牦牛坪稀土礦磁選預(yù)富集技術(shù)工業(yè)化研究

邱雪明，王成行，胡 真，邱顯揚(yáng)，李漢文

（1. 四川江銅稀土有限公司，四川 涼山彝族自治州 615000；2.廣東省資源綜合利用研究所，廣東 廣州 510650；3.稀有金屬分離與綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510650）

1 引言

稀土是我國24種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源之一，被譽(yù)為“新材料之母”，廣泛應(yīng)用于光學(xué)、電子信息、新能源、核工業(yè)和航空航天等高新尖端科技領(lǐng)域［1］。我國是稀土資源大國，目前已探明的儲(chǔ)量占全球總儲(chǔ)量23%［2-3］。長期以來，我國稀土產(chǎn)量和出口量雄踞世界第一［4］，但亂采濫挖現(xiàn)象也尤為突出。為此，近年我國相繼頒布了多項(xiàng)法規(guī)進(jìn)行資源整合，推動(dòng)綠色環(huán)保新工藝開發(fā)，淘汰落后技術(shù)與產(chǎn)能，為稀土資源的可持續(xù)發(fā)展和綠色礦山建設(shè)提供保障［5］。

四川牦牛坪稀土礦屬典型的北方輕稀土礦，是國內(nèi)僅次于白云鄂博礦的第二大輕稀土礦床，REO保有資源儲(chǔ)量317萬t，同時(shí)伴生有重晶石、螢石、鉬礦等，綜合利用價(jià)值很大［6-7］。2008年，江銅集團(tuán)公司取得牦牛坪稀土礦的采礦權(quán)，隨即開展該礦的資源綜合開發(fā)項(xiàng)目。2011年，廣州有色金屬研究院完成了稀土礦的選礦小型試驗(yàn)和現(xiàn)場半工業(yè)分流試驗(yàn)，經(jīng)專家論證確定采用“濕式強(qiáng)磁富集-重選粗粒稀土-浮選細(xì)粒稀土”新工藝［8-9］進(jìn)行選礦廠設(shè)計(jì)與施工。2016年，4200t/d規(guī)模的新選礦廠建成后，逐步開展了試生產(chǎn)和工業(yè)試驗(yàn)。

本文針對(duì)濕式強(qiáng)磁選預(yù)富集技術(shù)，在新建選廠工業(yè)化實(shí)施過程中流程考查獲取技術(shù)指標(biāo)，結(jié)合以往小型試驗(yàn)和半工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比和歸納總結(jié)，剖析內(nèi)在富集規(guī)律，旨在評(píng)價(jià)預(yù)富集技術(shù)的工業(yè)化實(shí)施效果，也對(duì)后期大規(guī)模生產(chǎn)實(shí)踐提供技術(shù)指導(dǎo)，便于生產(chǎn)管理。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 選礦工藝流程

新建4200t/d規(guī)模選礦廠碎礦-磨礦-磁選段采用“原礦破碎-半自磨-直線篩分-弱磁選-強(qiáng)磁選”工藝，見圖1。其中，從直線振動(dòng)篩開始礦漿分為兩個(gè)系列，篩下合格物料先經(jīng)過永磁筒式磁選機(jī)進(jìn)行弱磁選，再經(jīng)過高梯度濕式強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行一次粗選和一次掃選作業(yè)，粗選精礦和掃選精礦合并為強(qiáng)磁精礦進(jìn)入后續(xù)稀土重選作業(yè)。選礦廠磁選段現(xiàn)場見圖2。

圖1 牦牛坪4200t/d選礦廠碎礦-磨礦-磁選段工藝流程

圖2 牦牛坪4200t/d選礦廠磁選段現(xiàn)場圖

2.2 磁選段設(shè)備技術(shù)參數(shù)

磁選段使用的弱磁選機(jī)和高梯度濕式強(qiáng)磁選機(jī)的設(shè)備型號(hào)及工作技術(shù)參數(shù)分別見表1和表2。

表1 弱磁選機(jī)工作參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表2 強(qiáng)磁選機(jī)工作參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2.3 結(jié)果與分析

選礦廠自2016年試生產(chǎn)以來，經(jīng)過幾個(gè)階段的不斷調(diào)試，磨礦分級(jí)和磁選段調(diào)試逐步穩(wěn)定。為了考查磁選段稀土礦物的預(yù)富集效果，在生產(chǎn)穩(wěn)定的情況下，分時(shí)段進(jìn)行了流程考查。取樣期間，原礦的處理量為175 t/h～190 t/h，磁選給礦的礦漿濃度為30%～33%，礦石粒度為-1.0mm，REO入選品位為1.52%～2.32%。為了分析預(yù)富集效果，將工業(yè)試驗(yàn)取得的指標(biāo)與小型試驗(yàn)、半工業(yè)分流試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行比較，見表3。將入選REO品位分為低（1.51%～1.61%）、平均（2.04%～2.87%）和高品位（4.36%～4.60%）三個(gè)等級(jí)，以更加清晰地分析強(qiáng)磁選入選品位高低與獲得精礦回收率、選礦富集比指標(biāo)的內(nèi)在關(guān)系，結(jié)果見圖3至圖6。對(duì)2017年4月27日工業(yè)試驗(yàn)流程考查中獲取的強(qiáng)磁給礦、強(qiáng)磁精礦和強(qiáng)磁尾礦分別進(jìn)行了篩水析，計(jì)算出REO粒級(jí)回收率表征預(yù)富集效果優(yōu)劣，結(jié)果見圖7。

