从钒钛磁铁矿尾矿中分选稀土精矿的方法与流程

本发明涉及钒钛磁铁矿尾矿中分选稀土精矿及其分离方法，尤指从攀西地区富铁、钛的基性超基性岩体中的钒钛磁铁矿尾矿中分选稀土精矿及其分离方法。
背景技术：
：钒钛磁铁矿是一种在世界范围内广泛分布的矿产资源，主要分布于中国、南非、俄罗斯、加拿大、美国、印度等国家。我国的钒钛磁铁矿主要分布于攀枝花-西昌地区、承德-辽西地区、新疆和北大巴山秦岭等地区。其中，攀西地区的保有储量达100亿吨以上，是我国最大的钒钛磁铁矿矿床。攀西地区钒钛磁铁矿分布相当集中，除太和矿区属西昌地区以外，其余攀枝花、白马、红格、安宁白草和中干沟五个矿区都分布于攀枝花市境内。攀枝花钒钛磁铁矿埋藏浅，开采条件好，均可露天开采，剥采比小，水文条件和开采技术条件比较简单。攀枝花矿区钒钛磁铁矿矿床属于岩浆型，矿石产于辉长岩中，分上、中、下部若干矿层，以下部矿层为主。矿石铁品位可分为高(fe>45％)、中(fe＝30％～45％)、低(fe＝20％～30％)及表外矿(fe＝15％～20％)四种。矿石构造分致密状、浸染状及过渡型几种。据(中国地质调查局《攀西钒钛磁铁矿共伴生资源高效利用潜力调查研究报告》2012年)表明：攀西地区对钒钛磁铁矿的研究程度较高，目前开发利用技术总体处于国内外领先水平。由于各矿区矿石性质基本相同，各矿山都是以露天开采为主、用磁选获得钒铁精矿，再从磁选铁尾中选取钛精矿，但因矿石性质的差异和各矿区投产时间的不同和开采规模的区别，各矿区的采选技术指标都有一定差别。攀西钒钛磁铁矿综合利用原则总流程见图2，从图2中看出，攀西钒钛磁铁矿利用了矿石中的共生的铁、钛、钒以及赋存于硫化物中的部分铜、钴、镍，多数共伴生元素未回收，共伴生的稀贵元素分布分散，赋存状态复杂，分离提取技术难度大。据(中国地质调查局《攀西钒钛磁铁矿共伴生资源高效利用潜力调查研究报告》2012年)阐述：攀西钒钛磁铁矿中的稀土元素属于轻稀土，稀土总量在0.007％～0.115％之间，相对于白云鄂博铁铌稀土矿含量(5.17％～5.57％)低好几个数量级，而且没有富集的渠道。因此，根据目前的普遍认识，在未发现有稀土明显富集矿段之前，攀西钒钛磁铁矿中的稀土不能称为资源，没有回收利用的潜力。据(中国地质调查局《攀西钒钛磁铁矿共伴生资源高效利用潜力调查研究报告》2012年)统计：截止2011年底，攀西地区具有采矿许可证的国有、民营钒钛磁铁矿生产和在建矿山共21家，设计年采矿能力4700万t/a，2011年实际开采原矿4029.63万t，实际生产铁精矿1184.4万t，钛精矿85.33万t，实际产生的2759.9万t左右的钒钛磁铁矿尾矿被当做选矿垃圾直接排入尾矿库。攀西地区钒钛磁铁矿尾矿(见图2)中钛铁矿占7％左右，脉石矿物占90％左右，其中橄榄石(包括少量伊丁石、蛇纹石)占41％左右，钛辉石、角闪石占26～32％，斜长石占21～28％，硫化物占1.2～1.5％，钛磁铁矿占1％左右，稀土矿物微量(几乎难以发现，通过化学分析可以显示，在高倍显微镜下偶尔也只能在极少视域中能够看见少量矿物颗粒)。除少量矿物以金属矿物形式存在，具有一定的经济价值，其余大部为非金属脉石矿物，经济价值极低。多年来，众多科研单位从不同的角度对攀西地区钒钛磁铁矿尾矿综合回收利用进行了大量的试验研究工作，以往的研究工作多集中在以下几个领域：(一)从攀西钒钛磁铁矿尾矿中再回收有价金属铁、钛、硫钴等元素，取得了良好的成效；但受限于工艺技术进步与发展情况，目前的现状难以得到质的飞跃和发展；(二)利用攀西钒钛磁铁矿尾矿制备粗放型的建筑材料如建筑用砖，以及部分制备水泥、微晶玻璃和(深色)陶瓷制品等；(三)利用含钒铁精矿炼铁再吹钒获得钒金属、利用钛铁矿精矿生产钛白粉的废液回收钪元素等。