第三章稀土矿选矿

• 选矿是利用原矿石中矿物之间物理与化学性质的 差别(见图-6),采用相应技术措施,将有价值矿物从 原矿中提取出来的过程. • 由于稀土矿物的种类多,原矿石中的矿物组成各不 相同,因此针对不同矿所采用的选矿工艺过程也不 相同.
第一节 稀土矿选矿概述 一、什么是选矿 选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物理化学性质的差 异，采用不同的选矿方法，借助不同的选矿设备，把矿石中 有用矿物富集起来，除去有害杂质，并使之与脉石矿物分离 的机械加工过程。 稀土矿的选矿一般采用浮选法，并常铺以重选、磁选， 组成浮选-重选；浮选-磁选-重选多种组合工艺流程。 当前我国和世界上其它国家开采出来的稀土矿石中，稀土氧 化物含量只有百分之几，甚至有的更低，为了满足冶炼生产要 求，在冶炼前要经选矿，将稀土矿物与脉石矿物分开，以提高 稀土氧化物的含量，得到能满足稀土冶金要求的稀土精矿。
稀土冶金学
Processing of metallic ores
Ore dressing or beneficiation practices:
• Crushing / Grinding • Classifying / Sorting • Agglomerating
稀土冶金学
Processing of metallic ores
• Crushing / Grinding • Classifying / Sorting • Agglomerating
稀土冶金学
In materials processing a grinder is a machine producing fine particle size reduction through compressive forces at the grain size level.
Figure 22.10
The cyclone separator.
稀土冶金学
Figure 22.11
The flotation process.
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•
WEMCO SmartCell flotation equipment enables Dorr-Oliver to simultaneously maximize mineral recovery concentrate grades while minimizing operating costs.
稀土冶金学
二、稀土矿物浮选药剂
浮选法是选矿工艺中常用的方法，稀土矿的选矿更需要 借助于浮选法，浮选药剂是浮选法能否成功的关键。稀土 矿物浮选药剂的研究和应用对稀土选矿乃至整个稀土工业 的发展起着极其重要的作用。
稀土矿物浮选药剂的研制和应用最重要的是捕收剂、抑制剂、 活化剂、起泡剂以及pH调整剂等，应根据不同矿石矿物组成及 捕收剂的需要选择，适当组合，以保证捕收剂的作用达到最佳， 稀土矿物捕收剂的研究及应用可分为三个阶段：
Ore dressing or beneficiation practices:
• Crushing / Grinding • Classifying / Sorting • Agglomerating
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Processing of metallic ores
Ore dressing or beneficiation practices:
第三章 稀土矿选矿
• 第一节 稀土矿选矿概述 • 第二节
从原矿石中富集稀土矿物
• 稀矿物在自然界中常与重晶石、方解石、磷灰石、硅酸盐 矿石等矿物共生在一起.由于矿物的成矿原因不同,稀土元素 在矿物中的赋存状态和含量也不同. • 当前所开采出的含稀土矿石中,稀土氧化物的含量只有百分 之几,甚至更低.为了满足稀土冶金生产的需要,在冶炼之前 须先经选矿方法,将稀土与其他矿石分离,使稀土矿物得到富 集. • 经选矿富集后的矿物中稀土氧化物的含量可以达到60～70% 以上.富集稀土后的矿物通常称为稀土精矿,精矿中的稀土氧 化物的含量成为精矿的稀土品位.
for attrition and
The 11 m (36 ft). diameter semi-autogenous grinding (SAG) mill smashes up to 55,000 tons of granite ore per day and doing so its twin 6000 horsepower electric motors consume almost 9 MW of power - equivalent to ~10% of all the electricity used in a 50,000 city.