圖3 低品位礦石的強(qiáng)磁選預(yù)富集指標(biāo)結(jié)果

圖4 平均品位礦石的強(qiáng)磁選預(yù)富集指標(biāo)結(jié)果

圖5 高品位礦石的強(qiáng)磁選預(yù)富集指標(biāo)結(jié)果

圖6 不同入選品位礦石的強(qiáng)磁選富集比結(jié)果

圖7 強(qiáng)磁選REO粒級(jí)回收率分析結(jié)果

表3 各試驗(yàn)階段礦石的強(qiáng)磁選試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

圖3、圖4和圖5中結(jié)果顯示，強(qiáng)磁選分別處理REO 1.51%～1.61%低品位礦、2.04%～2.87%平均品位礦和4.36%～4.60%高品位礦后，強(qiáng)磁精礦中REO平均回收率分別為86.89%、90.12%和94.01%；REO選礦富集比平均值4.35、2.97和3.09。數(shù)據(jù)表明強(qiáng)磁選預(yù)富集效果顯著，且強(qiáng)磁選的回收率隨著入選品位的提高有上升的趨勢。雖然在處理低品位礦石時(shí)REO回收率未達(dá)到90%，但尾礦中REO品位已降低至約0.25%，選礦富集比高達(dá)4.35，表明低品位入選物料的REO預(yù)富集指標(biāo)已優(yōu)良。圖7中數(shù)據(jù)顯示，-1.0+0.043mm粒級(jí)物料的強(qiáng)磁選REO回收率整體大于92%，表明粗粒級(jí)的強(qiáng)磁選效果優(yōu)良；而-0.043mm粒級(jí)的強(qiáng)磁選REO粒級(jí)回收率偏低，A系列和B系列的粒級(jí)回收率分別為58.19%和50.48%，表明REO主要損失在細(xì)粒級(jí)中，此值與高梯度強(qiáng)磁選機(jī)對(duì)細(xì)粒級(jí)分選的磁選性能相吻合，也說明強(qiáng)磁選的入選粒級(jí)是影響稀土總回收率的主要關(guān)鍵因素。若原礦中粉礦多、細(xì)粒級(jí)比例高且REO分布率高，強(qiáng)磁選的稀土回收率則會(huì)受到一定程度的影響。因此，在后續(xù)工業(yè)實(shí)踐中，選礦廠需密切關(guān)注半自磨-分級(jí)后的礦石粒級(jí)組成分布。

綜合分析流程考查的數(shù)據(jù)結(jié)果，表明牦牛坪稀土礦采用濕式強(qiáng)磁選預(yù)富集的技術(shù)是科學(xué)合理的，而且取得了很好的工業(yè)化指標(biāo)，不同品位下的稀土選礦富集比對(duì)生產(chǎn)具有很好的實(shí)際指導(dǎo)意義。然而，強(qiáng)磁選的分選效果也會(huì)受到礦石性質(zhì)變化、磨礦分級(jí)和弱磁選效果的直接影響，其中弱磁選效果需引起特別關(guān)注。由于牦牛坪稀土礦中磁鐵礦等鐵礦物含量極低，原設(shè)計(jì)流程中強(qiáng)磁選前增加弱磁選目的主要為工業(yè)化過程中除去極少量的強(qiáng)磁性鐵礦物，避免其長期累積堵塞強(qiáng)磁選機(jī)，給生產(chǎn)帶來不必要的問題。根據(jù)現(xiàn)生產(chǎn)情況，弱磁選分選出的精礦基本全部是半自磨的鐵質(zhì)鋼球磨損后的鐵粉，該物質(zhì)的磁性很強(qiáng)，易團(tuán)聚難卸料。若弱磁選效果不理想，鐵粉會(huì)進(jìn)入強(qiáng)磁選機(jī)中，長期累積后堵塞磁介質(zhì)，降低強(qiáng)磁選預(yù)富集的指標(biāo)。所以，在生產(chǎn)過程中，需繼續(xù)加強(qiáng)弱磁選的過程管理，盡可能地減少對(duì)強(qiáng)磁選機(jī)分選不利的因素，以充分發(fā)揮其預(yù)富集的效果。

3 結(jié)語

（1）針對(duì)牦牛坪稀土礦REO高低不同的各品級(jí)礦石，采用濕式強(qiáng)磁選預(yù)富集技術(shù)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，均可得到較高且穩(wěn)定的選礦富集比，回收率指標(biāo)高，表明強(qiáng)磁選預(yù)富集技術(shù)是科學(xué)合理的，礦石適應(yīng)性也較強(qiáng)。

（2）通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析顯示，在礦石REO入選品位為1.51%～1.61%和2.04%～2.87%時(shí)，REO平均回收率分別為86.89%和90.12%，強(qiáng)磁選預(yù)富集選礦富集比分別為4.35和2.97，該富集規(guī)律對(duì)生產(chǎn)指標(biāo)的控制和管理具有實(shí)際意義。

（3）在后續(xù)的實(shí)際生產(chǎn)中，除礦石性質(zhì)之外，半自磨與分級(jí)和弱磁選作業(yè)效果的優(yōu)劣也會(huì)直接影響到濕式強(qiáng)磁選效果。因此，選礦廠需繼續(xù)加強(qiáng)前段作業(yè)工藝因素的控制與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)累積，也給新建選礦廠全面達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)提供基礎(chǔ)和借鑒。