华阳川铀铌铅低品位多金属矿选矿综合回收技术研究

刘志超， 李春风， 贾秀敏， 李广， 强录德， 马嘉， 武翠莲， 唐宝彬

1.核工业北京化工冶金研究院，北京 101149； 2.自然资源部放射性与稀有稀散矿产重点实验室，北京 101149

引言

华阳川铀铌铅多金属矿属于“大规模、低品位、多矿种、易开采、潜力大”的综合矿床，矿床中铀、铌、铅等金属储量巨大，其中，五氧化二铌资源量3.8万t，铅资源量88.9万t，但各有用组分品位较低，其中铀品位0.016%，铌品位0.017%，铅品位0.56%，都在边界品位以下，任何单一元素都达不到经济开发的价值，只有通过选矿大幅度提高各有价金属的品位，实现综合利用，该矿床才可能具有开发价值[1-2]。

矿石中的主要有用矿物为铌钛铀矿，其具有难浸出、试剂成本高的特点，为了降低生产成本，必须通过浮选进一步富集，大幅度提高铀品位，降低后续水冶矿石处理量。查阅国内外相关文献，前期研究均是采用重选将铌钛铀矿进行初步富集，然后采用反浮选的方法提高铀品位，由于目标矿物针对的不是铀矿物，得到的铀精矿中杂质矿物较多，铀品位仍然较低，只有0.18%左右，后续的铀水冶矿石处理量依然较大[3-4]。此外由于矿石具有放射性，伴生的磁铁矿、方铅矿在选矿综合回收时，选矿产品的放射性容易超标。针对以上问题，本试验研究了铌钛铀矿直接浮选技术，优选铌钛铀矿的高效捕收剂，以期获得高回收率和高富集比的铀铌精矿，大幅度降低后续浸出的矿石处理量和试剂消耗；开展伴生有价金属综合回收和放射性脱除试验，以获得品位及放射性均合格的铅精矿和铁精矿产品，提高矿床的综合利用价值，为该矿床的经济开发提供技术支撑。

1 矿石性质

矿石主要由方解石、长石、石英、磁铁矿、含锶重晶石、黄铁矿、方铅矿、榍石、霓辉石、角闪石、黑云母和铌钛铀矿等矿物组成。可工业利用的主要矿物为方铅矿、铌钛铀矿和磁铁矿。93.25%的铀赋存于铌钛铀矿中，5.72%的铀赋存于晶质铀矿中，其他的铀以类质同象形式存在于长白矿、独居石、褐帘石、磷灰石、天青石和榍石中。89.00%的Pb赋存于方铅矿中，其余的铅以白铅矿的形式存在[5-8]。原矿荧光分析结果见表1，原矿主要元素化学分析结果见表2。

由表1和表2分析结果可知，该矿石中有价金属的含量均较低，铀与铌赋存于铌钛铀矿中，二者的含量接近，分别为0.016%、0.017%，铅含量0.56%，铁含量2.99%，在分选时要考虑综合回收。

表1 原矿X荧光分析结果

表2 原矿主要元素化学分析结果

2 试验方案设计

华阳川铀铌铅多金属矿中可综合回收的有用矿物种类多，有用元素品位低，单一的选矿方法难以对有用矿物进行充分地分离富集，针对不同矿物的特性组合使用多种选矿方法，分步分批进行回收。矿石中有用矿物大部分为比重较大的矿物，首先对原矿进行重选，丢弃大部分轻矿物，使有用矿物得到初步富集，再从重选精矿中进一步分离富集有价矿物；硫化矿的可浮性好，与氧化矿之间易于分离，因此优先从重选精矿中浮选出硫化矿，硫化矿主要是方铅矿和黄铁矿，通过进一步分离得到铅精矿；选出硫化矿后的重选精矿中主要是氧化矿，有用矿物有磁铁矿和铌钛铀矿，磁铁矿磁性较强，采用弱磁选回收，将磁铁矿先分选出来，可以降低后续铌钛铀矿浮选捕收剂的消耗，提高铀铌精矿的质量；最后优选铌钛铀矿高效捕收剂，直接浮选铌钛铀矿，得到高品位和高回收率的铀铌精矿。华阳川铀铌铅低品位多金属矿选矿综合回收原则工艺流程见图1。

图1 华阳川铀铌铅低品位多金属矿选矿综合回收原则工艺流程

3 试验结果与讨论

3.1 重选预富集试验研究

矿石中脉石矿物主要有方解石、长石、石英和黑云母等，它们的密度在2.5～2.9 g/cm3之间，有用矿物铌钛铀矿、方铅矿、磁铁矿密度多在4.5 g/cm3以上，因此可以通过重选将有用矿物进行预富集。为了减少矿石泥化，提高有用矿物的重选回收率，采用预先筛分—阶段磨矿—阶段分选的重选工艺，选用螺旋溜槽进行粗选，螺旋溜槽粗精矿再磨后分级，+0.15 mm粒级和-0.15+0.045 mm粒级矿石分别采用摇床进行分选，为了提高-0.045 mm粒级矿石中有价金属的回收率采用离心选矿机进行分选。重选预富集工艺流程见图2，试验结果见表3所示。

图2 重选预富集工艺流程

表3 重选预富集试验结果

表3试验结果表明，通过合理的重选工艺和设备，可以将矿石中的有用元素有效预先富集，U、Nb、Pb、Fe分别富集了4.38、4.18、4.30和3.89倍，U、Nb、Pb回收率都大于80%，可以抛弃产率80.62%的尾矿，大幅度降低了后续处理矿石量。

