一、概况 白云鄂博稀土共生矿位于内蒙古境内。该矿床发现于1927年，1935年在
铁矿石标本中找到了稀土矿物。经过50年代的地质勘探和60年代的地质研究表明：该矿床中的稀土储量居世界之首。 白云鄂博矿区1957年开始建设，1959年矿山为高炉直接提供富铁块矿炼铁。处理白云鄂博矿的包钢
选矿厂1965年开始陆续投入生产，当时的主要任务是从矿石中回收铁精矿，以满足包头钢铁公司生产钢铁之需。同时，采用
摇床处理选铁流程中的稀土泡沫，试生产含RE030%的低品位稀土精矿。1970年开始重选车间的设计，1974年重选车间正式投产。1978年开始设计一个处理重选精矿的浮选车间，1981年投人生产。目前，包钢
选矿厂可同时生产含RE030%和含RE060%的两种稀土精矿，但回收率较低。1981年，包头钢铁公司决定采用从原矿开始用浮选法直接回收稀土精矿的浮选－选择性团聚选矿新工艺改造包钢选矿厂第二生产系列，以提高稀土的回收率。经1984年和1986年两次工业试验证明：在获得含RE030%和含RE060%的两种稀土精矿的条件下，稀土对原矿的总回收率可提高到45%以上。
二、矿石性质 白云鄂博稀土共生矿是世界上罕见的富含稀土、铁、
铌、
萤石的大型多
金属矿。矿体中的铁是前寒武纪海相沉积的，在海西时期与黑
云母花岗岩有关的大量的钠、氟、稀土、铌的热液重叠其上，使原始沉积的
铁矿遭受热液交代蚀变作用，形成沉积―热液交代的综合性矿床。 参与白云鄂博矿的成矿元素约71种，矿区已发现的矿物约125种，其中稀土矿物约15种（表1）。矿石中约90%的稀土元素成独立矿物形态存在，并以氟碳
铈矿和独居石为主。根据矿体所处的地段不同，氟碳铈矿与独居石的比例在3∶1至1∶1范围波动。因此，白云鄂博稀土共生矿，实际上是氟碳铈矿和独居石混合矿。 表1 白云鄂博稀土共生矿中的稀土矿物
| 类 别 | 矿物名称 | 成 分 |
| 稀土钛铌酸盐 | 铈褐钇钶矿 | （Ce，La，Nb，RE，Th）（Nb，Fe）O4 |
| 单斜铈褐钇钶矿 | （Ce，RE）（Nb，Al）（O，OH）4 |
| 钕褐钇钶矿 | （Nb，Ce，RE，Fe）（Nb，Ti）（O，OH）4 |
| 单斜钕褐钇钶矿 | （Nb，Ce）NbO4 |
| 铈铌易解石 | （Ce，Nb，La）（Nb，Ti，Fe3＋）2（O，OH）6 |
| 钕铌易解石 | （Nb，Ce，Ca）（Nb，Ti，Al，Fe3＋）（O，OH）6 |
| 钕易解石 | （Nb，Ce，Ca，Th）（Ti，Nb，Fe3＋）2（O，OH）6 |
| 稀土氟碳酸盐 | 钕氟碳钙铈矿 | （Nb，Ce）2Ca（CO3）3F2 |
| 黄河矿 | Be（Ce，La，Nb）（CO3）3F |
| 氟碳铈钡矿 | BaCe2（CO3）5F2 |
| 钕氟碳铈钡矿 | Ba3（Nb，Ce）2 （CO3）5F2 |
| 中华铈矿 | Ba2（Ce，La，Nb）（CO3）3F |
| 钛硅酸盐 | 钡铁钛石 | Ba（Fe，Mn）2Ti（O，OH，Cl）2（SiO7） |
| 包头矿 | Ba4（Ti，Nb，Fe）8O16（Si4O12）Cl |
| 磷酸碳酸盐 | 大青山矿 | SrRE（PO4）（CO3）2 |
白云鄂博稀土共生矿中一种典型矿样的主要化学成分和矿物成分分别列于表2和表3。 表2 白云鄂博稀土共生矿一种典型矿样的主要化学成分
| 成 分 | TFe | SFe | FeO | TR2O3 | F | Mn | P | TiO2 | BaO |
| 含量，% | 32.0 | 31.04 | 2.69 | 6.17 | 9.02 | 1.48 | 0.81 | 0.58 | 1.58 |
| 成 分 | SiO2 | MgO | S | Al2O3 | CaO | K2O | Na2O | Nb2O5 | Th |
| 含量，% | 10.22 | 2.57 | 0.87 | 2.68 | 16.21 | 0.57 | 0.52 | 0.12 | 0.0304 |
表3 白云鄂博稀土共生矿一种典型矿样的主要矿物成分
| 矿物种类 | 铁 矿 物 类 |
| 矿物名称 | 磁铁矿 | 半假象赤铁矿 | 假象赤铁矿 | 原生赤铁矿 | 褐铁矿 | 其它铁矿物 | 合 计 |
| 含量，% | 6.27 | 8.49 | 16.60 | 7.07 | 5.45 | 0.54 | 44.51 |
