稀土金属矿选矿与加工

稀土金属矿选矿与加工
稀土矿就原生矿而言通常是含有多种有用矿物和一些脉石组成的复合矿石，砂矿也是如此，含有一些稀有元素矿物和石英、长石等，而且一般稀土品位较低，不能直接提取稀土氧化物，因此要进行选矿或浸取，获得精矿作为冶炼、提取的矿物原料。

稀土矿选矿，作为工业矿物原料的独居石、磷钇矿等一般采用磁选、浮选得到精矿含稀土氧化物约60%；氟碳铈矿等氟碳酸盐稀土矿物通常用强磁选、重选、浮选得到稀土精矿含稀土氧化物30%～40%。

还有一种选冶联合流程，即将含7%～10%稀土氧化物原矿(富矿)，经热泡沫浮选，得到含60%稀土氧化物的精矿。

再用10%的盐酸浸出，除去精矿中的方解石等碳酸盐矿物，使精矿稀土氧化物品位上升至70%。

最后再焙烧浸出的精矿以除去氟碳铈矿中的二氧化碳，得到含85%的稀土氧化物产品。

美国的芒廷帕斯以氟碳铈矿为主的单一稀土矿床的矿石，基本是采用这种工艺流程。

我国选矿工艺研究与生产实践，针对我国稀土资源特点，已研制了多种新工艺流程，能够生产不同品级、不同种类的稀土精矿和稀土氧化物，为我国稀土工业发展提供了充足的矿物原料。

几种类型的稀土矿选矿情况：
(1)白云鄂博矿超大型稀土矿，是与铌、铁等共生的综合性矿床，由于物质成分复杂，矿石嵌布粒度细微，属难选矿石。

但经科研、设计、生产联合攻关，已研究出适合于白云鄂博矿产资源特点的稀土选矿技术。

80年代初，包头钢铁稀土公司选矿厂(简称包钢选厂，下同)，形成了浮选—重选—浮选回收稀土的工艺流程。

1987年制订了弱磁—强磁—浮选新工艺。

近年来又研究成功将混合稀土精矿分选为单一氟碳铈精矿和独居石精矿的新技术。

现在可进行各种矿物的分选工业生产，形成年产含稀土氧化物(REO)为30%～68%的各种稀土精矿能力60000t，其中大于50%REO精矿30000t/a，为我国重要的稀土原料生产基地。

(2)山东微山稀土矿热液脉状稀土矿床，平均品位REO为3.61%～5.59%，主要矿石类型为氟碳铈矿。

1975年建成5t/d处理能力的小型试验厂。

后经改造形成了35t/d、年产稀土精矿700t的生产线。

1988年对原生矿采用新型捕收剂H205进行全浮、重选两种选矿方案试验，全浮精矿品位(REO)达到68.73%，
回收率为41.44%；重浮精矿品位(REO)达到70.2%，回收率为45.03%。

目前该矿已具120t/d 的选矿能力。

(3)四川冕宁牦牛坪稀土矿
80年代发现并勘探的大型热液脉状稀土矿床，类似于美国著名的芒廷帕斯氟碳铈矿。

牦牛坪矿床主要工业矿石也是氟碳铈矿。

矿床平均品位REO为1.07%～5.77%。

采用重选—浮选流程获得含稀土为63%～69%的高品位稀土精矿，稀土回收率为40.8%～69%。

目前已建矿投产。

1988年，四川地质矿产局一○九地质队与冕宁县及甘肃稀土公司合作，兴办了年产5000t精矿的昌兰稀土公司。

稀土精矿以其品质优良而畅销。

(4)内蒙古扎鲁特旗“八○一”稀有、稀土矿
70年代末勘探的我国少见的大型铌、稀土碱性花岩岩型矿床，并伴生可观的铍、锆、铪等矿产，具有巨大的综合开发前景。

经可选性试验，采用重选—磁选—浮选工艺流程，获得铌铁矿；低铌铁精矿和铍钇精矿(主要是硅铍钇矿)，其中BeO为 3.27%～6.54%，回收率为43.2%～57.59%；Y2O3为6.8%～44.5%，回收率为35%～56%。

该矿床尚待开发利用。

(5)南方离子型稀土矿
70年代以来，在我国南方诸省区发现分布广泛的风化壳淋积型中重稀土矿床，稀土元素以离子状态吸附存在。

用化学方法处理，经淋洗、沉淀、灼烧可得到混合稀土氧化物。

又经有关单位进一步研究，现已制定了硫酸铵浸矿—草酸沉淀—灼烧工艺以及硫酸铵浸矿—碳酸氢铵沉淀—灼烧工艺，使南方离子型稀土矿的选矿生产技术日臻完善合理，生产成本不断下降，成为我国生产中重稀土产品的主要原料来源。

