牦牛坪西部矿区稀土矿工艺矿物学研究

2020-12-28耿志强曾令明戴智飞张红华

铜业工程 2020年6期

耿志强，曾令明，戴智飞，张红华

（1.江西铜业集团有限公司，江西南昌 330096；2.江西铜业技术研究院有限公司，江西南昌 330096）

1 引言

我国是世界稀土资源最为丰富的国家，矿种和稀土元素齐全，其中重稀土主要分布在江西赣南、福建龙岩等地，轻稀土主要分布在内蒙白云鄂博、四川凉山、山东微山等地［1-4］。四川凉山是我国重要的稀土分布区域，其中又以冕宁牦牛坪超大型轻稀土矿床最大，其矿床规模仅次于美国芒廷帕斯和白云鄂博，是世界第三大稀土矿床，我国第二大轻稀土基地［5-8］。牦牛坪西部矿区储量较大，风化程度较高，稀土含量较高，主要矿物为重晶石、萤石、氟碳铈矿等［9］。在2010 年以前，牦牛坪稀土矿主要采用磨矿-重选-干式磁选的工艺进行生产，开采无序，且资源浪费较大［10-13］。该工艺稀土回收率仅为45%左右，工作环境恶劣，且其他有价矿物没有得到回收。

本研究旨在查明该矿的稀土工艺矿物学性质，检测矿物嵌布粒度、单体解离度等矿物学特性，以期为后续的选矿方案和工艺流程的研究提供理论依据［14］。

2 矿石成分分析

2.1 原矿化学组成

采用化学分析方法对该矿石进行多元素分析，结果见表1 所示。该矿石成分复杂，元素种类较多，可供选矿回收的主要元素是稀土元素，总稀土氧化物（TREO）的品位为6.91%。其中BaSO4的含量为18.92%，CaF2的含量为12.65%，可作为综合回收的考虑对象。

表1 矿石化学多元素分析结果

2.2 原矿矿物组成

矿石中主要矿物组成及含量见表2。由表2 可知其主要矿物是氟碳铈镧矿、独居石，其次重晶石、萤石及微量的磷钇矿和磷铝铈矿。其他矿物以长石、石英为主，其次是云母、角闪石及褐铁矿、赤铁矿，并含少量绿泥石、磷铝石。

表2 矿石矿物组成分析结果

2.3 原矿稀土元素配分

分析原矿中稀土元素配分情况以及稀土元素在不同矿物中的分配情况如表3、4 所示。由表3 可知稀土精矿主要以镧、铈、镨、钕四种轻稀土元素为主，其中这四种稀土元素氧化物La2O3、CeO2、Pr6O11、Nd2O3配分之和为98%以上。

表3 原矿稀土元素配分

表4 原矿中稀土元素在不同矿物中的分布情况

综上结果表明，矿石是以氟碳铈镧矿为主的轻稀土矿石。矿石中的稀土元素主要赋存于氟碳铈镧矿和独居石中，分配率分别为90.18%和9.82%，此部分的稀土元素可望通过选矿方法回收。

3 矿石的结构构造

通过在显微镜下观察光片和薄片，发现矿石的结构主要为半自形－他形粒状结构、包含结构、胶状结构。

半自形-他形粒状结构：氟碳铈镧矿、重晶石、萤石等有价矿物多为半自形-他形粒状结构。

包含结构：部分氟碳铈矿内部包裹细粒的长石、石英等脉石矿物；部分重晶石内部包裹细粒氟碳铈镧矿、独居石、萤石等矿物；构成包含结构。

胶状结构：部分褐铁矿、赤铁矿呈胶状集合体产出，而呈胶状结构。

4 主要矿物的性质与嵌布特征

4.1 嵌布粒度分析

由表5 可以看出：矿石中氟碳铈镧矿、重晶石、萤石具不均匀中细粒嵌布的特征，当粒级为+0.037mm 时，氟碳铈镧矿、重晶石及萤石的正累计分布率分别为80.16%、84.48%及80.03%。单纯从嵌布粒度来看，欲使95%以上的氟碳铈镧矿、重晶石及萤石等矿物均获得较充分的解离，处理区内矿石时以选择-0.019mm 的磨矿细度较为适宜。

表5 主要矿物的嵌布粒度 %

4.2 稀土矿物解离度分析

为了进一步了解含稀土元素矿物的特征，针对来样粒度为-1mm 的矿石，对其中主要稀土矿物氟碳铈镧矿的解离度进行测定，测得氟碳铈镧矿的解离度约 91.2%，如下表6 所示。

表6 原矿中稀土矿物解离度分析结果 %

4.3 矿物嵌布特征

（1）氟碳铈镧矿。矿样中主要的稀土矿物为氟碳铈镧矿，一部分氟碳铈镧矿呈细粒片状、板状分布，此部分的氟碳铈镧矿粒径小于0.03mm，一部分氟碳铈镧矿呈不规则粒状分布，此部分粒径较大，介于0.03～0.8mm 之间。其主要连生情况为：主要与石英、长石、重晶石等连生；多数为氟碳铈镧矿内部包裹一些细粒长石、石英或重晶石内部包裹细粒氟碳铈镧矿；少数为氟碳铈镧矿与长石、石英等矿物贫连生。总体而言，氟碳铈镧矿的嵌布特征是中-细粒级嵌布。