包钢尾矿稀土综合回收选矿工艺研究 矿物加工工程专业毕业设计 毕业论文Word格式.docx

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Keywords:

BaotouSteelRareEarthRecoveryFlotation

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1稀土的概况

稀土金属（RareEarthMetals）又称稀土元素（RareEarth），简称稀土（RE或R）。

由元素周期表中第六周期的镧系元素镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）以及与镧系元素密切相关的第四周期中钪（Sc四周期_____________________________________________________________________________________________________________________________）、第五周期中钇（Y）共17个元素组成[3]，它们均属

B族。

稀土一词是历史遗留下来的名词。

1894年由芬兰化学家约翰·

加得林在瑞典发现,由于貌似土族氧化物，故取名稀土元素。

已发现的稀土矿物约有250种，具有工业价值的稀土矿物有50-60种，但目前具有开采价值的只有10种左右。

通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土，把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇称为重稀土或钇组稀土。

稀土元素在地壳中主要有三种赋存状态：

矿物状态，稀土元素参加矿物晶格，例如独居石、氟碳铈矿、磷钇矿、硅铍钇矿、褐廉石、铈硅石、褐钇钽矿等。

类质同象或固体分散相状态，稀土元素分散于许多造岩矿物和其他矿物中，如含稀土萤石、磷灰石等。

离子状态，稀土元素以高分子状态吸附于高岭石等粘土矿物的表面，风化壳稀土矿就属于这种类型。

呈矿物状态存在的稀土元素多用物理方法回收，呈离子状态的稀土元素多用化学方法回收。

稀土的应用前景非常广阔，被称为工业“味精”。

由于其独特的4f亚层电子结构，因而具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著的功能是大幅度提高其他产品的质量和性能。