(6)稀土砂矿五六十年代，已勘探了不少风化壳型、河流冲积型和海滨等稀土、稀有金属砂矿。

这些矿床的工业矿物为独居石、磷钇矿、铌钽铁矿、钛铁矿、金红石、锆石英等。

通常采用重选、浮选、电选、磁选等联合工艺。

主要有两种工艺流程：以选独居石、磷钇矿为主综合回收铌钽、钛、锆矿物和以选钛铁矿、金红石、锆石英为主综合回收独居石等矿物。

(7)稀土精矿处理从矿物中提取稀土首先要对精矿进行分解，根据矿物性质不同可用酸分解法、碱分解法或氯化法。

分解过程将稀土转化成易溶于水或酸的化合物，再经净化、提取后，制备混合稀土氯化物或氧化物等各种产品。

我国对几种稀土精矿处理基本上采用以下工艺：
(8)白云鄂博稀土精矿提取稀土的工艺白云鄂博稀土精矿是由氟碳铈矿等稀土氟碳酸盐矿物和独居石、萤石、铁矿等多种矿物组成，物质成分复杂，稀土品位变化大。

针对这种特点，采用提取稀土的工艺有低温硫酸焙烧法、硫酸强化焙烧-萃取法、烧碱法分解稀土精矿工艺、电分解稀土精矿工艺和高温氯化法生产无水氯化稀土等工艺。

(9)独居石碱分解工艺独居石是最早用于提取稀土的原料。

目前国内外主要用碱法分解精矿，由于独居石含磷、铀、钍等元素成分高，在提取稀土的过程中要进行综合回收。

由于国内独居石精矿售价高，加之在处理过程中含有放射性的废水、废渣难于处理等原因，目前国内只有湖南桃江稀土金属冶炼厂独家处理。

(10)磷钇矿冶炼工艺采用加压碱分解或碱熔融等方法处理，将磷钇精矿与固体烧碱混合均匀后，在600～700℃下分解，然后水洗、盐酸优溶制取氯化稀土，优溶渣的处理与独居石碱分解法一样，用硝酸全部溶解后再用溶剂萃取法分离其中的稀土、铀、钍等。

(11)离子吸附型稀土矿提取工艺一般采用渗浸法，即在一方形水泥槽中进行，槽底敷设呈格子形状的支架，上铺麻袋布作滤层，将原矿堆积在滤层上，用电解质如NaCl溶液淋洗而可将稀土交换下来。

这是70年代用的较简易的工艺。

由于原矿品位低，化工材料消耗量较大，有关科研单位做了大量的改进工作。

现矿山均采用(NH4)2SO4渗浸淋洗、NH4HCO3沉淀稀土工艺。

目前正在研究在矿山就地堆浸工艺。

该工艺会使采矿、运输的动能消耗以及环境污染等问题得到有效改善，生产成本也将会进一步下降。

(12)稀土分离提纯从稀土矿石分解后所得的混合稀土中，分离提取出单一纯稀土元素，是比较困难的。

一是因为镧系元素它们的物理性质和化学性质十分相似；二是由于在稀土矿物中赋存的杂质元素较多，如钍、铀、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷、铅等。

因而分离稀土元素的工艺是比较复杂的。

分离的方法主要有化学分离法、离子交换树脂色层法和溶剂萃取法。

化学分离法其中又分为分步法(分步沉淀、分步结晶)和氧化还原法。

分步法是分离稀土元素的最古老、最经典的方法，现已被萃取法和离子交换树脂色层法所取代。

我国目前稀土分离工艺技术的总体水平与国外相当。

生产的单一稀土产品有上百种，单一稀土氧化物的纯度可达95%～99.99%，个别产品可达99.999%(如Y2O3)。

(13)稀土金属和合金冶炼稀土金属一般为混合稀土金属和单一稀土金属。

混合稀土金属的组成与原矿中的稀土组分十分相近；单一稀土金属是经分离精制的金属。

制备稀土金属是先制成稀土氯化物、氧化物或氟化物，再用熔盐电解法或金属热还原法制取金属。

混合稀土大批量生产时一般采用熔盐电解法。

单一稀土金属的制备方法因元素不同而异，钐、铕、铥、镱因其金属蒸汽压高，不适于用电解法制备，而用还原蒸镏法。

其他元素可用电解法或金属热还原法制备。

另外，生产方法还需依据生产量和对金属纯度的要求进行选定，大批量生产时一般用熔盐电解法，小批量时多用金属热还原法。

(14)稀散金属的选冶综合回收稀散元素以类质同象形式和以细小颗粒矿物赋存在有关的载体矿物内。

因而随主金属在选冶过程中加以富集而综合回收。

如铟、镓、锗、铊、镉、硒、碲等常赋存在铅、锌精矿中，即是它们的载体矿物。

稀散金属在主金属冶炼过程中富集于副产物中，是综合回收稀散金属的主要途径。

从铜冶炼的阳极泥及烟尘中可回收硒、碲、铊及铼；从铅锌冶炼的烟尘、炉渣、浸出渣及溶液中可回收铟、镓、铊、镉及硒与碲；从锡冶炼渣或电解液中回收铟；从镍冶炼中可回收硒和碲；在铝生产中从NaAlO2返回母液或电解尘中回收镓；从钼冶炼的烟气中回收铼；从炼铁的炉渣与烟尘中可回收锗、镓、铊甚至硒与碲；从烧煤发电的煤尘、煤灰中回收锗、镓等。