钽铁矿－铌铁矿伟晶岩原生矿石选厂设计

     一、钽铁矿－铌铁矿选矿     （一）钽铁矿－铌铁矿选方法和工艺流程     钽铁矿－铌铁矿多为钽、铌、锡、钨、锂、铍等多金属矿石。具有原矿品位低、矿物组成复杂、矿物密度大、性脆易碎等特点。选矿方法主要是采用重选、磁选、电选、浮游重选、浮选和化学处理等方法。选矿工艺一般分为粗选和精选两个部分。     1、钽铁矿－铌铁矿粗选     钽铁矿－铌铁矿粗选主要是采用重选流程，但也有采用重选－浮选－重选；重选－浮选或重选－磁选－重选的。     重选流程     钽铌原生矿多采用阶段磨矿、多段重选。通常在磨矿回路中增设选别设备，以提早回收单体矿物。钽铌砂矿由于矿物单体解离比较好，一般不需要破碎和磨矿，入选前先进行筛选，除去块石和卵石，然后进行粗选。粗晶钽铁矿－铌铁矿采用跳汰机或螺旋选矿机（含旋转螺旋溜槽）粗选，粗选精矿采用摇床精选；细晶钽铁矿－铌铁矿采用螺旋溜槽或摇床粗选，粗选精矿采用摇床精选；钽铌矿泥采用离心选矿机或多层翻床粗选，粗选精矿采用皮带溜槽或槽流皮带溜槽结合矿泥摇床精选。此流程的特点是投资少、上马快、成本低、环境染染少。但对矿泥选别效率低。     重选－浮选－重选或重选－浮选流程粗、细粒级物料采用重选，矿泥采用浮选。浮选前一般选用小直径旋流器或离心选矿机脱泥，然后用烷基磺化琥珀酸盐作捕收剂、硅酸钠和划酸作调整剂，在pH2～3的条件下进行浮选，浮选精矿用霍尔曼矿泥摇床－横流皮带溜槽精选；或用苯乙烯膦酸作捕收剂，氟硅酸钠、硝酸铅作调整剂，在pH6的条件下进行浮选，浮选精矿用振摆皮带溜槽或横流皮带溜槽精选，也可以用羟肟酸与变压器油（2∶1）为捕收剂，氢氧化钠、硅酸钠为调整剂，在pH8～8.5的条件进行浮选，浮选精矿加羟肟酸和变压器油，用草酸作抑制剂，在pH2.5～3的条件下进行精选。按以上方法处理，均可获得钽铁矿或铌铁矿精矿。此流程的特点选别指标高，但脱除的细泥中钽铌含量多接近于原矿品位、药剂消耗大，生产成本高。     重选－磁选－重选流程     粗粒级物料采用重选。细粒级和矿泥采用磁选－重选结合。此流程的特点是对细晶钽铁矿、铌铁矿选别效率高，但矿石中的钽铌矿物都必须具有弱磁性。     2、钽铁矿－铌铁矿粗精矿精选     钽铁矿－铌铁矿粗精矿一般组成复杂，分选困难，常常需要采用磁选、重选、浮游重选，浮选、电选、化学处理等方法中一至二种或多种方法组合。特别是钽铁矿、铌铁矿与某些难选矿物的分离，更需采用多种选别方法组合。如钽铁矿－铌铁矿与石榴石、电气石分离，通常采用磁选、电选或浮选。     磁选分离     它们的比磁化系数：钽铁矿为2.4×10^－5厘米³/克，铌铁矿为2.5×10^－5厘米³/克，铌铁矿为2.5×10^－5厘米³/克，褐钇铌矿为5.8××10^－5厘米³/克，石榴石和电气石则随其铁的含量而变更，石榴石当Fe₂O₃含量由7％增到25％时，其比磁化系数则由11×10^－6厘米/克增加到124×10^－6厘米/克（增加11倍），电气石当Fe₂O₃含量由0.3％增加到13.8％时，其比磁化系数则则由11×10^－6厘米³/克增加到124×10^－6厘米³/克（增加11倍）。为了提高矿物在磁场中分离的选择性，一般先用酸（固∶液＝1∶5）作短时间（5～15分钟）处理，以清除矿物表面铁质，然后在不同强度的磁场中分离出石榴石和电气石，可获得钽铌精矿。     电选分离     先将物料进行窄级别筛分分级，然后分别加温，在复合电场中进行电选：大于0.2毫米粒级一般采用低电压（20～35千伏）、大极距（80～100毫米）、慢转速（低离心力）（辊筒或鼓转数为33～38转/分）。－0.2～＋0.08毫米粒级一般用高电压（35～45千伏）、小极距（50～80毫米）、快转速（高离心力）（辊筒转数为70～118转/分）。可将钽铁矿－铌铁矿与石榴石分离。     浮选分离     用十六烷基磺酸钠作捕收剂，氟化合物作调整剂，呆将铌铁矿与石榴石分离。     钽铌铁矿与独居石分离     粗粒级通常采用电选：细粒级（－0.075毫米）用油酸或米糖油作捕收剂，碳酸钠（Na₂CO₃）作调整剂，硅酸钠（Na₂SiO₃）,硫化钠（Na₂S）作抑制剂（Na₂SiO₃∶Na₂S＝3∶1），在pH9的条件下浮出独居石，可使铁钽矿（铌铁矿）与独居石分离。     细晶石与锡石分离     粗粒级通常采用静电选（电压16千伏）；细粒级先用2％的盐酸处理15分钟，然后用烷基硫酸钠（600克/吨）作捕收剂，用氟硅酸钠（Na₂SiF₆）作抑制剂，在pH2～2.3的条件下浮出锡石，可使细晶石与锡石分离。     