| 占有率，% | 14.09 | 19.07 | 37.29 | 15.88 | 12.45 | 1.25 | 100.00 |
| 矿物种类 | 萤石、稀土、碳酸盐、硫酸盐矿物类 |
| 矿物名称 | 萤 石 | 氟碳铈矿 | 独居石 | 重晶石 | 白云石、方解石 | 其他矿物 | 合 计 |
| 含量，% | 16.00 | 9.00 | 2.00 | 2.00 | 3.00 | 3.49 | 35.49 |
| 占有率，% | 45.08 | 25.36 | 5.64 | 5.64 | 8.45 | 9.83 | 100.00 |
| 矿物种类 | 含铁硅酸盐和硅酸盐矿物类 |
| 矿物名称 | 钠辉石、钠闪石 | 云 母 | 石 英 | 合 计 |
| 含量，% | 15.00 | 3.00 | 2.00 | 20.00 |
| 占有率，% | 75.00 | 15.00 | 10.00 | 100.00 |
对白云鄂博稀土共生矿中的稀土矿物的粒度测定（表4）表明：矿石中两种主要的稀土矿物－氟碳铈矿、独居石的结晶粒度都比较细，在－0.04毫米粒级中上述两种稀土矿物量占52.94%。不同磨矿细度与稀土矿物单体解离度的关系（表5)表明：矿石中稀土矿物与铁矿物和萤石共生关系非常紧密；当磨矿细度达到－325目95%时，稀土矿物的单体解离度才达到90.10%。 表4 白云鄂博稀土共生矿中主要稀土矿物的粒度
| 矿物名称 | 氟碳铈矿 | 独居石 |
| 粒级，mm | ＋0.077 | 0.077～0.04 | 0.04～0.02 | －0.02 | ＋0.077 | 0.077～0.04 | 0.04～0.02 | －0.02 |
| 含量，% | 21.20 | 25.86 | 24.28 | 28.66 | 35.10 | 23.07 | 13.62 | 28.21 |
表5 不同磨矿细度与稀土矿物单体解离度的关系
| 磨矿细度 | 单体稀土矿物含量% | 与其他矿物连生的稀土矿物含量，% | 总计含量，% |
| 与萤石 | 与铁矿物 | 与霓石、云母、闪石 | 与其他脉石 |
| 75%－200目85%－200目95%－200目95%－270目95%－325目 | 63.4269.9775.9584.8790.10 | 12.1211.618.135.454.03 | 18.9714.7812.678.895.38 | 0.860.720.400.130.03 | 4.632.922.850.660.46 | 100.00100.00100.00100.00100.00 |
三、包钢选矿厂回收稀土矿物的浮选－重选－浮选流程及指标 包钢选矿厂至今仍是一个以回收铁精矿为主的选厂。从矿山运至选矿厂的－200毫米的原矿，经两段破碎至－25毫米送进磨选车间，经一段棒磨、两段球磨与分级闭路，磨至－200目85%～90%，分别采用两种不同的原则流程进行分选。流程I∶先采用弱磁选获得磁铁矿精矿，随后进行部分萤石浮选，再进行稀士粗选和精选，获得含RE015%～17%的稀土泡沫送重选车间处理，稀土粗选尾矿与精选中矿合并送选铁作业；流程Ⅱ∶为了降低铁精矿中的氟、磷含量，先采用浮选法浮出部分萤石之后，再进行稀土粗选和精选，获得含RE015%～17%的稀土泡沫送重选车间，稀土粗选尾矿与稀土精选中矿合并送去选铁作业。 全厂各系列的稀土泡沫均集中浓缩后送重选车间处理，粗选摇床和扫选摇床的精矿合并，送稀土浮选车间处理，扫选摇床的中矿经浓缩后，送浮选车间的扫选作业处理。重选稀土精矿经浮选车间选别后，分别获得含RE060%的稀土精矿和含REO30%的稀土次精矿。包钢选矿厂回收稀土矿物的浮选－重选－浮选工艺流程示于图1。
图1 包钢选矿厂回收稀土矿物的浮－重－浮选工艺流程 选铁流程中稀土浮选的药剂制度列于表6、用重选稀土精矿作原料分别选得含REO60%的稀土精矿和含RE030%的稀土次精矿的浮选药剂制度列于表7。 表6 选铁流程中稀土浮选药剂制度
| 药剂名称 | 氢氧化钠 | 水玻璃 | 氧化石蜡皂 |
| 用量，g/t原矿 | 300～400 | 850～1000 | 250～400 |
表7 重选稀土精矿再浮选药剂制度
| 药剂名称 | 碳酸钠 | 水玻璃 | 氟硅酸钠 | 环烷羟肟酸 |
