风化高泥铌多金属矿选矿试验研究①

邹坚坚，胡 真，王成行，李汉文，姚艳清，汪 泰，李沛伦，李 强，杨凯志

（1.广东省科学院资源利用与稀土开发研究所，广东 广州 510650；2.稀有金属分离与综合利用国家重点实验室，广东 广州 510650；3.广东省矿产资源开发与综合利用重点实验室，广东 广州 510650）

风化型铌多金属矿是主要的铌矿类型之一，广泛分布于非洲、南美洲等地，具有高度泥化的特点。铌是稀有金属，属于战略性矿产资源，我国铌资源虽然储量丰富，但原矿品位低、性质极为复杂，实际回收率不到10%。随着社会经济持续发展，我国对铌资源的需求量不断递增，我国铌自给率低，不得不从国外进口大量的铌资源［1-6］。

国外某风化型铌铁磷多金属矿具有风化严重、有价矿物被泥质矿物严密包裹、微细粒级矿泥含量大等特点，是十分典型的风化泥质矿床，矿泥对选矿构成严重危害，矿石中有价矿物回收相当困难。本文针对该风化型铌多金属矿进行了选矿研究。

1 矿石性质

原矿化学多元素分析结果和MLA矿物定量分析结果见表1～2。

表1 原矿化学多元素分析结果（质量分数） %

由表1可知，该矿主要有价元素为Nb2O5，同时伴生有P2O5和Fe。由表2可知，该矿中铌主要以烧绿石形式存在；磷主要以磷灰石形式存在；铁主要以土状褐铁矿和磁赤铁矿形式存在；土状褐铁矿为泥质矿物，并不具回收价值，具有回收价值的铁矿物为磁赤铁矿；矿石中含有大量的纤磷钙铝石、高岭土、绿泥石等泥质矿物，这些矿物将有价矿物烧绿石、磁赤铁矿、磷灰石黏结在一起，甚至包裹有价矿物，形成大小不一的矿物聚合体，需通过较强的外加机械力搅拌擦洗使有价矿物暴露真实表面，进而实现有价矿物分选。需要特别注意的是矿石风化严重，其中－0.005 mm粒级产率达到28.49%，－0.01 mm粒级产率达到34.18%，分布在－0.01 mm粒级中的铌占到18.68%，为典型的高泥铌多金属矿。

表2 原矿矿物组成（质量分数） %

2 风化高泥铌多金属矿选矿实验

2.1 原则流程的确定

原矿风化严重，泥质矿物含量高，且严密包裹其他矿物，有效脱泥成为选矿的基础。矿石中有价矿物主要为烧绿石、磷灰石和磁赤铁矿。铌多金属矿中的磁铁矿在长期地质演化过程中被不断氧化，部分已完全氧化的矿物形成褐铁矿，部分未被完全氧化的矿物形成磁赤铁矿。磁赤铁矿的表面是氧化形成的赤铁矿，内部是未被氧化的磁铁矿，磁赤铁矿的整体性质与磁铁矿相近，依然具有较强的磁性，因此，可以根据磁赤铁矿与其他矿物之间的磁性差异，通过弱磁选实现磁赤铁矿的回收［7-9］；在弱碱性体系下，磷灰石容易与脂肪酸类捕收剂作用，从而实现浮选回收；在弱酸性体系下，烧绿石容易与羟肟酸类或胺类捕收剂作用，从而实现浮选回收［10］。考虑到铁精矿对磷含量的严格要求，预先浮磷有利于降低铁精矿的磷含量，因此，将弱磁选选铁放于浮磷之后。综合考虑，确定原则流程为“脱泥-浮磷-弱磁选选铁-浮铌”联合流程。

2.2 脱泥-浮磷-弱磁选选铁试验

原矿搅拌后通过“脱泥-浮磷-弱磁选选铁”处理后，有效脱除了对铌浮选具有严重干扰的细泥、磷灰石及磁赤铁矿，选铁尾矿Nb2O5品位达到1.19%，回收率为71.55%，铌集中至选铁尾矿中，因此将选铁尾矿作为浮铌给矿进行试验研究。