稀土在荧光、磁性、激光、光纤通信、贮氢能源、超导等材料领域有着不可替代的作用。

因此，稀土是发展高新技术的关键因素和国防工业的重要原材料，是关系国家安全和发展的最重要战略资源之一。

美国和日本等发达国家均将除钷Pm以外的16种化学元素列为“21世纪战略元素”。

1.1.2白云鄂博稀土矿

白云鄂博是氟碳铈矿-独居石混合稀土矿，矿床系沉积变质热液交代，是世界上罕见的以铁、稀土、铌为主的大型多金属共生的矿床。

矿石类型多，多种矿物间共生关系密切，嵌布粒度细，呈“贫、杂、多、细”四大特征。

矿石中90%以上呈独立矿物形式存在，其余的分散于铁矿物和萤石中。

氟碳铈矿与独居石的量比为1.50~2.33[16]。

氟碳铈矿（Bastnaesite）化学成分（Ce,La）CO3F，是以轻稀土元素为主的氟、碳酸盐矿物，铈和镧占总量的70%—90%。

包钢选矿厂尾矿中的有用矿物除稀土外，还有磁铁矿、赤铁矿、铌矿物和萤石等。

主要脉石矿物为钠辉石，钠闪石，黑云母、方解石、白云石、重晶石等[3]。

稀土矿物的可浮性与含Ca、Ba的萤石、方解石、磷灰石相近，磁性与赤铁矿、钠辉石相近，而密度则与铁矿物、重晶石相近。

因而，分离回收稀土矿物的难度极大[16]。

1.2国内外现状

1.2.1国内外稀土资源的分布现状

我国是世界公认的稀土大国，中国稀土产业在世界上占有资源储量、稀土产量、稀土销售量和稀土用量四个第一。

是世界上惟一的可以大量供应各种不同品种不同品级稀土产品的国家，在世界稀土市场上具有支配和主导地位。

我国稀土资源成矿条件十分有利、矿床类型齐全、分布面广而又相对集中[1]。

全国稀土资源总量98%分布在内蒙古，江西，广东，四川，山东等地区,形成“北、南、东、西”的分布格局,并具有“北轻南重”的分布特点。

其中，具有代表性的稀土矿山主要有：

白云鄂博氟碳铈矿-独居石混合稀土矿，四川凉山和山东微山单一氟碳铈稀土矿，以及风化壳淋积型稀土矿。

表1.1全国稀土资源已探明储量、工业储量、远景储量（单位/万吨）

地区

探明储量

工业储量

远景储量

内蒙古白云鄂博

10600

4350

>

13500

南方七省（区）

840

150

5000

四川凉山

240

500

山东微山

1270

400

1300

其他

220

总计

13170

5200

21000

世界稀土资源拥有国除中国外，还有俄罗斯、巴西、美国、澳大利亚、印度、越南等。

表1.2世界稀土储量（单位/万吨）

Table1.2:

Internationalrareearthreverses（unit/thousandtons）

国家

储量

百分比/%

储量基础

美国

5500

12.3

6500

13.5

澳大利亚

680

1.5

750

1.6

巴西

20

0.1

73

0.2

加拿大

16.4

0.4

200

印度

1800

4.0

1900

马来西亚

30

35

泰国

1

0.01

11

中国

36000

80.00

75.0

前苏联

450

1.0

480

其他国家

174

1700

3.6

世界总计

45000

48000

国外主要的稀土矿山有美国的芒廷帕司稀土矿、贝诺杰稀土矿、加拿大的托尔湖和霍益达斯湖稀土矿、澳大利亚的韦尔德山稀土矿和诺兰稀土矿。

值得注意的是澳大利亚、印度、南非等国，在未来五年内，将克服技术障碍，生产高附加值的单一稀土产品。

所以，从长远考虑，我国除应加强探矿工作外，更应夺取稀土科研生产高科技领域的主导地位，才能在竞争中立于不败之地[11]。

1.2.2提取稀土的选矿工艺现状

根据稀土资源的类型，将世界稀土分为2类6种（即内生矿床3种，外生矿床3种）[9]。

下面从内生、外生矿床这两个方面，就选矿工艺进行介绍。

一、内生稀土矿选矿：

白云鄂博矿

白云鄂博是世界上罕见的氟碳铈矿-独居石混合稀土矿，选矿待要解决的问题是稀土矿物与铁矿物、铌矿物、硅酸盐矿物以及含钙、钡等矿物的有效分离，采用的主要方法是浮选工艺[3]。

（1）还原焙烧磁选-浮选-重选工艺还原焙烧磁选出铁精矿，其尾矿经浮选萤石后进行重选，重选用新研制成功的刻槽床面矿泥摇床，可获得w（REO）=48%的稀土精矿。

（2）弱磁选-半优先半混合浮选-重选工艺鉴于还原焙烧磁选基建设备投资大，在包钢选矿生产中将弱磁尾矿进行半优先半混合浮选，混合浮选泡沫进入摇床重选，只能得到w（REO）=30%的稀土精矿。

用脂肪酸作捕收剂浮选效果不佳。

（3）弱磁选-半优先半混合浮选-重选-浮选工艺重选稀土精矿品位30%，用水玻璃、H205、J102组合药剂，在矿浆PH=9~9.5时，浮选稀土矿物，得到w（REO）=60%左右，浮选作业回收率74%的高品位稀土精矿，浮选效果显著。

（4）也%____________________________________________________________________________________________________________________________弱磁选-强磁选-浮选工艺，首先矿石进行弱磁选选出磁铁矿，然后进入强磁精选去除赤铁矿，最后采用H205（邻羟基萘羟肟酸）、水玻璃、J102（起泡剂）、碳酸钠组合药剂，在弱碱性矿浆中浮选稀土矿物，得到高品位的稀土。

与包头稀土矿属同一类型的美国芒廷帕司稀土矿，其矿床为碳酸盐矿体，但是其矿石组成简单，嵌布粒度粗。

经磨碎至100目，旋流器分级溢流用碳酸钠调整到pH=9，在磺化木素铵盐作抑制剂，N-80油酸为捕收剂和氟硅酸盐类调整剂的作用下，加温浮选得浮选精矿。

其主要指标为：

原矿品位6~11%