| 用量，g/t重选精矿 | 800～1000 | 8700～9000 | 1200～1300 | 1650～1800 |
浮选－重选－浮选流程各选别作业的稀土选矿指标分别列于表8、表9和表10。 表8 稀土浮选泡沫选别指标
| 原矿品位，REO % | 稀土泡沫品位，REO % | 稀土回收率（对原矿），% |
| 4.5～6.5 | 15～20 | 20～30 |
表9 稀土重选精矿选别指标
| 给矿品位（稀土泡沫）REO % | 重选稀土精矿REO % | 稀土回收率（对给矿），% |
| 15～20 | 30～35 | 30～40 |
表10 重选稀土精矿再浮选的选别指标
| 给矿品位（重选稀土精矿），REO% | 稀土精矿 | 稀土次精矿 |
| 品位，REO % | 回收率（对给矿），% | 品位，REO % | 回收率（对给矿），% |
| 30～35 | 55～60 | 50～60 | 30～35 | 25～30 |
稀土重选－浮选车间主要设备一览表列于表11。 表11 稀土重选－浮选车间主要设备一览表
| 设备名称及规格 | 台 件 |
| TNB－ф30m浓缩机 | 2 |
| TNZ－ф9m浓缩机 | 2 |
| TNZ－ф12m浓缩机 | 1 |
| TNZ－ф6m浓缩机 | 2 |
| 8SH砂泵 | 4 |
| 4PNJ砂泵 | 13 |
| 2PNJ砂泵 | 7 |
| 2.5PNJ砂泵 | 5 |
| 刻槽摇床 | 60 |
| ф1×lm搅拌槽 | 4 |
| ф1.5×l.5m搅拌槽 | 3 |
| XJK0.62浮选机 | 9 |
| XJK0.35浮选机 | 16 |
| XJK0.23浮选机 | 4 |
| XJK0.13浮选机 | 10 |
| 10米3折带式过趁机 | 3 |
四、综合回收稀土和铁矿物的浮选－选择性团聚选矿流程及工业试验指标 浮选－选择性团聚选矿流程是在总结国内外研究工作基础上，针对白云鄂博稀土共生矿的特点新近制定的。原矿磨至95%－200目，用碳酸钠、水玻璃，氧化石蜡皂进行稀土、蜚石混合浮选，使其与铁和含铁硅酸盐矿物分离；稀土、萤石混合浮选泡沫经水洗、浓缩脱药，用碳酸钠、水玻璃、氟硅酸钠、C
5～9羚肟酸铵组合药剂优先浮选稀土矿物，使之与萤石、
重晶石、
方解石等矿物分离；分离后的稀土粗精矿，再经脱泥、脱药和用碳酸钠、水玻璃、氟硅酸钠、C
5～9，羟肟酸精选，分别获得含RE060% 的稀土精矿和含RE030%的稀土次精矿，稀土的总回收率45%以上；稀土、萤石混合浮选的尾矿，在氢氧化钠、水玻璃介质中细磨至－400目97%，利用矿石本身含有的细粒磁铁矿选择性团聚赤铁矿的新技术，经四次脱泥使其与含铁硅酸盐矿物分离而获得含铁61%、含氟0．45%，铁回收率80%以上的选别指标。 浮选－选择性团聚选矿工艺流程示于图2。工艺流程的药剂制度及用量列于表12。工业试验的选别指标列于表13。
图2 浮选－选择性团聚选矿工艺流程 表12 浮选－选择性团聚选矿流程药剂制度及用量
| 选别作业 | 药剂名称 | 用量，g/t原矿 |
| 稀土，萤石混合浮选 | Na2CO3 | 1980 |
| Na2SiO3 | 1044 |
| 氧化石蜡皂 | 1086 |
| 稀土分离及精选 | Na2CO3 | 355 |
| Na2SiO3 | 4729 |
| Na2SiF6 | 2123 |
| C5～9羟肟酸胺 | 499 |
| C5～9羟肟酸 | 162 |
| 选择性团聚选铁 | NaOH | 1538 |
| Na2SiO3 | 2883 |
表13 浮选－选择性团聚选矿流程工艺试验指标
| 年份 | 原矿品位，% | 稀土精矿 | 稀土次精矿 | 铁精矿 |
| Fe | REO | F | 品位REO% | 回收率% | 品位REO% | 回收率% | 品位，% | 回收率% |
| Fe | F |
| 1984 | 32.20 | 5.80 | 8.12 | 61.14 | 34.69 | 33.48 | 34.86 | 61.87 | 0.43 | 83.30 |
| 1986 | 32.25 | 5.63 | 7.92 | 60.49 | 22.13 | 37.29 | 26.31 | 61.38 | 0.46 | 80.83 |
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