近半个世纪来(攀枝花矿选矿厂1970年投产)，尽管众多科研单位对攀西地区钒钛磁铁矿尾矿进行了大量的试验研究工作，一直试图从钒钛磁铁矿的选矿尾矿中回收稀散元素，提升钒钛磁铁矿的选矿尾矿综合利用的经济价值，实现废弃资源的再利用，但由于该尾矿中的稀散元素矿物极为稀少且及其分散，因此，至今还没有任何资料显示能从钒钛磁铁矿选矿尾矿中分选出稀土精矿。技术实现要素：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种从钒钛磁铁矿尾矿中分选稀土精矿的方法，本发明能有效的将稀土矿物从钒钛磁铁矿尾矿中分离出来，获得reo品位达到30％左右的稀土精矿。本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：本发明提供一种从钒钛磁铁矿尾矿中分选稀土精矿的方法，具体步骤如下：(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行隔杂，得到隔杂尾矿；(2)采用中弱磁选去除所述隔杂尾矿中的次强和/或强磁性矿物，得到中弱磁尾矿；(3)采用中强磁选去除所述中弱磁尾矿中的中弱磁性矿物，得到中强磁尾矿；(4)对所述中强磁尾矿进行强磁选，得到强磁精矿；(5)对所述强磁精矿进行浮选或重选-浮选或重选，得到稀土精矿。攀西地区钒钛磁铁矿资源开发利用过程中，开采后作为矿石进入选铁流程的原矿品位tfe在15％以上(攀枝花矿区、白马矿区、太和矿区≥20％，红格矿区≥15％)，tio2在4％以上，低于上述品位的矿石会作为围岩或废石丢弃而进入废石库，原矿通过选铁、选钛后尾矿(见图2)即为钒钛磁铁矿尾矿(通常进入尾矿库)。所述钒钛磁铁矿尾矿的物理性质：平均密度3.23g/cm3，平均粒度0.3mm，松散密度1.8g/cm3。所述钒钛磁铁矿尾矿中部分矿物物理参数如表1所示：(表1)从表1中可以看出，稀土矿物的比磁化系数很低，仅略高于长石类矿物。现有技术无法从钒钛磁铁矿尾矿中分选出稀土精矿的原因一般包括以下两点：1)钒钛磁铁矿选矿尾矿中的稀土矿物的存在形式复杂，含量极少(reo品位小于等于0.12％)且极其分散，几乎难以发现，通过化学分析可以显示，在高倍显微镜下偶尔也只能在极少视域中能够看见少量矿物颗粒；2)在以选铁选钛为主的流程中磨矿是以铁钛矿物粒度是否达到要求为依据的，由于矿石中稀土矿物性脆，在同样的磨矿条件下，其粒度较铁钛矿物和大部分脉石矿物会细很多，导致钒钛磁铁矿选矿尾矿中的稀土矿物粒度微细(如下表所示)，而且大于0.1mm者均受不同程度的钠长石化，还常与这些矿物与造岩矿物连生和包裹，这给分选造成了极大的困难。所述步骤(4)中含稀土矿物的强磁精矿粒度分析结果如表2所示：粒级(mm)产率(％)reo(％)reo分布率(％)+0.211.280.0390.15-0.21+0.07439.560.0394.63-0.074+0.03032.840.3635.46-0.030+0.01516.520.6632.71-0.0159.800.9227.05合计100.000.33100.00(表2)从表2中可以看出，含稀土矿物的强磁精矿粒度越细，reo品位越高。本发明的贡献在于：本发明的发明人在不改变钒钛磁铁矿生产现场的选铁、选钛工艺流程及工艺参数(磨矿粒度、磨矿段数、磁场强度等)的基础上，克服了上述尾矿稀土元素分选难题，首次将极少且极分散的稀土矿物(在尾矿中仅相当于杂质而存在)从钒钛磁铁矿的选矿尾矿中富集了10倍左右得到稀土矿物相对集中的强磁精矿，实现了从钒钛磁铁矿尾矿中回收利用稀土元素的技术突破，最终获得了reo品位及回收率均高的稀土精矿，所得稀土精矿达到了可用于工业生产的品位要求，不仅操作流程简单，且回收成本极低，实现了废弃资源的回收再利用，变废为宝，具有极高的经济价值。