發(fā)布時(shí)間：2020-08-25 20:52

【摘要】：本論文針對目前包頭弱磁尾礦中稀土資源不能有效回收從而造成大量稀土資源浪費(fèi)的問題進(jìn)行了詳細(xì)的研究,由此提出了“浮選-鈣化焙燒-浮選”的綠色環(huán)保的選冶聯(lián)合新工藝流程。首先通過對尾礦選礦工藝學(xué)的研究得出用浮選法能夠有效回收尾礦中稀土的結(jié)論,然后通過對尾礦中脈石礦物的選礦工藝學(xué)特性以及稀土元素的結(jié)構(gòu)化學(xué)理論和地球化學(xué)上對元素的分類理論入手,選擇具有代表性的羥肟酸類捕收劑(H205)為稀土礦物捕收劑,并對稀土礦的浮選機(jī)理做了系統(tǒng)研究。隨后對弱磁尾礦中的稀土礦物做了浮選工藝研究,得到了稀土含量在50%(以REO計(jì))以上的標(biāo)準(zhǔn)稀土精礦。再從浮選得到的稀土精礦入手,對所得精礦的鈣化焙燒分解機(jī)理和分解工藝做了簡單的研究。最后對焙燒生成的三種人造礦物的浮選分離做了大量的理論研究。運(yùn)用礦相解離分析儀(MLA)、光學(xué)顯微鏡、礦相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射分析(XRD)、激光粒度測試、X射線熒光分析等現(xiàn)代分析測試技術(shù),系統(tǒng)研究了包頭弱磁尾礦的選礦工藝學(xué)特征。結(jié)果表明:弱磁尾礦中可供回收的主要元素是RE、Fe、Ca、Ba、F、P、Nb、Sc、Th等。尾礦中主要回收利用的目標(biāo)元素RE(以REO計(jì))品位達(dá)到了 9.60%,可以作為重要的回收稀土的礦物原料。尾礦中主要礦相組成為獨(dú)居石、氟碳鈰礦、螢石、赤鐵礦、重晶石、磷灰石、鈉閃石、鈉輝石、白云石、方解石、石英等。該礦粒度小于74μm占90%以上,無需磨礦工藝,符合選礦工藝學(xué)上對粒度的要求。該礦中稀土礦物、螢石等主要礦物大部分都以單體解離的形式存在,稀土的單體解離度為87.28%。最后對弱磁尾礦中主要礦物的選礦學(xué)特性分析得出:用浮選藥劑調(diào)節(jié)稀土礦物與螢石、重晶石、鈉閃石和鈉輝石等脈石礦物的可浮性,可將弱磁尾礦中的稀土礦物浮選出來。根據(jù)稀土元素的結(jié)構(gòu)化學(xué)理論和地球化學(xué)上對元素的分類理論,分析得出稀土礦物是親氧元素類的礦物,而含有配位氧元素的有機(jī)化合物是稀土礦物最良好的捕收劑,因此選擇具有代表性的羥肟酸類捕收劑(H205)對稀土礦的浮選機(jī)理做了系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表明,H205對稀土礦物具有良好的捕收性能,在pH=8～9的范圍內(nèi)均具有較好的可浮性,在pH約為9附近時(shí)稀土礦物的可浮性最佳。通過浮選溶液化學(xué)分析、動電位分析和紅外光譜分析技術(shù)等得出,H205解離出來的羥肟酸陰離子會和礦物表面的稀土離子發(fā)生化學(xué)吸附反應(yīng),生成穩(wěn)定的5原子環(huán)絡(luò)合物,從而使稀土礦物疏水上浮。以性能更強(qiáng)的P8(此捕收劑中起捕收稀土作用的藥劑主要是H205)為浮選稀土礦的捕收劑,以水玻璃為調(diào)整劑,松醇油為起泡劑,進(jìn)行了稀土粗選條件實(shí)驗(yàn)。最后得到浮選的最佳條件是:礦漿濃度為30%、捕收劑用量為2.4kg/t、抑制劑用量為5.6kg/t、浮選溫度為65℃、pH為8-9、起泡劑用量為0.36kg/t、浮選機(jī)通氣量為200 L/h、抑制劑攪拌時(shí)間為6分鐘、捕收劑攪拌時(shí)間為3分鐘、起泡劑攪拌時(shí)間為3分鐘、浮選刮泡時(shí)間為5分鐘。在粗選條件實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用一次粗選、三次精選、一次掃選的開路實(shí)驗(yàn)和閉路流程實(shí)驗(yàn),最終得到REO品位為50.3%,回收率為78.6%的合格稀土精礦和品位為2.8%,回收率為21.4%的稀土尾礦。采用熱分析技術(shù)(TG-DTA)和XRD分析方法研究了 Ca(OH)2-NaOH焙燒分解浮選稀土精礦的反應(yīng)過程。結(jié)果表明:添加Ca(OH)2-NaOH后,稀土精礦的分解過程分為兩個(gè)階段,第一階段在350～500℃區(qū)間主要是氟碳鈰礦的分解,稀土生成氧化物,氟以氟化鈣的形式固定于焙燒產(chǎn)物中;第二階段在500～650℃區(qū)間主要是Ca(OH)2、CaF2、NaOH分解獨(dú)居石,生成稀土氧化物及氟磷酸鈣。對Ca(OH)2加入量、NaOH加入量、焙燒溫度和焙燒時(shí)間四個(gè)因素對稀土精礦分解的影響進(jìn)行了研究,獲得了優(yōu)化工藝條件為:焙燒溫度為630℃,氫氧化鈣加入量為30%,氫氧化鈉加入量為20%和焙燒時(shí)間30min。此條件下,稀土精礦的分解率達(dá)到97.7%。對浮選精礦鈣化焙燒后的人造礦物進(jìn)行了 XRD,SEM-EDS和激光粒度分析。結(jié)果表明,鈣化焙燒浮選精礦主要生成稀土氧化物,氟化鈣和氟磷酸鈣等三種人造礦物,焙燒后的人造礦物粒度相比焙燒前的精礦基本上沒有變化。用浮選藥劑調(diào)節(jié)稀土氧化物與氟化鈣、氟磷酸鈣等的可浮性,有可能將焙燒精礦中的這三種人造礦物分選出來。浮選精礦鈣化焙燒分解生成了 REO(稀土氧化物)、CaF2(人造螢石)和Ca5F(P04)3(人造氟磷灰石)等三種主要人造礦物。為了便于研究,并為這三種人造礦物的浮選分離提供科學(xué)的理論依據(jù),本文模擬合成了這三種人造單礦物,然后通過大量的浮選試驗(yàn),分別研究了三種人造礦物在兩種捕收劑油酸鈉和苯乙烯膦酸(SPA,其化學(xué)式為C8H7PO(OH)2)浮選體系下的可浮性,并考查了無機(jī)調(diào)整劑水玻璃、磷酸三鈉和焦磷酸鈉,有機(jī)小分子調(diào)整劑乳酸、酒石酸和檸檬酸及有機(jī)高分子化合物玉米淀粉、羧甲基淀粉鈉和叔氨基陽離子醚化淀粉等調(diào)整劑對三種人造礦物可浮性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,三種人造礦物在油酸鈉為捕收劑時(shí)都有相似的可浮性,在pH=8～9時(shí)的可浮性最佳,其回收率都在90%以上。而在SPA浮選體系中,在整個(gè)浮選pH范圍內(nèi),CaF2和Ca5F(P04)3基本不上浮,其最大回收率只有20%,但REO在pH=5左右時(shí)具有良好的可浮性,其回收率可以達(dá)到90%以上。在本文選擇的具有代表性的三類抑制劑中,只有焦磷酸鈉和檸檬酸對這三種人造礦物有較強(qiáng)的抑制作用。在單礦物浮選條件實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對模擬焙燒混合礦物進(jìn)行了浮選分離實(shí)驗(yàn),其結(jié)果與單礦物浮選規(guī)律基本一致。通過浮選溶液化學(xué)、表面動電位測試、紅外光譜以及X射線光電子能譜(XPS)分析等現(xiàn)代分析測試技術(shù)對捕收劑、有機(jī)抑制劑和無機(jī)抑制劑等作用后的三種人造礦物的浮選機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:在油酸鈉浮選體系中,油酸鈉的捕收作用主要是通過在人造礦物表面形成油酸鹽沉淀而使礦物疏水易浮的,人造礦物與油酸鈉發(fā)生了化學(xué)吸附。在SPA浮選體系中,當(dāng)2.0pH7.0時(shí),C8H7PO(OH)(O-)占優(yōu)勢,而此時(shí)REO表面帶正電荷,會和SPA離子發(fā)生靜電的物理吸附作用。pH7.0時(shí),C8H7PO32-占優(yōu)勢,而此時(shí)REO表面帶負(fù)電荷,由于要克服它們之間的靜電排斥作用,而導(dǎo)致REO與SPA離子不會發(fā)生吸附作用。在抑制劑體系中,焦磷酸鈉在溶液中與人造礦物表面的金屬離子發(fā)生化學(xué)吸附而形成親永的螯合物導(dǎo)致礦物受到抑制。檸檬酸在溶液中與人造礦物表面的金屬離子發(fā)生化學(xué)吸附而形成親水的螯合物導(dǎo)致礦物受到抑制。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF845
【圖文】：

