矿物型稀土矿的选矿工艺研究进展*

迈倩琳 王丽明 曹 钊3

（1.内蒙古科技大学矿业研究院；2.包钢集团矿山研究院）

稀土是镧系金属以及钪、钇等17种元素的总称，由于其具有独特的光学、磁学和电学等物理化学性质，使其在军事、冶金、石油、玻璃陶瓷和农业等众多高科技和绿色科技领域有广泛的应用，素有“工业维生素”之美称，是国民经济中极其重要的战略金属资源。

我国是世界上公认的稀土藏量最丰富的国家，截至2020年底，我国探明稀土储量超过1.27亿t，居世界首位。已经探明的资源主要分布于蒙、川、鲁以及南方七省区［1］。其中，蒙、川、鲁地区稀土以矿物型稀土为主，如内蒙古包头市白云鄂博超大混合型稀土铁铌多金属矿床、山东微山湖氟碳铈矿床和四川冕宁氟碳铈矿床；而南方七省主要为风化壳淋积型稀土矿床，也称为离子型稀土矿床。矿物型稀土矿选矿方法以重选、磁选和浮选等物理选矿方法为主，而离子型稀土矿的选矿方法则以化学浸出、沉淀和溶剂萃取等湿法冶金方法为主。

不同类型的矿物型稀土矿石所采用的选矿方法通常不同，药剂的选择也各异［2-3］，这就意味着稀土矿石的矿物组成及矿石性质对选矿方法的选择起到至关重要的作用。基于此，本文将系统介绍矿物型稀土矿石的几种常用选矿工艺，以及它们各自适用的稀土原矿类型，为稀土矿选矿工艺研究和新开发稀土矿床选矿工艺的选择提供参考。

1 磁浮联合工艺

包头白云鄂博稀土矿床是铁铌共生多金属稀土矿床，其形成原因是由于热液长期填充而产生交代作用，进而发生沉积变质。此矿床内矿石种类十分丰富，共生关系紧密，且成分复杂，可利用矿物有氟碳铈矿和独居石等稀土矿物、磁赤铁矿、铌铁金红石和铌铁矿等含铌矿物［4］。白云鄂博选矿厂从投产开始，前后提出了十多种开发利用方案，意在实现资源的高效利用。1965年采用混合浮选—优先浮选和混合浮选—重选流程［5］，在弱碱性条件下以氧化石蜡皂为捕收剂反浮选稀土，得到的稀土精矿品位只有15%。1970年对原工艺流程进行改良，采用弱磁选—混合浮选—优先浮选流程，生产的稀土精矿品位亦只有15%。

随着浮选药剂的发展，白云鄂博稀土选矿技术得到了突破性的发展。1991年，研究人员改进了中贫氧化矿的选矿工艺，其目的是尽可能多地回收利用稀土，采用了弱磁选—强磁选—浮选流程，提高了稀土精矿的品位和回收率。具体工艺流程为原矿破碎、磨矿后，弱磁选出磁铁矿等强磁性矿物，强磁选出赤铁矿等弱磁性矿物，强磁选尾矿浮选稀土，捕收剂采用H205、抑制剂采用水玻璃，经1粗2精浮选工艺，获得了品位为55.62%、回收率为52.20%的稀土精矿。当前稀土浮选所用捕收剂LF-8的有效成分与H205相同，若进一步增加精选作业，则能得到更高品位的稀土精矿。

针对白云鄂博东矿区尾矿中流失的稀土矿物，蔡震雷等［6］采用预先分离脱碳—混合浮选工艺回收，在以XQ107为捕收剂、Na2SiF6为活化剂、H208为起泡剂、水玻璃为抑制剂的情况下，采用1粗3精1扫浮选流程获得了REO品位为64.41%、回收率为18.13%的优质稀土精矿。

目前，新型磁浮联合工艺被用于白云鄂博矿中的稀土、铌和钪等有价资源的综合回收。许道刚等［7］采用正浮选—弱磁选—反浮选联合工艺，在磨矿细度为-0.074 mm占85%的情况下，1粗3精浮选稀土，稀土浮选尾矿1次弱磁选（160 kA/m）选铁，选铁尾矿1粗2精反浮选回收钪（品位4.05×10-4、回收率20.65%）。