进一步的，所述步骤(1)中的隔杂是采用孔径为0.6mm的筛子进行，筛除所述钒钛磁铁矿尾矿中粒度为+0.6mm的物料，保留粒度为-0.6mm的物料。进一步的，所述步骤(2)中的次强和/或强磁性矿物包括钒钛磁铁矿尾矿中的钛磁铁矿及钛磁铁矿蚀变矿物的贫、富连生体(次铁精矿)；选矿尾矿中通常含有部分强磁性矿物与脉石矿物的(贫、富)连生体、强磁性矿物蚀变后保留强磁性矿物骨架，磁性介于强磁性与弱磁性之间。进一步的，所述步骤(3)中的中弱磁性矿物包括钒钛磁铁矿尾矿中的钛铁矿、橄榄石、云母和辉石中的至少一种。进一步的，所述步骤(2)中的中弱磁选的磁场强度为0.28t，所述步骤(3)中的中强磁选的磁场强度的范围值为0.5～0.7t，所述步骤(4)中的强磁选的磁场强度为0.8～1.8t。进一步的，所述步骤(3)中的中强磁选的磁场强度为0.7t，所述步骤(4)中的强磁选的磁场强度为1.2t。进一步的，为了获得更高品位的稀土精矿，所述步骤(5)在进行浮选时，可提前进行分级筛分，所述分级筛分是指筛除强磁精矿中粒度为+0.074mm的物料，保留粒度为﹣0.074mm的物料。进一步的，所述步骤(5)中的浮选所使用的调整剂包括naco3和naoh，还包括alcl2、nasio3、cmc或(napo3)6中的任意两种；捕收剂包括油酸类、膦酸类、膦脂类、烷基磺酸类、羟肟酸类、802号、804号、h894或h205中的至少一种；起泡剂为非离子型的表面活性起泡剂，包括210、j102、h103或z2中的任意一种。进一步的，所述步骤(5)中的重选-浮选是指重选和浮选联合工艺，即先对强磁精矿进行重选，再将富集后的重选精矿进行浮选；所述步骤(5)中的重选采用的是适于细粒矿物分选的重选设备。进一步的，所述钒钛磁铁矿选矿尾矿中稀土矿物reo品位≤0.12％。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1.本发明以攀西钒钛磁铁矿选矿尾矿为原料，通过选矿首次从钒钛磁铁矿选矿尾矿中分离获得稀土精矿，实现了从钒钛磁铁矿尾矿中回收利用稀土元素的技术突破，提升了钒钛磁铁矿尾矿经济价值，解决了钒钛磁铁矿尾矿经济价值低、市场容量有限、难以回收利用的核心问题，同时为大量的钒钛磁铁矿尾矿实现资源化提供了新的途径，实现了废弃资源的再利用，使得一矿变多矿，大幅度提高资源利用率，并且形成了资源－环境－经济的和谐发展，降低了环境污染程度，实现了自然资源的可持续发展。2.利用本发明所提供的方法获得的稀土精矿的产率可达到0.11％左右(钒钛磁铁矿尾矿为100％)。3.利用本发明所提供的方法获得的稀土精矿reo品位可达到30％左右，对于选铁尾矿中reo回收率达到50％以上。通过本发明所得的稀土精矿可以作为稀土深加工企业所需的稀土原料。附图说明图1为本发明的分选工艺流程图；图2为攀西地区钒钛磁铁矿综合利用原则总流程。具体实施方式下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述
发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。以下实施例1～5采用的攀西地区尾矿钒钛磁铁矿尾矿中各成分的质量分数大约为：12.17％tfe、4.2％tio2、40.87％sio2、13.09％al2o3、6.98％cao、11.90％mgo、0.23％mno、0.47％s、1.98％na2o、0.42％k2o、0.042％v2o5、0.02％cu、0.01％co、0.01％ni、0.01％p、0.058％reo。