賦存狀態(tài)以及礦相組成和含量做詳細(xì)的研究。逡逑３．２．１包頭弱磁尾礦的ＸＲＤ分析逡逑對包頭弱磁尾礦進(jìn)行ＸＲＤ分析，結(jié)果如圖３．１所示。結(jié)果顯示礦物主要由逡逑螢石、赤鐵礦、氟碳鈰礦、鈉輝石、鈉閃石、獨(dú)居石、石英石、重晶石等組成。逡逑而磷灰石、磁鐵礦、方解石、白云石、黃鐵礦等含量相對較少，所以在ＸＲＤ圖逡逑譜中沒有明顯的衍射峰出現(xiàn)。其中，l#碳鈰礦和獨(dú)居石為主要回收的稀土礦物，逡逑螢石、赤鐵礦、鈉輝石、鈉閃石、石英石、重晶石等為主要的脈石礦物。逡逑１８－邐□邐0邋ＣａＦ，邋■ＢａＳＯ哢▲Ｆｅ２0；逡逑１６＿邐＊Ｓｉ0：邋？ＲＥ（ＣＯ＞）Ｆ逡逑０「邐似也辦邋ＮａＦｅＳｉ：０６逡逑＿邋Ｍ邋－邐ａ邋ｓＮａＦｅ．ＳｉｔＯ，０＿，＇５Ｈ，Ｏ逡逑＾邋１２－逡逑ｏ逡逑３邋１０邋－逡逑ｆ邋８邋：；；逡逑２邋？邋%煎義希掊澹叮澹у�？辶x

本文編號：2804188