白云鄂博萤石与稀土浮选分离试验研究①

李琅琅， 李 梅， 高 凯， 张栋梁， 马林林， 张雨涵

（1.内蒙古科技大学 矿业研究院，内蒙古 包头014010； 2.轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室，内蒙古 包头014010）

白云鄂博矿是世界瞩目的多金属共生的超大型矿床，矿产资源利用前景广阔。 一直以来，包钢对白云鄂博矿的综合利用方针为“以铁为主，综合利用”。 为提高白云鄂博尾矿的综合利用指标，包钢集团开发出了优先选稀土⁃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［1-2］。 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6种产品的综合回收。 目前该工艺已经在包钢宝山矿业公司成功应用［2］。 其中萤石的浮选作业采用一粗七精工艺流程，最终获得萤石精矿品位为86.02%，回收率仅为10%左右，不仅工艺流程复杂，而且脉石矿物中稀土、石英、方解石、重晶石难以实现有效分离［3］。就碳酸盐型萤石矿而言，因为萤石及方解石都属钙质矿物，其矿物表面物理化学性质相似，所以作用于矿物表面的捕收剂和抑制剂的行为也极为相似，造成两者分离困难；对于重晶石型萤石矿，由于萤石与重晶石表面阳离子同属碱土金属离子，其天然可浮性相近，致使重晶石与萤石的分离也极为困难［4］，最终萤石精矿纯度不高。

利用浮选工艺提高萤石选别指标、富集稀土资源，是加强白云鄂博矿综合回收利用的有效途径。 本文依据原矿性质，提供了一种流程短、成本低、萤石与稀土高效浮选分离的新工艺［3］，可为生产实践所参考［5］。

1 原矿性质

试验原料来源于宝山矿业公司选别稀土后的混合泡沫再通过萤石浮选线生产的萤石粗精矿，其萤石含量为86.02%，远远不能满足萤石精矿产品等级质量的国家标准［6-7］，工业价值低，应进一步浮选提纯来提高其工业价值。 运用矿物自动分析系统对原矿进行分析，原矿多元素分析结果见表1，原矿矿物组成及相对含量见表2。

表1 原矿多元素分析结果（质量分数）／%

表2 原矿矿物组成及相对含量分析结果（质量分数）／%

由表1 ～2 可知，原矿所含矿物种类较多，具有回收利用价值的主要为萤石和稀土。 影响该矿品位的客观因素是进入了较多的杂质矿物，主要为方解石、白云石和磷灰石，另有少量的赤铁矿、金云母、重晶石、石英等。 因此，在浮选过程中，要重点加强对赤铁矿、白云石、磷灰石的抑制。

2 试验研究

2.1 试验方法

根据原矿性质分析可知，萤石的综合回收价值较高［8］，稀土次之，但两者分离困难，主要原因是萤石、碳酸盐、稀土等矿物可浮性相近。 据此制定了优先浮选萤石、尾矿反浮选稀土的新工艺［9-10］。 优先浮选萤石在酸性体系下进行，探索性试验发现以硫酸为调整剂［11］，在酸性环境下水玻璃能有效抑制与萤石物理化学性质相近的稀土、石英、碳酸盐及铁矿物［12-13］，以L⁃204 为捕收剂可获得工业级的萤石精矿［14］；反浮选稀土则在碱性体系下进行，研究发现碱性环境中水玻璃对萤石、石英、重晶石及碳酸盐等矿物有显著的选择性抑制效果，在稀土特效捕收剂506E 的作用下，得到高品位稀土精矿，使得稀土与萤石得到高效综合回收利用。

试验药剂L⁃204 是一种二元羧酸捕收剂，来自辽宁省试剂五厂，极性基是两个羧基，具有捕收能力强、选择性好的特点。 稀土特效捕收剂506E 是一种羟肟酸类捕收剂，来源于包头市聚峰稀土有限责任公司，是具RCOHNOH 结构的有机化合物，螯合性很强，容易与金属离子发生配位，形成稳定的五元或六元环状螯合物，在稀土选矿领域应用广泛。

浮选原则流程如图1 所示，试验使用0.75L XFD-63型单槽浮选机。

图1 浮选原则流程

2.2 萤石浮选试验

在探索性试验基础上，开展了粗选药剂制度条件试验，在矿浆浓度35%、温度40 ℃时，以硫酸为调整剂、水玻璃作抑制剂、L⁃204 作捕收剂、松醇油为起泡剂，考察了药剂用量对浮选精矿中萤石产率、品位以及回收率的影响。

