黄绿石选厂设计

    尼奥贝克黄绿石选矿厂     尼奥贝克（Niobec）公司所属圣·霍诺雷铌矿位于加拿大魁北克省希库提米市东北11公里的圣·霍诺雷村。系一碳酸盐铌矿床。矿石含铌（Nb₂O₅）0.58％～0.66％。铌矿物主要是黄绿石、铌铁矿，粒晶小于0.2毫米。脉石矿物主要是方解石、白云母。该矿是世界铌原料主要生产基地之一。     选矿厂规模2085吨/日。采用两段磨矿的浮选流程（图1），整个工艺分脱泥，碳酸盐浮选，再脱泥，磁选，黄绿石浮选，黄铁矿浮选，黄绿石精矿浸出脱磷和浸出渣浮硫八个部分。矿石先经艾利斯·查默斯（A.C）圆锥破碎机破碎至－20毫米，给哈丁2.4×3.75米棒磨机磨至0.4毫米，给入第一个DSM弧开筛（筛孔0.4毫米），筛下物料给入第二个DSM弧形筛（0.2毫米），第一个和第二个筛的筛上物料经螺旋分级机送入3.2×3.8米球磨机，磨矿粒度95％－0.2毫米，与DSM弧形筛构成闭路。第二个DSM弧形筛筛下物料（－0.2毫米）送入一组φ254毫米克雷布斯旋流器，给矿浓度18％，压力为1.2～1.3公斤/厘米²。旋流器溢流给入另一组φ102毫米克雷布斯旋流器（压力为1.8公斤/厘米²），脱除－10微米细泥。两段旋流器均采用返回溢流循环的办法保持给矿的稳定。旋流器底流（浓度约55％），＋40微米物料送粗级别碳酸盐浮选回路处理。－40～＋10微米物料送细级别碳酸盐浮选回路处理。  

图1  尼奥贝克黄绿石选矿厂流程     碳酸盐浮选     用乳化脂肪酸作捕收剂，硅酸钠作黄绿石的抑制剂和软化剂，在自然pH约8的条件下浮出25％～30％的碳酸盐，其中损失的黄绿石占总量2％～5％。两个碳酸盐浮选段的尾矿经φ254毫米和φ100毫米两组旋流器脱除次生在－10微米细泥，并用优质饮用水代替硬水，使总的盐含量大大降低。旋流器沉砂经过两个串联的鼓形埃利兹（Eriez）磁选机选出磁铁矿。非磁性物料送黄绿石浮选段处理。     黄绿石浮选     非磁性物料用草酸、氟硅酸及乳化的脂肪二胺醋酸盐，在pH6.8～7.5的条件下浮选黄绿石。黄绿石粗精矿经过五次精选，添加草酸和氟硅酸调整矿浆pH值，一次至五次精选的pH依次为：5.5，4.5，3.5，3.0，2.7。每次精选富集比平均为1.9倍。获得精矿含Nb₂O₅45％～50％，还含有部份黄铁矿、碳酸盐、磷灰石等矿物，作业回收率一般为80％，需进行脱硫，脱磷后才能得到商品黄绿石精矿。     黄铁矿浮选     黄绿石浮选回路的泡沫产品加NaOH调整矿浆pH到11，加木薯淀粉抑制黄绿石，加戊基黄酸钾浮选黄铁矿，经过一次粗选，二次精选，可将95％的黄铁矿浮出。槽内产品（黄绿石精矿含硫小于0.1％）送浸出作业进一步处理。     浸出     黄铁矿浮选槽内产品给入3.657米浓缩机浓缩，浓缩机沉砂（浓度55％）送入1524×2438毫米浸出槽，加HCl（1.816千克/吨）进行浸出，使部份磷灰石溶解。浸出渣送入另一浓缩机脱除溶液，并加少量新鲜水洗涤。沉砂给到第二浸出作业的浸出槽内，加227克/吨HCl、pH0.5，经过两次连续浸出，可使磷的含量降到0.1％以下。浸出渣送第二段黄铁矿浮选工序。     浸出渣浮硫     浸出渣给入过滤机，滤饼送入搅拌槽调浆，加CuSO₄活化少量剩余的硫化物，加NaOH调整pH至10.5，加黄药（PAX）浮出硫化物。槽内产品（黄绿石最终精矿）含Nb₂O₅60％～62％、S0.1％、P₂O₅0.07%、SiO₂2.02％。此工艺处理碳酸盐黄绿石矿石是很有效的，已获得美国专利。     阿拉克萨水钡锶黄绿石矿选矿厂     阿拉克萨铌矿位于巴西阿拉沙（Araxa）市南米纳斯吉拉斯（Minas Gerais）境内。系一碳酸盐岩复合矿床。矿石主要由针铁矿、褐铁矿、磁铁矿、重晶石、独居石、钛铁矿、磷钡铝石、石英和水钡锶黄绿石（即钡黄绿石、含Nb₂O₅63.42％、Ta₂O₅0.15％、BaO16.51％）等矿物组成。原矿含Nb₂O₅2.5％～3％、Re₂O₃4.44%、ThO₂0.13%、TiO₂3.6%、ZrO₂0.2%。水钡锶黄绿石晶粒较细，一般不超过1毫米。该矿铌（Nb₂O₅）的储量占世界铌资源量的70％以上，是世界最大的铌资源基地。目前边界品位（Nb₂O₅）控制在2％左右。正在开采的是铌富集矿体，位于该结构的中心部分，由碳酸盐基岩深度风化和强烈的残余富集而成。选矿厂给矿品位（Nb₂O₅）为3％，采用选－冶联合联程，产出氧化铌和铌铁。整个工艺为选矿、浸出和铌冶炼三部份组成。     选矿     选矿厂规模为3500吨/日，年产黄绿石精矿42000吨。选矿设备流程如图2所示。矿石先经过50毫米的2.1×4.2米Faco（A.C.）型振动筛，筛上物料（大于50毫米，其产率不到给矿的10％）给到黑增曼（Hazemag）冲击式破碎机，破碎到－50毫米，与振动筛筛下物料（小于50毫米）合并给入球磨机，磨到95％－150目（0.104毫米），球磨机与φ508毫米旋流器构成闭路。旋流器溢流用双筒弱磁选机选出磁铁矿。非磁性产品送入脱泥工段。由于矿泥对黄绿石浮选影响较大，而大部份铌又是富集于37～5微米粒级中，因此有效地脱除－5微米细泥对浮选作业是十分重要的。故采用三段旋流器脱泥，每一脱泥段都带有再脱泥作业。第一段脱泥用一组φ381毫米旋流器，旋流器底流给入擦洗机经过擦洗后用另一组φ102毫米旋流器进行第二段脱泥，第二段脱泥和第一段脱泥一样经过擦洗和再脱泥。φ381毫米再脱泥旋流器底流和φ102毫米旋流器底流就是主浮选回路粗选槽的给矿。φ102毫米旋流器溢流送入第三段旋流器（φ25毫米）进行脱泥和再脱泥，但不需再经过擦洗，φ25毫米旋流器底流即是细粒浮选回路粗选槽的给矿。  