钽铌铁矿与磁性锡石分离     粗粒级一般采用风力摇床分选；细粒级，中国广州有色金属研究院研究制定氧化焙烧（800～900℃）磁选新工艺，能很好地分离出钽铌铁矿、钽金红石和锡石。     钽铌铁矿与黑钨矿分离     通常采用水冶。首先将物料磨至－0.04毫米，加碳酸钠（Na₂CO₃）焙烧（800℃），或在常压下用浓碱煮，过滤后滤渣用HCl（5％）分解，可获得人造钽铌精矿。滤液为钨酸钠溶液，经过调酸（pH2～2.5），萃取、中和、结晶等工序，可获得氧化钨（WO₃）产品。     铌铁矿与锆英石分离     可采用磁选或浮选。浮选可用油酸钠作捕收剂，氯化铅、水玻璃和氯化铅、草酸作调整剂，能将铌铁矿与锆英石分离。     二、钽铁矿－铌铁矿选选矿厂实例     （一）钽铁矿－铌铁矿伟晶岩原生矿石的选别     新疆可可托海锂、铍、钽铌矿选矿厂     可可托海矿位于新疆维吾尔族自治区境内。系一花岗伟晶岩锂、铍、钽铌、铷铯多金属矿床。共有四条矿脉，其中以3号脉（目前开采矿脉）为最大。矿石含（TaNb）₂O₅0.015%   （Ta∶Nb＝1∶1）、BeO0.093％、Li₂O1.29％。钽铌矿物主要是锰钽矿、钽铌锰矿、细晶石。铍矿物主要是绿柱石。锂矿物主要是锂辉石。脉石主要是石英、长石。矿物粒晶：钽铌矿物最大为1～2毫米，一般为0.3～0.08毫米。绿柱石一般在0.2毫米以上。锂辉石一般是0.2毫米。     选矿厂设计规模750吨/日。分三个系统：1号系统处理铍矿石，日处理矿石400吨。2吨系统处理锂矿石，日处理矿石250吨。3号系统处理钽铌矿石，日处理矿石100吨。3号系统选矿流程如图1所示，采用两段磨矿的重－磁－浮流程。第一段棒磨，磨矿粒度－1毫米。第二段球磨，磨矿粒度－0.2毫米。磨矿产品用φ940毫米旋转螺旋溜槽（螺距500毫米，转速12～16转/分）粗选；旋转螺旋溜槽尾矿经过φ250毫米旋流器分级，旋流器溢流送2号系统浮锂。旋转螺旋溜槽精矿先经弱磁场磁选机除铁，然后分级摇床，摇床尾矿返回球磨机。摇床精矿给入双盘磁选机选出铁屑、钽铌精矿、钽铌中矿和非磁性物料（尾矿）四种产品。磁选钽铌中矿（钽铌－石榴石），采用浮游重选，分选出钽铌和石榴石，铁屑则需经过酸浸、过滤，滤渣即为钽铌精矿。选矿总指标：钽铌精矿品位（TaNb）₂O₅50%～60%，回收率62％。     伯尼克湖钽矿选矿厂     伯尼克湖矿（Bernic Lake Mine）位于加拿大马尼托巴（Manitoba）省伯尼克湖。系一大型锂、铷、铯、钽、铍伟晶岩矿床。共有九条矿带，其中钽矿带两条，锂矿带一条，目前开采的是钽矿带。矿石品位含Ta₂O₅0.13％，矿石中钽矿物主要有锡锰钽矿、重钽铁矿、钽锆矿、钽锡矿、铌钽锑矿、细晶石。是目前世界钽原料的主要生产基地。     选矿厂规模830吨/日，采用三段闭路破碎，一段闭路磨矿的重选－浮选流程。原矿（330毫米），经鄂式破碎机，标准圆锥破碎机，短头圆锥破碎机破碎至－9.5毫米，给入2.5毫米泰勒筛，筛上物料送入球磨机，球磨排矿与A.C.筛构成闭路。小于2.5毫米物料过210微米德里克（Derrick）三路给矿筛。大于210微料用7台φ600毫米双头螺旋选矿机粗选，一台螺旋选矿机精选。螺旋精矿用摇床精选，螺旋尾矿经300微米D.S.M筛，大于300微米物料返回球磨机。小于300微米物料送入φ150毫米二次脱泥旋流器。     小于210微米物料给入φ150微米初次脱泥旋流器脱除20微米以下细泥，旋流器底流用戴斯特三层吊挂式矿砂摇床粗选，用精选摇床精选，摇床中矿给入φ150毫米二次脱泥旋流器，旋流器溢流给入φ50毫米旋流器脱泥（－7微米），旋流器底流给到二次德里克筛、筛上物料（＋40微米）送给扫选螺旋回路，筛下物料（－40微米）给入浓缩机，浓缩机沉砂用烷基磺化琥珀酸盐作捕收剂，硅酸钠和草酸作调整剂，在pH2～3的条件下浮选钽矿物，浮选精矿用霍尔曼摇床――号横流皮带溜槽精选，摇床尾矿经过二次浮选，浮选精矿用二号横流皮带溜槽选出钽精矿。生产指标，钽精矿品位（Ta₂O₅）38.55％，回收率73％。流程加图1所示。 

图1  伯尼克湖钽矿选矿厂流程     尾矿用石灰和始凝剂进行处理，然后送尾矿场堆存。选厂设有一台Mintek矿浆载流分析仪和电子计算机，对七个作业的尾矿每五分钟同时测定一次Ta₂O₅含量，分析结果由电子计算机打字报出通知操作人员及时调整工艺参数，从而保证最佳生产条件。