德昌大陆槽稀土矿床是十分典型的半风化-风化矿，主要稀土矿物为氟碳铈矿［8-9］。矿床表层有不同程度的风化、氧化或泥化现象。氟碳铈矿等稀土矿物粒度分布不均［10］，且粒径极小，难以解离［11］。研磨过程中氟碳铈矿极易泥化，令微细粒稀土矿物增多。胡义明等［12］针对该矿石，采用超导高梯度磁选—浮选联合工艺提高稀土精矿指标，即超导高梯度磁选预先分离氟碳铈矿等弱磁性矿物和方解石、重晶石、萤石和石英等非磁性矿物，提高稀土浮选入选品位，改善稀土浮选环境；超导预选精矿再进一步浮选，最终浮选精矿品位可达63.56%，稀土精矿品位比直接浮选有显著提升。

四川凉山稀土矿床属于碳酸盐型稀土矿床，主要与氟碳铈矿伴生的矿物有方解石、重晶石、萤石等。由于矿物含泥量高，组成和嵌布关系复杂，其中的萤石、天青石等矿物的可浮性均与稀土矿物相似，单一浮选工艺或单一磁选工艺往往不能达到理想的指标。温胜来等［13］采用浮磁联合工艺处理矿石，稀土矿物浮选以改性异羟肟酸为捕收剂、水玻璃为抑制剂、2#油为起泡剂，经2粗2精1扫浮选流程可得到品位为60.20%、回收率为67.10%的稀土精矿。

湖北某稀土矿床为风化壳淋积矿床，主要由风化花岗岩或含稀土的火山岩组成，主要有用矿物为硅铍钇矿、褐钇铌矿和磷钇矿等含钇的重稀土矿物。黄鹏等［14］采用弱磁选预先除铁—浮选工艺回收稀土矿物，其中浮选捕收剂为YZ-2、调整剂为碳酸钠、抑制剂为硅酸钠，1粗2精2扫浮选流程的稀土精矿品位为3.42%、回收率为58.13%，进入尾矿的严重风化稀土矿物和离子型稀土矿物可采用化学浸出工艺回收［15］。

综上所述，磁浮联合工艺具有工艺简单、指标优良、应用范围广等优点，是稀土选矿的常用工艺。磁浮联合工艺适用于稀土矿物和脉石矿物比磁化系数和可浮性差异大的矿石，也适用于铁尾矿中残留稀土矿物的回收。

2 磁重联合工艺

西南地区某稀土选矿厂尾矿稀土品位为1.44%，主要稀土矿物为氟碳铈矿，与其伴生的矿物有萤石和重晶石。为实现该尾矿资源的综合利用，张巍［16］采用磁选（1粗1扫）—摇床重选联合工艺得到稀土品位为11.04%、作业回收率为97.55%的稀土精矿，同时还可获得品位和回收率均较高的萤石粗精矿和重晶石粗精矿。

四川德昌大陆槽稀土矿区矿石稀土品位为5.72%，赣州有色冶金研究院和昆明理工大学对该矿床均进行了开发利用选矿工艺研究。结果表明：采用1粗1扫磁选工艺去除大部分尾矿，再采用摇床重选，获得了品位为53.11%、回收率为55.36%的稀土精矿。

内蒙古某复杂稀有金属伴生矿稀土品位为0.28%、铌品位为0.24%、铁品位为5.72%，主要杂质矿物是石英和长石，分别占67.84%和8.5%。刘牡丹等［17］比较了单一重选、单一磁选和磁重联合工艺在解决有用矿物结晶粒度小，且相互嵌布的问题上各自的优越性。结果表明，单一重选工艺不能有效回收有用矿物，单一磁选工艺与磁重联合工艺均得到了理想的富集效果。

研究表明，磁选—重选联合工艺适用于不同矿物比磁化系数、密度差异大以及稀土矿物结晶粒度粗的矿石的处理。随着高效浮选药剂的不断研发成功，磁重联合工艺正在逐渐被磁浮联合工艺和全浮选工艺所替代。