实施例1从钒钛磁铁矿尾矿中分选稀土精矿的方法，具体步骤如下：(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行隔杂，得到隔杂尾矿；(2)采用中弱磁选去除所述隔杂尾矿中的次强和/或强磁性矿物，得到中弱磁尾矿；(3)采用中强磁选去除所述中弱磁尾矿中的中弱磁性矿物，得到中强磁尾矿；(4)对所述中强磁尾矿进行强磁选，得到强磁精矿；(5)对所述强磁精矿进行浮选，得到稀土精矿。其中，步骤(1)中的隔杂是采用孔径为0.6mm的筛子进行，保留所述钒钛磁铁矿尾矿中粒度为-0.6mm的物料。其中，步骤(2)中的中弱磁选的磁场强度为0.28t，步骤(3)中的中强磁选的磁场强度为0.7t，步骤(4)中的强磁选的磁场强度为1.2t。其中，步骤(5)中的浮选是以naco3、naoh、nasio3和cmc为调整剂，h205为捕收剂，z2为起泡剂；步骤(5)采用一粗一扫二精的浮选流程，浮选药剂用量为：1)粗选：500g/tnaco3，600g/tnaoh，1000g/tnasio3，150g/tcmc，2000g/th205，60g/tz2；2)扫选：500g/th205，30g/tz2；3)一次精选：500g/tnasio3，400g/th205，10g/tz2；二次精选：400g/tnasio3。步骤(5)采用一粗一扫三精的浮选流程，浮选药剂用量为：1)粗选：500g/tnaco3，600g/tnaoh，1000g/tnasio3，150g/tcmc，2000g/th205,60g/tz2；2)扫选：500g/th205，30g/tz2；3)一次精选：500g/tnasio3，400g/th205，10g/tz2；二次精选：400g/tnasio3；三次精选：300g/tnasio3。步骤(5)采用一粗一扫四精的浮选流程，浮选药剂用量为：1)粗选：500g/tnaco3，600g/tnaoh，1000g/tnasio3，150g/tcmc，2000g/th205,60g/tz2；2)扫选：500g/th205，30g/tz2；3)一次精选：500g/tnasio3，400g/th205，10g/tz2；二次精选：400g/tnasio3；三次精选：300g/tnasio3；四次精选：100g/tnasio3。实施例2从钒钛磁铁矿尾矿中分选稀土精矿的方法，具体步骤如下：(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行隔杂，得到隔杂尾矿；(2)采用中弱磁选去除所述隔杂尾矿中的次强和/或强磁性矿物，得到中弱磁尾矿；(3)采用中强磁选去除所述中弱磁尾矿中的中弱磁性矿物，得到中强磁尾矿；(4)对所述中强磁尾矿进行强磁选，得到强磁精矿；(5)对所述强磁精矿通过分级筛分后进行浮选，得到稀土精矿。其中，步骤(1)中的隔杂是采用孔径为0.6mm的筛子进行，保留所述钒钛磁铁矿尾矿中粒度为-0.6mm的物料。其中，步骤(2)中的中弱磁选的磁场强度为0.28t，步骤(3)中的中强磁选的磁场强度为0.7t，步骤(4)中的强磁选的磁场强度为1.2t；其中，步骤(5)中的分级筛分是筛除强磁精矿中粒度为+0.074mm的物料，以﹣0.074mm物料作为浮选物料；步骤(5)中的浮选是以naco3、naoh、nasio3和cmc为调整剂，h205为捕收剂，z2为起泡剂；步骤(5)采用一粗一扫二精的浮选流程，浮选药剂用量为：1)粗选：500g/tnaco3，600g/tnaoh，1000g/tnasio3，150g/tcmc，2000g/th205，60g/tz2；2)扫选：500g/th205，30g/tz2；3)一次精选：500g/tnasio3，400g/th205，10g/tz2；二次精选：400g/tnasio3。