验

闭路试验流程图见图7，试验结果见表3。

图7 闭路试验流程Fig.7 Flowsheet of closed-circuit test

表3 闭路试验结果

由表3可知，浮铀给矿经过两次粗选、两次精选、一次扫选的闭路试验流程可以获得铀品位5 465 g/t、二氧化铈品位5 406 g/t、铀回收率89.04%、二氧化铈作业回收率69.29%的铀精矿，87.67%的含钙矿物被脱除。

3 结论

1)某低品位铀矿石含铀155 g/t，相对含量不到1%，经过重选抛尾，粗精矿磁选回收铁，铅银浮选后可获得铀品位为377 g/t浮铀给矿。采用正浮选工艺浮选获得的浮铀给矿，经过两次粗选、两次精选、一次扫选闭路试验流程可获得铀品位5 465 g/t、铀作业回收率89.04%的铀精矿，并回收其中的稀土。铀精矿中二氧化铈品位5 406 g/t、作业回收率69.29%。

2)铀精矿U的作业富集比达到了14～15倍，87.67%的含钙矿物被脱除，可显著降低后续冶金提铀成本。

3)该工艺以相对含量不到1%的有用矿物为捕收对象，突破了以往只能通过反浮选大量脉石来富集铀矿物的常规思路，且浮少抑多，工业化可实施性强，且有效解决了高钙环境下低含量铌钛铀矿的高效富集回收难题，研究结果可为我国乃至世界上类似铀矿山的选矿预处理提质降杂提供技术参考。