3 重浮联合工艺

包钢选矿厂早期的生产工艺对稀土的综合回收效率较低，尾矿平均稀土品位接近7%，与原矿基本相当。张文华等［18］为回收尾矿中的稀土资源，采用重选—浮选相结合的方法，实现了稀土的富集。在摇床重选抛出矿泥的情况下，再采用1粗1精1扫闭路浮选工艺回收稀土，得到了稀土品位为47.30%、回收率为43.80%的稀土精矿。

川南某稀土矿床的主矿床中稀土氧化物储量达数百万吨，主要稀土矿物为在选矿过程中易单体解离、易碎伟晶状氟碳铈矿。熊述清［19］采用重选—浮选联合工艺进行选矿试验。在分析了各磨矿段有用矿物粒度的基础上，制定了磨矿分级（脱泥）—分级重选—中矿再磨—浮选（1粗2精2扫）的选矿工艺，获得了品位为61.18%、回收率为75.74%的稀土精矿。

西南某氟碳铈型稀土矿区矿石的风化程度高，约有20%的铁锰氧化物风化矿泥，工业利用前需预先洗矿脱泥以降低对稀土矿物浮选的影响。池汝安等［20］通过试验确定了重选—浮选联合工艺，试验先将原矿磨至-74μm占80%，再采用摇床重选去除轻质脉石矿物，获得稀土粗精矿，再以水玻璃为调整剂，H205为捕收剂，在pH值=8～9的情况下，采用1粗1扫1精闭路浮选流程，获得品位为50%～60%、回收率为60%～65%的稀土精矿。

四川地区稀土矿床普遍泥化程度较高，易过粉碎。因此，重浮联合工艺在该地区得到了广泛应用，尤其普遍应用在资源的早期回收中。应用此工艺后，稀土精矿的质量指标得到了明显的提高，取得了良好的效果。

4 磁重浮联合工艺

四川牦牛坪稀土矿的主要稀土矿物为氟碳铈矿，是我国继白云鄂博稀土矿床后发现的又一大型轻稀土矿床。为了高效利用该地区的稀土资源，王成行等［21］在分析总结前人研究与实践成果的基础上，根据矿石性质，提出了磁选预富集—重选粗稀土—浮选细稀土的联合工艺，实现了资源的综合利用。氟碳铈矿具有顺磁性，而长石、石英等脉石矿物不具有磁性，所以可根据磁性差异，实现稀土矿物的预富集；磨矿会使粒粗且性脆的氟碳铈矿破碎，造成细粒矿物增多，因此，浮选成为分离、回收细粒矿物的主要方法。试验最终确定了磨矿分级—弱磁选—强磁选（1.0 T）—粗精矿重选—重选精矿再强磁选（0.6 T）—中矿再磨—细粒浮选流程，重磁联合分离精矿稀土品位达65.49%、回收率达67.80%；在磨矿细度为-0.043 mm占70%、水玻璃作抑制剂、GSY作捕收剂的情况下，1粗3扫4精浮选稀土精矿品位为67.84%、回收率为15.46%。该工艺最终稀土总精矿品位为65.93%、回收率为83.26%，选矿指标理想，这为该类型稀土矿的开发利用提供了较好的示范。

我国某大型钽铌矿床属于多金属矿床，可利用矿物以氟碳铈矿、铌矿物、锆矿物为主，同时伴生铁矿物、石英等［22］。陈勇等［23］对该矿床中有代表性的矿石进行了预富集试验，结果表明：在矿石磨矿细度为-0.074 mm占55%的情况下，采用磁重联合工艺，抛尾率可达68%；稀土粗精矿再磨至-0.038 mm占85%的情况下，以C7羟肟酸作捕收剂，经1粗1扫5精浮选流程处理，可获得品位为47.85%、回收率为61.5%的稀土精矿；稀土尾矿以苄基胂酸为捕收剂，经1粗1扫4精浮选+磁选联合流程处理，可获得Nb2O5品位达53.04%、回收率达68.88%的铌精矿；铌尾矿经4次重选可得到ZrO2品位为40.62%、回收率为52.79%的锆精矿。实现了该钽铌多金属矿资源的综合利用。