2.2.1 硫酸用量试验

在L⁃204 用量3 kg／t、松醇油用量0.10 kg／t、水玻璃用量2 kg／t 时，进行了硫酸用量条件试验，结果见图2。

图2 硫酸用量试验结果

从图2 可知，硫酸用量过低不利于浮选萤石。 萤石精矿产率和回收率随着硫酸用量增加均先升后降并最终趋于稳定，当硫酸用量为1.8 kg／t 时，萤石品位92.31%，产率69.50%，回收率达到峰值74.38%，选别指标较理想，再增加硫酸用量，品位继续上升，但产率和回收率均显著降低，浮选效率低，因此确定硫酸最佳用量为1.8 kg／t。

2.2.2 水玻璃用量试验

硫酸用量1.8 kg／t，其他条件不变，研究了水玻璃用量对萤石浮选指标的影响，结果见图3。

图3 水玻璃用量试验结果

从图3 得知，精矿产率、品位、回收率均随水玻璃用量增加而先升高后降低，当水玻璃用量为2 kg／t 时萤石回收率达到峰值，浮选效率较高。 综合考虑水玻璃的最佳用量为2 kg／t。

2.2.3 L⁃204 用量试验

水玻璃用量2 kg／t，其他条件不变，考察了L⁃204用量对萤石浮选指标的影响，结果见图4。

图4 L⁃204 用量试验结果

由图4 可知，增加L⁃204 用量，萤石精矿产率和回收率陆续呈现出先增后降的趋势，品位则呈现出先升高再降低而后再升高的趋势。 当L⁃204 用量2.4 kg／t 时，萤石精矿品位达到峰值94.67%，此时产率为55.42%，回收率为61.13%。 因此，L⁃204 用量以2.4 kg／t 为最佳。

2.2.4 闭路试验

依据粗选试验确定的最佳药剂制度，开展了萤石浮选闭路流程试验，闭路数质量流程见图5，表3 为精矿多元素分析结果。

图5 萤石浮选闭路试验数质量流程

表3 萤石精矿化学多元素分析结果（质量分数）／%

结果表明，采用一次粗选、三次精选、两次扫选的浮选闭路试验流程，可获得品位95.11%、回收率84.09%的萤石精矿，达到了FC-95 级萤石精矿的工业要求，极大提高了萤石的工业价值。 精矿中稀土矿物、铁矿物、石英及碳酸盐矿物含量显著降低，说明酸性环境下，水玻璃对稀土及其他脉石矿物的抑制作用明显。尾矿中稀土得到了富集，但萤石品位高达57.63%，探索性扫选试验研究发现，增加扫选次数尾矿中萤石品位仍然难以降低。 为此对尾矿进行了反浮选稀土试验。

2.3 尾矿浮选稀土试验

由于闭路浮选药剂的累集作用，在浮选前先进行3～5 次洗矿处理，尽量脱除吸附在矿物表面的药剂。然后以萤石闭路浮选尾矿为原料进行稀土浮选试验研究，在矿浆浓度30%、浮选温度40 ℃，以水玻璃为抑制剂［4］、506E 为捕收剂、松醇油为起泡剂，在最佳药剂制度的基础上，经一次粗选一次精选最终获得产率19.97%、品位63.06%、回收率67.92%的稀土精矿。 稀土浮选开路试验数质量流程见图6，稀土精矿化学多元素分析结果见表4。

图6 稀土浮选开路试验数质量流程

表4 稀土精矿化学多元素分析结果（质量分数）／%

3 结 语

1） 对白云鄂博萤石粗精矿进行了原矿性质分析，发现原矿中有用矿物主要为萤石和稀土，脉石矿物主要为碳酸盐矿物，其次为赤铁矿、重晶石、石英等；有用矿物之间以及有用矿物与脉石矿物的可浮性相近，是萤石品位难以提高的主要原因。

2） 提出了优先浮选萤石、尾矿再浮选稀土的工艺流程。 通过条件试验确定了优先浮选萤石及再浮选稀土的最佳药剂用量，在此基础上，采用一粗、三精、两扫闭路试验，得到了CaF2品位95.11%、回收率84.09%的萤石精矿；尾矿浮选稀土采用一粗一精工艺流程，最终获得产率19.97%、品位63.06%、回收率67.92%的稀土精矿，实现了白云鄂博矿萤石与稀土的浮选分离，为该矿石的高效综合利用提供了参考依据。