2.3 浮铌试验

2.3.1 铌活化剂试验

在磷浮选过程中，烧绿石受到强烈抑制，需要添加活化剂恢复其表面性质才能浮选回收，然而浮铌给矿中存在大量脉石矿物，这就要求所用活化剂在活化烧绿石的同时，对脉石也能起到一定抑制作用。以羧甲基纤维素作抑制剂，采用广东省科学院资源利用与稀土开发研究所自主研发的胺类药剂NC作捕收剂（其主要官能团是铵离子），针对盐酸、硫酸、草酸、SH（广东省科学院资源利用与稀土开发研究所自主研发的复配调整剂，主要官能团是硅酸胶粒、羧基）4种活化剂进行了粗选条件试验，试验流程见图1，结果见图2。从图2可以看出，添加硫酸、盐酸或草酸作活化剂后，获得的粗精矿品位提高、回收率明显下降，说明这3种药剂对铌矿物产生了明显的抑制作用，未能很好地活化烧绿石；添加SH作活化剂后，粗精矿品位明显提高，回收率在SH用量小于900 g／t时基本一致，说明SH起到了很好地选择性活化烧绿石的作用。因此，选择SH作为铌活化剂，用量为900 g／t。

图1 铌粗选活化剂试验流程

图2 铌活化剂试验结果

2.3.2 抑制剂试验

浮铌给矿中有大量的含硅、含铁脉石矿物，需要筛选出适宜的抑制剂，选择性抑制脉石矿物，从而提高铌浮选的指标。以SH作铌活化剂、NC作铌捕收剂，针对糊精、羧甲基纤维素、淀粉3种脉石抑制剂进行了粗选条件试验，试验流程同图1，结果见图3。从图3可以看出，添加糊精后，粗精矿品位有所提高，但回收率明显下降，说明糊精对烧绿石有强烈的抑制作用，不适合作抑制剂；添加羧甲基纤维素后，品位明显提高，回收率并没有明显下降，说明羧甲基纤维素起到了很好地选择性抑制效果，有助于铌品位的提高；加入淀粉后，品位明显提高，但回收率下降明显，说明淀粉在抑制脉石的同时，对烧绿石也产生了较强的抑制作用。根据试验结果，选择羧甲基纤维素作抑制剂，用量为120 g／t。

图3 脉石抑制剂试验结果

2.3.3 铌捕收剂试验

以SH作铌活化剂、羧甲基纤维素作脉石抑制剂，针对十二胺、十八胺和NC进行了粗选条件试验，试验流程同图1，结果见图4。从图4可以看出，3种捕收剂作用下，粗精矿回收率都得到了明显提高，说明3种捕收剂对烧绿石都具有较好的捕收能力；对比发现，同等用量条件下，采用NC作捕收剂获得的粗精矿回收率更高，品位也较高。因此，选择NC作铌捕收剂，用量为220 g／t。

图4 铌捕收剂试验结果

2.4 全流程试验

根据条件试验结果，最终采用“搅拌-脱泥-浮磷-弱磁选选铁-浮铌”工艺流程进行全流程试验研究，试验流程见图5，结果见表3，其中ZL为广东省科学院资源利用与稀土开发研究所自主研发的羧酸类捕收剂，主要官能团是磺化氧化石腊。全流程试验可获得Nb2O5品位25.85%、回收率56.45%的铌精矿，P2O5品位38.91%、回收率63.33%的磷精矿和Fe品位60.37%、回收率45.56%的铁精矿，较好地实现了矿石中铌矿物的回收，并综合回收了磷矿物和铁矿物。

图5 全流程试验流程

表3 全流程试验结果

3 结 论

风化高泥铌多金属矿富含烧绿石、磷灰石、磁铁矿等有价矿物，矿石具有严重风化、高度泥化的特点，其中烧绿石、磷灰石、磁铁矿等有价矿物被纤磷钙铝石、高岭土等泥质矿物紧密包裹，需要强烈地搅拌擦洗使有价矿物暴露。采用“搅拌-脱泥-浮磷-弱磁选选铁-浮铌”工艺流程，获得了Nb2O5品位25.85%、回收率56.45%的铌精矿，P2O5品位38.91%、回收率63.33%的磷精矿和Fe品位60.37%、回收率45.56%的铁精矿，综合回收了矿石中的铌、铁和磷。