3.2 综合回收伴生有价金属试验研究

(1)浮选回收铅试验研究

重选精矿中80%以上的铅是以方铅矿的形式存在，属于易浮选矿物。但浮选过程中部分铀矿物可能进入铅精矿中，导致放射性超标，因此在浮选铅的同时开展了铅精矿放射性脱除的研究。通过对重选精矿再磨，使方铅矿充分单体解离，在浮选过程中添加淀粉和水玻璃作为铀矿物的抑制剂，选用乙硫氮作为方铅矿的捕收剂，并通过强磁能进一步脱除铅精矿中夹杂的弱磁性铀矿物。铅回收工艺流程见图3，试验结果见表4所示。

图3 铅回收工艺流程

表4 铅回收试验结果

表4试验数据表明，通过浮选可以得到高品位的铅精矿，且铅精矿中铀的含量很低。浮选获得的铅精矿产率3.45%，铅品位57.85%，回收率82.78%，铀品位0.003%，回收率0.15%。

(2)磁选回收铁试验研究

浮铅尾矿中主要剩余磁铁矿和铌钛铀矿两种有用矿物，磁铁矿通过弱磁选回收。铌钛铀矿、晶质铀矿和独居石等铀矿物在弱磁场的条件不会进入磁选精矿，因此在回收磁铁矿时，增加精选次数，可以减少铀矿物的夹带，防止放射性超标。铁回收工艺流程见图4，试验结果见表5所示。

图4 铁回收工艺流程

表5 铁回收试验结果

表5试验结果表明，通过磁选可以得到品位合格的铁精矿，且铁精矿中铀的含量很低。磁选得到的铁精矿产率16.32%，铁品位64.50%，回收率87.43%，铀品位0.003%，回收率0.65%。

(3)铅精矿和铁精矿放射性检测

对得到的铅精矿和铁精矿两种选矿产品进行了放射性检测，检测方法依据国家标准GB/T 11743—2013，放射性检测结果见表6。

表6 放射性检测结果

表6检测结果表明，铅精矿、铁精矿均符合我国《有色金属矿产品的天然放射性限值》(GB 20664—2006)中规定的天然放射性核素的限量值，放射性均合格，达到放射性豁免标准。

3.3 直接浮选铌钛铀矿试验研究

我国大多数铀矿山一般不经过选矿，原矿中的铀品位达到0.1%以上时，采用直接浸出的方法回收铀。本研究针对矿石中铀品位低、水冶成高的问题，采用浮选法分离富集铀矿物，获得的高品位和高回收率的铀铌精矿，下一步可以直接送水冶工序回收铀。

铌钛铀矿的分子式为(Pb,Ca,TH,U)0.8887(Nb,Ti,Al,Si)2·1.3731H2O，含有Ti4+、Nb5+等高价金属离子，而羟肟酸类螯合捕收剂能与含Fe3+、Ti4+、Nb5+、Ta5+、Ce3+、La3+等金属离子的矿物表面作用，发生“O、O”型螯合或者“O、N”型螯合，分别形成五元环螯合物和四元环螯合物使目标矿物疏水，因此考察了羟肟酸类捕收剂对铌钛铀矿的浮选效果[9-13]。

针对回收完铁后的重选精矿，优选苯甲羟肟酸作为铌钛铀矿的捕收剂，直接浮选铌钛铀矿，铌钛铀矿直接浮选工艺流程见图5，试验结果见表7。

图5 铌钛铀矿直接浮选工艺流程

表7 铌钛铀矿直接浮选试验结果

表7试验结果表明，直接浮选铌钛铀矿是可行的，苯甲羟肟酸是铌钛铀矿的高效捕收剂，可以得到高品位和高回收率的铀铌精矿。铀铌精矿浮选产率11.23%，铀品位0.702%，回收率93.02%，铌品位0.695%，回收率91.50%。

3.4 全流程选矿综合回收试验结果

针对该铀铌铅低品位多金属矿，采用重选使有用矿物得到了初步富集；然后分别通过浮选和磁选回收铅和铁，得到了放射性和品位均合格的铅精矿和铁精矿；最后直接浮选铌钛铀矿，获得了高富集比和高回收率的铀铌精矿。全流程选矿综合回收试验结果见表8。

表8 全流程选矿综合回收试验结果

表8试验数据表明，通过选矿可以大幅度提高铀铌精矿中铀、铌的品位，铀品位从0.016%提高到0.702%，富集比43.9，回收率77.89%，铌品位从0.017%提高到0.695%，富集比40.9，回收率72.55%，铀铌精矿产率仅1.76%，可以大幅度降低后续水冶矿石处理量；综合回收了伴生金属铅和铁，铅精矿产率0.67%，铅品位57.85%，回收率69.48%,铁精矿产率3.05%，铁品位64.50%，回收率65.87%。

4 结论

(1)华阳川铀铌铅低品位多金属矿采用合理的重选工艺可以抛弃80%以上的尾矿，有价金属得到有效预富集，铀、铌的重选回收率在80%以上。

(2)采用矿石再磨、添加铀矿物抑制剂，强磁脱铀、增加精选次数等方法，可以有效降低铅精矿和铁精矿中铀矿物含量，获得品位和放射性均合格的铅精矿和铁精矿，实现了铅、铁的综合回收，增加了矿床的经济价值。

(3)苯甲羟肟酸是铌钛铀矿的高效捕收剂，直接浮选铌钛铀矿是可行的， 获得了高回收率和高品位的铀铌精矿，铀铌精矿浮选作业产率11.23%，铀品位0.702%，回收率93.02%，铌品位0.695%，回收率91.50%；铀铌精矿相对于原矿产率仅为1.76%，铀回收率77.89%，铌回收率72.55%，可以大幅度降低后续水冶矿石处理量，有利于降低生产成本。