随着新型稀土捕收剂H205和H894的应用，在稀土浮选中，出现 了几种新型起泡剂，如210号起泡剂、J102起泡剂和H103起泡剂。
稀土冶金学
• 这些起泡剂都是非离子型的表面活性剂，在气-固界面吸附能 力大，能使矿浆的表面张力大幅度降低，增大空气在矿浆中的 弥散，形成稀土浮选所需要的泡沫。同时，由于新型稀土捕收 剂H205和H894的需要，在这些起泡剂中还含有少量的酸性物质， 在浮选白云鄂博稀土矿物中，起到调节pH制的作用和增强捕收 剂在矿浆中的分散作用。
羟肟酸是螯合剂类有机化合物，早在60年代初期，就被广 泛应用于浮选试验，它是黑钨矿、烧绿石、孔雀石、硅孔雀 石、稀土矿物等的良好的捕收剂。
第三阶段 是新型氟碳铈矿捕收剂的应用时期 在中国稀土精矿未进入国际市场之前，实际上供应的稀土精 矿主要是氟碳铈矿和独居石。占世界总储量60%以上的内蒙古 白云鄂博稀土矿确实有氟碳铈矿和独居石两种矿物组成的混合 矿，羟肟酸类捕收剂只能从复杂的白云鄂博矿中选出高品位的 混合稀土精矿，不能分选出单独的氟碳是精矿和独居石精矿。
因此，氟硅酸钠在稀土浮选中，有以下离子存在：Na+,SiF62,H+,F-,HF2-,同时还有SiF4,Si(OH)4,HF等离子存在，这些离子和分 子对石英、长石及其它硅酸盐矿物具有抑制作用。
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实际上，在稀土选矿过程中，氟硅酸盐的主要作用有三方 面，（1）清洗稀土矿物表面的氧化污染膜和粘附的矿泥 ， 以恢复矿物纯净表面；（2）抑制硅酸盐矿物；（3）增强 稀土矿物表面与捕收剂的作用活性 硅酸盐矿物抑制剂-水玻璃 稀土矿物伴生的主要脉石矿物是硅酸盐矿物，因此抑制硅酸 盐矿物是有效分选稀土矿物的关键因素之一，水玻璃是稀土 选矿中最常用的抑制剂，它主要对硅酸盐矿物有较强的抑制 作用。同时对铁矿物、稀土矿物也有抑制作用，但稀土矿物 在中等碱性介质(pH=8~9.5)中可浮性最高，而其它许多矿物 在此介质中可浮性较差，从而有效地分选出稀土矿物。
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化学吸附：捕收剂分子与稀土矿物表面发生键合作用，吸附力 为化学键力，化学吸附有选择性，吸附牢固，不易解吸。
表面化学反应：这种作用是化学吸附的深化，捕收剂分子与稀 土矿物表面产生化学反应，表面化学反应与化学吸附的主要区 别在于，前者的反应产物构成独立的相。
根据捕收剂分子对稀土矿物表面的作用可以看出，稀土捕收剂 分子必须具有两种能力：第一是能吸附在矿物表面上；第二是 吸附后使矿物表面的疏水程度增加。因此稀土矿物捕收剂的分 子是由具有能吸附在矿物表面上的官能团和具有能使矿物表面 呈疏水性的基团，即必须由极性基（或成亲固基）和非极性基 （或称疏水基）构成。
稀土矿物的捕收剂有：油酸类、磷酸或磷脂、烷基磺酸类、 羟肟酸类等。此外，还有氟碳铈矿捕收剂802号、804号和 H894。 在浮选过程中，稀土捕收剂在矿物表面的作用机理有三 种方式：
物理吸附：吸附力为范德华力或双电层静电力，捕收剂分子与 稀土矿物表面不发生键合作用，物理吸附基本上没有选择性， 易于解吸。
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在浮选过程中，水玻璃的作用如下：
Na2SiO3 + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2SiO3
H2SiO3的解离度很小，因此，水玻璃的水溶液具有强碱性， 在浮选过程中，水玻璃吸附到矿物表面以后，增强矿物的 亲水性并防碍矿物与捕收剂作用。 3.起泡剂 在稀土浮选中，起泡剂的应用较晚，因为使用油酸类、烷基异羟 肟酸类作稀土矿物捕收剂时，这些药剂本身就具有较强起泡性， 因此不需要添加起泡剂 。
为了做好选矿过程的控制和技术管理，一般采用下列技 术指标来评价选矿效果：
（1）品位
产品或矿中某种成本的品位，是指某种成分在产品中或矿 中的质量含量百分数，通常原矿品位用符号α%表示，精矿 品位用符号β%表示，尾矿品位用符号γ%表示。 （2）回收率
某产品中某元素的质量对原矿中同一元素的质量百分比， 称为该产品中某元素的回收率，通常用符号ε%表示。
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异羟肟酸类捕收剂是稀土矿物浮选最常用的捕收剂，异羟肟酸 又可分为烷基异羟肟酸和芳香基以羟肟酸，其分子结构如下： R C N OH
AY
C
N
OH
O
H
O
H
烷基异羟肟酸
芳香基异羟肟酸
由于在它们的极性基团存在位置互相接近的氮和氧两种给电 子原子，这样的原子配合使得异羟肟酸对许多金属离子具有很 强的形成螯合物的作用活性，这种作用强度对不同的金属离子 是不同的，对碱土金属阳离子形成螯合物最弱，与稀土元素、 钛、铌等阳离子的螯合物则相当强，因此异羟肟酸（盐）对稀 土矿物具有良好的选择性捕收作用。
稀土矿物活化剂- 氟硅酸盐
稀土浮选的最佳pH为8.5~9.5。在此介质中，- 氟硅酸盐 按下 式离解：
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Na2 SiF6 2 Na SiF62 SiF62 Si OH 4 HF HF F SiF4 2 F 2 Si OH 4 4 HF SiO2 2 H 2O H F HF2 SiF4 4 H 2O
把氟碳铈矿和独居石单独分离，是稀土选矿过程中的一大难题， 包头稀土研究院于80年代初期，研制成功氟碳铈矿捕收剂802号和 稀土冶金学 804号，从而把稀土选矿技术水平推向一个新阶段。