图2  阿拉克萨钡黄绿石选矿厂设备流程     黄绿石浮选用胺类阳离子捕收剂，一种润湿剂和氟硅酸钠调浆15分钟，氟硅酸钠作黄绿石活化剂，加入盐酸控制pH2.5～3.5，对主浮选回路粗选槽给矿进行一次粗选，四次精选。对细粒浮选粗选槽给矿进行一次粗选，一次精选。获得浮选总精矿Nb₂O₅55%～60%，P0.3%～0.8%，S0.02%～0.2%，Pb0.1%～0.2%，Fe₂O₃2%～8%，SiO₂0.1%～0.5%，ThO₂2%～3%，U₃O₈0.05%～0.1%，BaO15%～18%，CaO0%～0.2%,选矿回收率约70％。由于磷、硫、铅含量较高，需送浸出厂进一步处理。     浸出     浸出厂采用添加氯化钙高温焙烧使氯化铅挥发，钙取代水钡锶黄绿石晶格中的钡，生成氯化钡，然后用盐酸清洗以溶解磷和硫。浸出流程如图3。浮选精矿先经过过滤，滤饼与25％氯化钙、5％石灰混匀，在回转窑中以800～900℃温度进行焙烧。焙烧过的物料经冷却后，用5％的盐酸以50％的固体浓度进行浸出、过滤，这一步分两段进行。浸渣用水洗涤，浓度为50％，经过滤、干燥，获得的浸出精矿含Nb₂O₅59％～65％、P0.05％～0.1％、S0.01％～0.05％、Pb0.01％～0.05％、Fe₂O₃2％～8％、SiO₂0.1％～0.5％、ThO₂2％～3％、U₃O₈0.05％～0.1％、BaO1%～3%、CaO15%～20%。 

图3  阿拉沙水钡锶黄绿石浸出厂流程     在焙烧中排出的PbCl₂和HCl，通过冷却塔、文丘里管和回收塔回收。捕集的全部气体粉尘送入一台13.72米浓缩机，浓缩机沉砂给入过滤机，滤饼返回到流程起点；而含有盐酸和氯化铅的溢流和浸出厂全部废水，经过石灰乳处理后送入尾矿池。     铌冶炼     铌冶炼分铌铁生产和氧化铌生产两部分。     铌铁生产：采用间歇铝热还原工艺。炉料配比按黄绿石浸出精矿占61.54％，氧化铁占13.68％、铝粉20.51％、萤石2.56％、石为1.71％。每批炉料先在旋转混料器中混合90分钟，然后装入内衬镁砂的钢筒反应器中，反应器直径3.7米，高1.8米，放在圆型的凹坑上面，凹坑用石灰和萤石作内衬，预先在硅砂床中制备好。反应器外层底部用砂堤密封，反应物料装好后，上面放上氯酸钾和铝粉，用火点燃，反应自动进行15分钟，反应温度最高可达2400℃，反应完后冷却16小时，把渣除去，底部铌铁再冷却几小时后取出，在空气中放置12小时，然后用鄂式破碎机破碎到小于100毫米，贮藏于1000千克钢容器中。还原后炉渣成分是：Al₂O₃48%，CaO25％、TiO₂4％、BaO2％、Re₂O₃4％、Nb₂O₅痕量、ThO₂2%、U₃O₈0.05%。     氧化铌的生产：1979年建成一座生产氧化铌的工厂，1981年该公司研军究出一种方法（方法未见报导）建成一座生产光学和电子学用的高纯氧化铌工厂，1982年开始建设超纯晶体氧化铌的试验厂，同时用工业氧化铌生产高纯铌铁和镍铌。