一种从稀有金属矿石中富集钽铌、稀土元素、铁和磷的方法

摘要

一种从稀有金属矿石中富集钽铌、稀土元素、铁和磷的方法。特征是按重量比，矿石∶还原剂∶石灰石为100∶2～30∶1～15，混合均匀，在焙烧温度1300～1500℃下，焙烧0.5～8小时；焙烧后，破碎焙烧物至-0.043～-4.0mm，在磁场强度为200～10000奥斯特下磁选，分别得到稀有金属富集物和铁磷富集物。本发明的方法适用于含铌、钛和稀土元素等稀有金属的纤磷钙铝石和胶状褐铁矿中的铁磷与稀有金属钽、铌、稀土元素的富集。

说明书

技术领域

本发明涉及一种从稀有金属矿石中富集钽铌、稀土元素、铁和磷的方法。

背景技术

澳大利亚某矿中含TiO₂ 5～8％，Fe 20～40％，Nb₂O₅ 1.5～3％，REO(稀土元素氧化物)2～3％，Ta₂O₅ 0.05～0.08％，P₂O₅ 5～18％。该矿主要由纤磷钙铝石、褐铁矿、铌铁矿、铌铁金红石、钛铁矿、磁铁矿、钛赤铁矿、石英、长石等矿物组成，含钛、钽、铌、稀土元素和锆等稀有金属，同时有大量的磷、铁、铝等资源，属多金属矿床。

《铌与钽》(А.В.ЕЛЮТИН等著，中南工业大学出版社，P38～P43，)概括了目前国内外对钽、铌矿物的富集方法，主要采用重力法选矿及重力浮选法和浮选法，还有化学法。《稀土》(徐光宪著，冶金工业出版社，P263～P280)概括了目前国内外稀土元素矿物的富集方法，主要采用浮选法并辅以重选、磁选等多种组合工艺。澳大利亚某矿中的矿石具强烈风化蚀变特征，大量的风化蚀变产物----泥化的纤磷钙铝石和胶状褐铁矿包裹了大部分的铌、钛和稀土元素等稀有金属矿物，且嵌布粒度极细，难以采用选矿方法进行分选、富集钽、铌、稀土元素，同时该矿还含有大量的铁、磷资源也需要富集。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从稀有金属矿石中富集钽铌、稀土元素、铁和磷的方法。

按重量比，矿石∶还原剂∶石灰石为100∶2～30∶1～15，混合均匀，在焙烧温度1300～1500℃下，焙烧0.5～8小时；焙烧后，破碎焙烧物至-0.043～-4.0mm，在磁场强度为200～10000奥斯特下磁选，分别得到稀有金属富集物和铁磷富集物。

所述的还原剂为无烟煤、焦炭或活性炭。

澳大利亚某矿中泥化的纤磷钙铝石和胶状褐铁矿包裹了大部分的铌、钛和稀土元素等稀有金属矿物，且嵌布粒度极细，难以采用选矿方法进行分选、富集钽、铌、稀土元素，同时该矿还含有大量的铁、磷资源也需要富集；采用酸或碱溶解冶金工艺处理，酸碱消耗量大，铁磷资源开发利用工艺复杂、成本高，目前还没有适合处理该矿的方法。本发明其原理为利用在高温下稀有金属钽、铌、稀土元素与铁磷还原性的差异，将铁、磷在传统廉价还原剂的作用下还原形成铁磷合金。铁磷合金属于强磁性物质，铁磷合金与稀有金属钽、铌、稀土元素氧化物的磁性相差比较大，在弱磁场作用下将铁磷从炉料中磁选出来，从而也达到铁磷与稀有金属钽、铌、稀土元素分离，分别富集了铁磷与稀有金属钽、铌、稀土元素。选用石灰石作助溶剂可以适当降低高温下炉料粘度，有利于铁磷选择性还原。

附图说明

图1是从稀有金属矿石中富集钽铌、稀土元素、铁和磷的流程图。

具体实施方式

实施例1

将澳大利亚某稀有金属矿石(主要化学成分如表1所示)500克与12克活性炭和70克石灰石混合均匀；在高温炉中焙烧，控制焙烧温度为1500℃，保温时间1小时；焙烧后得到402克焙烧物，破碎焙烧物至-0.076mm，，在磁场强度为2000奥斯特下磁选，得到稀有金属富集物和铁磷富集物。分析稀有金属富集物和铁磷富集物主要元素含量如表2所示。结果表明，96％以上的稀有金属进入稀有金属富集物，稀有金属含量提高；93％以上的铁磷以磷铁合金形式进入铁磷富集物。

表1矿石组分及含量(％)

表2磁选后的组分、含量(％)及重量(g)

实施例2

将上述澳大利亚某稀有金属矿石(主要化学成分如表1所示)150克与18克活性炭和18克石灰石混合均匀；在高温炉中焙烧，在焙烧温度为1450℃下，保温时间6小时，焙烧后得到119.7克焙烧物；破碎焙烧物至-0.4mm，，在磁场强度为5000奥斯特下磁选，得到稀有金属富集物和铁磷富集物。分析稀有金属富集物和铁磷富集物主要元素含量如表3所示。经计算，90％以上的稀有金属进入稀有金属富集物；90％以上的铁磷以磷铁合金形式进入铁磷富集物。

表3磁选后的组分、含量(％)及重量(g)

实施例3

澳大利亚某稀有金属矿石(主要化学成分如表4所示)150克与45克焦炭和1.8克石灰石混合均匀；在高温炉中焙烧，焙烧温度为1350℃，保温时间8小时；焙烧后得到132.1克焙烧物；破碎焙烧物至-0.043mm，，在磁场强度为10000奥斯特下磁选，得到稀有金属富集物和铁磷富集物。分析稀有金属富集物和铁磷富集物主要元素含量如表5所示，经计算，90％以上的稀有金属进入稀有金属富集物；93％以上的铁磷以磷铁合金形式进入铁磷富集物。

表4矿石组分及含量(％)

  组分  TiO₂  Fe  Nb₂O₅  REO  Ta₂O₅  P₂O₅  含量  5.82  35.01  1.75  2.22  0.08  12.36

表5磁选后的组分、含量(％)及重量(g)

实施例4

将上述澳大利亚某稀有金属矿石(主要化学成分如表4所示)150克与45克无烟煤和18克石灰石混合均匀；在高温炉中焙烧，焙烧温度为1350℃，保温时间7小时，焙烧后得到137.4克焙烧物；破碎焙烧物至-0.043mm，，在磁场强度为200奥斯特下磁选，得到稀有金属富集物和铁磷富集物；分析稀有金属富集物和铁磷富集物主要元素含量如表6所示，经计算，90％以上的稀有金属进入稀有金属富集物；93％以上的铁磷以磷铁合金形式进入铁磷富集物。

表6磁选后的组分、含量(％)及重量(g)