稀土-稀有金屬礦產資源的綜合利用

  中國是世界上稀土資源最豐富的國家,這些礦石中往往伴生了大量鈮、鉭等稀有金屬。稀土和稀有金屬都是新能源、新材料、航空航天、信息、生物、軍工等尖端科技領域和國防建設的重要基礎材料,具有重要的戰(zhàn)略價值。以內蒙古白云礦區(qū)為例,其稀土礦和鈮礦資源居全國之首。白云鄂博礦區(qū)已探明的鈮儲量660萬噸,稀土儲量約1億噸。隨著工業(yè)化進程的加快,資源的消耗越來越大,優(yōu)質的稀土和稀有金屬礦產資源日益枯竭,低品位、難處理的復雜稀有金屬伴生礦資源的開發(fā)利用被提上研究日程。長期的氧化、風蝕作用導致復雜稀有金屬伴生礦床具有物質成分復雜,礦石嵌布粒度細等特點。由于礦石中稀土、鈮、鉭、鋯、鐵等有價元素含量低,鋁、硅、磷、鈣等脈石成分含量高,從而使得單體解離困難,分離提取難度大。因此,復雜稀有金屬伴生礦的分離提取需要開展大量的研究工作。一般來說,分離提取的主要方法有選礦法和冶金法。選礦法只能獲得品位較低的稀有金屬粗精礦,冶金法(包括火法和濕法)往往是以選礦粗精礦為原料進行后續(xù)處理。針對礦石中稀有金屬的賦存狀態(tài)和解離特性,采用選冶聯(lián)合流程進行處理是實現(xiàn)這類資源綜合利用的重要途徑。

  科研人員采用弱磁-強磁-浮選工藝流程來處理白云鄂博氧化礦石。首先破碎磨礦,然后采用弱磁選將磁鐵礦選出,尾礦再進行強磁粗選;用反浮選法得到鐵品位高于61%的鐵精礦。稀土總回收率為18.56%;實現(xiàn)了鐵和稀土的綜合回收。

  白云鄂博2號礦體中鈮礦物含量較高,礦物組成相對單一,嵌布狀態(tài)較好,易于選別。用磁化焙燒-磁選-交流等離子冶煉工藝流程進行處理,效果良好。該工藝將2號礦重選粗精礦進行磁化焙燒-磁選分離,獲得含鈮鐵精礦;非磁性物采用等離子爐冶煉,冶煉溫度為2500~3000℃,得到低磷中級鈮鐵(22%~32%Nb2O5、wNb/wP>30),鈮回收率為61.1%。

  科研人員以白云鄂博2號礦選礦得到的中品位鈮精礦為原料,采用含碳冷固結球團二步冶煉鈮鐵工藝進行處理。該工藝首先將鈮精礦與焦粉、粘結劑及石灰混勻、造球,在堿度0.8,焦比12%、熔煉溫度1480℃、熔煉時間80min的條件下進行冶煉,得到鈮磷半鋼和富鈮渣,富鈮渣中Nb2O5含量高于15%,鈮回收率達98.5%。富鈮渣進行二次電爐冶煉得到鈮鐵合金和稀土富集渣,脫磷效果好,鈮回收率高。

  另據(jù)報道,用直接還原技術對包頭白云鄂博東部接觸帶2號礦經重選所得含鈮鐵礦粉進行處理,重選精礦在1100℃下還原60min,經磁選分離后,非磁性物的除鐵率達到96.50%,Nb2O5含量也得到提高,較還原磁選前提高了近3倍。