铁-稀土-铌多金属矿石选矿(processing  of  iron  ore  with  rare  earth  and  niobium  minerals)

从铁一稀土铌多金属矿石中分离与富集铁精矿、稀土精矿和铌精矿的过程。选矿产品分别送冶炼厂提取铁、稀土和铌金属。

矿物与资源    铁-稀土-铌大型多金属共生矿床。赋存于中国内蒙占包头市境内的沉积变质热液交代形成的白云鄂博矿床中，已发现71种元素、142种矿物，其中最有意义的是铁、稀土和铌，稀土储量居世界第一位，铌仅次于巴西。有工业意义的铁矿物主要是磁铁矿、假象赤铁矿和赤铁矿；稀土矿物有18种，主要为氟碳铈矿和独居石，含量比为6：4～7：3，以轻稀土为主，∑Ce/∑Y比值为16～54之间；铌矿物有12种，主要为铌铁矿、钛铁金红石、黄绿石和易解石，铌矿物含钽极低，Nb/Ta比值在546～628之间；脉石矿物主要有萤石、钠辉石、钠闪石，其次为石英、长石、白云石、方解石、黑云母、金云母、重晶石和磷灰石。矿石性质十分复杂。矿物嵌布粒度(见矿物粒度)细小，一般铁矿物0.5～0.01rnm，稀土矿物0.07～0.005mm，铌矿物0.15～0.002mm。矿物间嵌布密切，浸染、包裹现象显著，属多金属极难选矿石。铁矿体平均含铁33.85％，REO5％～6％，Nb₂O₃0.1％～0.14％。根据磁铁矿、假象赤铁矿化的强度及矿石中全铁和氧化亚铁的比值，矿石可分为氧化矿石和原(磁铁)矿矿石，其成分见表。根据矿石结构构造，有用组分含量以及蚀变类型、矿石可划分为块状型、萤石型、钠辉石型、钠闪石型、白云石型和云母型铁、稀土、铌矿石等六大工业类型。

选矿工艺    中国包头钢铁稀土公司选矿厂1965年投产，年处理矿量1200万t。对铁一稀土一铌多金属矿的选矿，比较成熟的工艺流程有：处理中贫氧化铁矿石的弱磁选一强磁选浮选流程(图1)、还原焙烧弱磁选流程(图2)和处理原生磁铁矿石的弱磁选选铁流程(图3)。

弱磁选-强磁选-浮选流程    用以处理中贫氧化铁矿石。原矿磨细到0.074mm，然后以弱磁场磁选设备选出强磁性铁矿物，再以强磁场磁选机分选出假象赤铁矿和赤铁矿的强磁选铁精矿、富含稀土和铌矿物的强磁选中矿以及非磁性脉石和矿泥的强磁选尾矿。对含有有用矿物的产品，用浮选法分别精选加工，强磁选尾矿排入尾矿坝。弱磁选铁精矿和强磁选铁精矿混合用抑制剂水玻璃(Na₂SiO₃)、捕收剂SLM(氧化石蜡皂和烷基芳基磺酸盐混合物的组合药剂)，在矿浆浓度30％～40％、矿浆pH7～8的条件下，反浮选出萤石、稀土等易浮矿物，得到含TFe60％、F0.134％的合格铁精矿。铁反浮选作业回收率95％。强磁中矿用抑制剂水玻璃、稀土捕收剂羟肟酸盐、起泡剂J₁₀₂的组合药剂，在矿浆浓度为45％～50％、矿浆pH9～9.5条件下浮选稀土矿物，得到稀土精矿(含REO50％～61.26％，回收率13.8％)、稀土次精矿(含REO30％～35％，回收率5.19％)，两个稀土精矿总回收率为18.37％，稀土浮选作业回收率为72.95％。

还原焙烧-弱磁选流程   用以处理中贫氧化矿石。原矿石75～20mm块矿入50m³竖炉还原焙烧，焙烧矿的还原度(FeO/TFe)40％，加热及还原用纯高炉煤气，由于热值较低，20座竖炉焙烧矿能力下降为100万t。磨矿细度82％-0.074mm，经过弱磁选一次粗选、一次精选，1991年铁精矿含TFe59％，铁回收率72％，其中含F2.4％、P0.3％。

弱磁选选铁流程   用以处理原生磁铁矿石。原矿石磨矿细度为-0.074mm占85％，经弱磁选一次粗选、一次精选得到铁精矿，铁精矿的品位为TFe60％～62％，铁回收率72％；其中含氟0.8％～1.2％、磷0.15％～0.2％。为了生产低氟优质铁精矿，其中一个原生磁铁矿选矿系列的磨矿细度提高到94％-200mm，弱磁选铁精矿再进行反浮选处理，反浮选药剂和技术条件同中贫氧化矿。铁精矿品位63％～65％，铁回收率66％～68％；其中含氟0.37％～0.56％，磷0.05％～0.07％。

展望   继续研究红铁矿和含铁硅的盐矿物的有效选矿分离方法，进一步提高铁精矿品位，降低其F、P、Na₂O、K₂O含量，为高炉冶炼提供优质铁精矿；研究降低铁精矿中ThO₂含量，解决放射性污染问题；研究回收铌的选矿冶金新工艺，提高铌的综合回收利用程度；研究回收萤石、钪等。