步骤(5)采用一粗一扫三精的浮选流程，浮选药剂用量为：1)粗选：500g/tnaco3，600g/tnaoh，1000g/tnasio3，150g/tcmc，2000g/th205，60g/tz2；2)扫选：500g/th205，30g/tz2；3)一次精选：500g/tnasio3，400g/th205，10g/tz2；二次精选：400g/tnasio3，三次精选：300g/tnasio3。实施例3从钒钛磁铁矿尾矿中分选稀土精矿的方法，具体步骤如下：(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行隔杂，得到隔杂尾矿；(2)采用中弱磁选去除所述隔杂尾矿中的次强和/或强磁性矿物，得到中弱磁尾矿；(3)采用中强磁选去除所述中弱磁尾矿中的中弱磁性矿物，得到中强磁尾矿；(4)对所述中强磁尾矿进行强磁选，得到强磁精矿；(5)对所述强磁精矿进行浮选，得到稀土精矿。其中，步骤(1)中的隔杂是采用孔径为0.6mm的筛子进行，保留所述钒钛磁铁矿尾矿中粒度为-0.6mm的物料。其中，步骤(2)中的中弱磁选的磁场强度为0.28t，步骤(3)中的中强磁选的磁场强度为0.6t，步骤(4)中的强磁选的磁场强度为1.7t。其中，步骤(5)中的浮选是以naco3、naoh、alcl2、nasio3和(napo3)6为调整剂，h894为捕收剂，h103为起泡剂；步骤(5)采用一粗一扫二精的浮选流程，浮选药剂用量为：1)粗选：500g/tnaco3，600g/tnaoh，800g/tnasio3，150g/talcl2，200g/t(napo3)6，1800g/th894，70g/th103；2)扫选：500g/th894，35g/th103；3)一次精选：500g/tnasio3，350g/th894，10g/th103；二次精选：400g/tnasio3。步骤(5)采用一粗一扫三精的浮选流程，浮选药剂用量为：1)粗选：500g/tnaco3，600g/tnaoh，800g/tnasio3，150g/talcl2，200g/t(napo3)6，1800g/th894，70g/th103；2)扫选：500g/th894，35g/th103；3)一次精选：500g/tnasio3，350g/th894，10g/th103；二次精选：400g/tnasio3；三次精选：200g/tnasio3。步骤(5)采用一粗一扫四精的浮选流程，浮选药剂用量为：1)粗选：500g/tnaco3，600g/tnaoh，800g/tnasio3，150g/talcl2，200g/t(napo3)6，1800g/th894，70g/th103；2)扫选：500g/th894，35g/th103；3)一次精选：500g/tnasio3，350g/th894，10g/th103；二次精选：400g/tnasio3；三次精选：200g/tnasio3；四次精选：100g/tnasio3。实施例4从钒钛磁铁矿尾矿中分选稀土精矿的方法，具体步骤如下：(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行隔杂，得到隔杂尾矿；(2)采用中弱磁选去除所述隔杂尾矿中的次强和/或强磁性矿物，得到中弱磁尾矿；(3)采用中强磁选去除所述中弱磁尾矿中的中弱磁性矿物，得到中强磁尾矿；(4)对所述中强磁尾矿进行强磁选，得到强磁精矿；(5)对所述强磁精矿进行重选-浮选，得到稀土精矿。其中，步骤(1)中的隔杂是采用孔径为0.6mm的筛子进行，保留所述钒钛磁铁矿尾矿中粒度为-0.6mm的物料。