四川某稀土尾矿中氟碳铈矿、萤石、重晶石含量分别为1.25%、27.58%、45.25%，因堆存时间过久，综合回收利用难度较大。严伟平等［24］开展了磨矿—萤石浮选—萤石精矿强磁选回收稀土—萤石尾矿重选回收重晶石工艺研究，结果表明，以YS-1#作萤石捕收剂、EM326作重晶石抑制剂，经1粗1扫6精浮选流程可得到CaF2品位大于95%的萤石精矿，该萤石精矿强磁选后，可获CaF2品位为97.63%、回收率为73.57%的萤石精矿以及REO品位为38.57%、回收率为45.27%的稀土精矿；对萤石浮选尾矿进行分级—重选，可获得BaSO4品位为90.35%、回收率为75.5%的重晶石精矿。

综上所述，磁重浮联合工艺多用在复杂多金属稀土矿的开发利用中，经过该工艺处理，通常可以得到较高的稀土精矿指标和资源综合利用效果。因此，磁重浮联合工艺是含稀土多金属矿产资源开发利用的常用工艺。

5 单一浮选工艺

山东微山稀土矿稀土品位低，稀土矿物以氟碳铈矿和氟碳钙铈矿为主，伴生重晶石、石英等［25］。微山选矿厂最初处理地表矿时，以油酸、煤油、硫酸及水玻璃为组合药剂，在弱酸（pH值=5）条件下，经过1粗3扫3精浮选流程处理，得到REO品位45%～60%、回收率为75%～80%的稀土精矿。在转为井下开采后，原矿品位的下降影响了选矿指标，为此，进行了选矿工艺及药剂的优化改进——在弱碱性（pH值=8～8.5）环境下，浮选药剂优化调整为捕收剂L102+起泡剂L101+抑制剂水玻璃组合；将扫选精矿和一段精选尾矿合并浓缩脱泥后再返回粗选作业；将第3段精选改为开路，开路精矿反浮选脱除重晶石，得到REO品位大于60%、回收率60%～70%的高品质稀土精矿，开路浮选尾矿可作为低品位稀土次精矿（REO品位32%、回收率10%～15%）［26］。

山东某稀土矿石中的主要稀土矿物为氟碳铈矿，伴生有重晶石、长石和萤石等脉石矿物，其中1#、2#、12#矿脉平均REO含量较高，13#矿脉中稀土矿物种类含量、嵌布粒度、解离特性等均与其他矿脉不同［27］。为了开发利用该矿石资源，郭春雷等［28］以13#矿脉的矿石（稀土含量为5.56%，主要稀土矿物氟碳铈矿为分散细粒状）为研究对象，进行了浮选工艺优化研究，结果表明：在最佳工艺参数下，经2粗3扫、粗精合并再磨后3次精选、中矿顺序返回流程处理，获得了REO品位为47.26%、回收率为70.55%的稀土精矿。

贵州织金磷矿石为含稀土氧化物的磷矿石，聂忠华等［29］进行了磷和稀土氧化物综合回收试验。试验研究表明，在磨矿细度为-0.074 mm占80.25%、混合酸（16 kg/t）为磷矿物抑制剂、自制KP89（800 g/t）为脱硅捕收剂，采用单一反浮选工艺脱硅富集磷，获得了P2O5品位为33.49%、P2O5回收率为83.17%、REO品位为0.125%、REO回收率为94.80%的磷精矿。该工艺具有生产成本低、药剂种类和流程简单的特点。

综上所述，单一浮选工艺适用于原矿中稀土矿物和脉石矿物密度及比磁化系数相差较小，但可浮性差异较大的矿石的选矿。

6 结语

（1）根据稀土矿物组成和矿石性质的不同，稀土矿选矿可采用磁浮联合、磁重联合、重浮联合、磁重浮联合以及单一浮选等工艺。

（2）磁浮联合工艺适用于原矿中不同矿物比磁化系数差异大、稀土矿物和脉石矿物可浮性差异大的矿石的选矿；磁重联合工艺适用于原矿中不同矿物比磁化系数、密度差异大，以及稀土矿物结晶粒度粗大的矿石的选矿；重浮联合工艺适用于有用矿物与脉石矿物密度和可浮性差异大的矿石的选矿；磁重浮联合工艺适用于原矿中矿物组成复杂，稀土矿物结晶、嵌布不均的矿石的选矿；单一浮选工艺适用于原矿中不同矿物密度及比磁化系数相差小，但可浮性差异较大的矿石的选矿。