其中，步骤(2)中的中弱磁选的磁场强度为0.28t，步骤(3)中的中强磁选的磁场强度为0.7t，步骤(4)中的强磁选的磁场强度为1.2t。其中，步骤(5)中所述重选是以摇床进行分选，考虑到重选精矿还要经过浮选分离，在进行重选时就要兼顾重选精矿的回收率，截取的带较宽；步骤(5)中的浮选是以naco3、naoh、nasio3和cmc为调整剂，h205为捕收剂，z2为起泡剂；步骤(5)采用一粗一扫二精的浮选流程，浮选药剂用量为：1)粗选：500g/tnaco3，600g/tnaoh，900g/tnasio3，100g/tcmc，2000g/th205，60g/tz2；2)扫选：500g/th205，30g/tz2；3)一次精选：500g/tnasio3，400g/th205，10g/tz2；二次精选：300g/tnasio3。实施例5从钒钛磁铁矿尾矿中分选稀土精矿的方法，具体步骤如下：(1)将钒钛磁铁矿尾矿进行隔杂，得到隔杂尾矿；(2)采用中弱磁选去除所述隔杂尾矿中的次强和/或强磁性矿物，得到中弱磁尾矿；(3)采用中强磁选去除所述中弱磁尾矿中的中弱磁性矿物，得到中强磁尾矿；(4)对所述中强磁尾矿进行强磁选，得到强磁精矿；(5)对所述强磁精矿进行重选，得到稀土精矿。其中，步骤(1)中的隔杂是采用孔径为0.6mm的筛子进行，保留所述钒钛磁铁矿尾矿中粒度为-0.6mm的物料。其中，步骤(2)中的中弱磁选的磁场强度为0.28t，步骤(3)中的中强磁选的磁场强度为0.7t，步骤(4)中的强磁选的磁场强度为1.5t。其中，步骤(5)中所述重选是以摇床进行分选，考虑到重选精矿需要较高品位，截取的带较窄；实施例1-5的稀土精矿产率、reo品位和对于选铁尾矿中reo回收率统计表：(表3)本发明经济效益概算：以实施例1采用一粗一扫四精的浮选流程进行概算。需要支出的费用：a、所用药剂成本为：61元/吨(入浮物料)，按产率折算到选铁尾矿则为8.54元/吨(选铁尾矿)；b、因为分离稀土需要增加的水电人工费以及设备折旧大约1.5～2.0元/吨(选铁尾矿)，以2.0元/吨(选铁尾矿)计；需要支出的费用合计10.54元/吨(选铁尾矿)。获得的精矿产出：在该方案中产出reo品位35.63％的稀土精矿0.78kg/吨(选铁尾矿)，按2018年3月初的价格该稀土精矿的价格为22～24元/kg，以22元/kg计(暂不考虑精矿价格的上涨)，则因为分离稀土精矿每吨选铁尾矿产出为17.16元。每吨选铁尾矿的利润为：17.16-10.54＝6.62元/吨(选铁尾矿)。按(中国地质调查局《攀西钒钛磁铁矿共伴生资源高效利用潜力调查研究报告》2012年)统计：截止2011年底，攀西地区具有采矿许可证的国有、民营钒钛磁铁矿生产和在建矿山共21家，设计年采矿能力4700万t/a，2011年实际开采原矿4029.63万t，实际产生2759.9万t左右的尾矿计，若将本发明的方案接入图2中红色标记的尾矿处，则在整个攀西地区每年将产出稀土精矿21527吨reo品位35.63％的稀土精矿，相当于开采并建立了一座年产数十万吨品位2％左右的稀土矿山及稀土选矿厂。产生经济效益18270.53万元/年，这里还没有计入环境效益(减排、延长尾矿库使用年限、保护矿产资源等)和社会效益(增加就业岗位)。攀西地区钒钛磁铁矿尾矿因为选矿分离稀土精矿产生的利润为：利润＝产出-成本＝2759.9万t/年*0.078％*22000元/吨-2759.9万吨/年*10.54元/吨(选铁尾矿)＝18270.53万元/年以上概算表明，该发明经济效益、社会效益以及环境效益均显著。综上，可以看出本发明为钒钛磁铁矿尾矿的资源化、减量化提供了新的途径，解决了钒钛磁铁矿尾矿经济价值低、市场容量有限、难以长期推广回收利用的核心问题。当前第1页12