目前离子型稀土矿的渗浸工艺, 具有投资少、见效快的优点; 但该工艺资源的利用率低, 对矿石组成的变化、矿石含水量波动等适应性差, 受自然气候、季节条件和人为操作的影响大, 生产指标不稳定, 并且有作业连续性差, 劳动强度大等缺点。开展机械洗提工艺研究, 以期均衡而有节奏地生产, 提高稀土资源利用率和金属收率, 减轻劳动强度, 改善作业条件。基于上述要求, 进行了螺旋—压滤机械洗提工艺的研究, 取得了良好的指标。

一 试料组份研究

试料的光谱定性分析结果如表 1, 多元素分析结果如表 2, 试料中主要矿物相对含量如表 3, 试料的筛析化验结果如表 4。

矿石组份研究表明, 试料主要以石英、高岭石、钾长石、云母等组成。从试料的筛析化验结果可知, 大于72目粒级重量占70%以上, 该部分所占有的稀土金属量为25 ~ 33%, 小于72目的细粒物件, 却占有总稀土金属量的75% ~ 67%, 即稀土金属大部份富集在小于200目粒级中。

二 螺旋洗提

螺旋分级机(简称螺旋)是矿山常用的分级设备之一, 其特点是设备简单、价廉、生产能力大, 消耗动力少。在适宜的液固比条件下, 稀土矿中粗粒级物料随着叶片的旋转, 被提升到设备的上端排出, 细粒级物料则随着洗提剂而溢出。随着螺旋叶片的缓缓搅动, 粘结的矿团被分散, 可基本保持入洗物料的粒度原状而不致泥化。稀土原矿在螺旋中洗提, 改善了稀土离子的扩散条件, 大大缩短了洗提作业时间。螺旋连续运转, 连续给矿, 可消除现有工艺中不可避免的“杂质峰值”, 洗提液稀土浓度波动小, 被洗提出来的杂质也大为减少, 对提高混合氧化稀土的产品质量, 节省草酸消耗和简化后续处理工艺均是十分有利的。试验结果表明, 粗粒级的物料, 在洗提过程中, 含有的稀土离子量已达到可丢弃的程度, 而钾长石却得以富集。故通过螺旋作业, 可排出大量富集了钾长石的粗粒稀土尾矿。螺旋构成的稀土洗提工艺, 单一螺旋处理量达到选矿公称分级能力时的单元试验结果, 如表 5, 螺旋洗提稀土液的杂质含量见表 6。

上表数据表明, 螺旋洗提可排除64%以上的粗粒尾矿, 尾渣中损失的稀土仅占1.7 ~ 2%, 97%以上的稀土被收集于螺旋溢流中, 由后续压滤固液分离回收。

可见, 螺旋洗提得到的稀土液杂质含量低, 特别是铝的含量低, 对后处理有利, 是本工艺的一大特色。

三 压滤固液分离

压滤是一神强制固液分离的办法, 可在较短时间完成固液分离, 过滤效率远比渗滤高。

一般真空过滤由于相对压差较小, 对一些较难过滤物料的固液分离效率是不高的。螺旋洗提溢流, 含稀土液和细拉物料, 占原矿的一部份, 需压滤处理的量不大, 关键在于渣的洗涤效率。试验中采用了国产最小的工业用隔膜压滤机进行固液分离, 在4公斤/厘米²的压强下进浆, 并直接在该设备内完成滤渣洗涤过滤。试验时滤饼取样化验结果如表 7所示, 过滤洗涤效率见表 8。

滤洗效率以下式表示

试验表明, 螺旋溢流中的离子相稀土经压滤并对滤饼进行洗涤后, 收率为95 ~ 98%, 效率是高的。

四 连续洗提试验

采用ϕ300毫米工业用螺旋分级机及隔膜自动压滤机组成连续洗提工艺, 从机械给料开始经过固液分离排除粗、细级别尾渣, 得到稀土液, 再用常规方法得到混台稀土氧化物产品, 提洗剂再生循环使用, 构成大闭路进行考核, 试验是在寒冬进行的, 洗提结果如表 9所示。

五 结束语

(一)螺旋——压滤工艺, 利用螺旋洗提稀土排除粗尾渣和降铝, 用压滤强制固液分离, 能有效地处理离子型重稀土矿。处理含TR₂O₃0.088~0.118%的稀土原矿。得到TR₂O₃浓度1.1g/L以上的稀土液, 洗提收率为90.8%以上, 混合稀土氧化物纯度达98%, 且洗提稀土液杂质低, 产品质量高, 指标稳定可靠。连续扩大试验完全证明了这一点。

(二)螺旋——压滤工艺对稀土原矿无需另设破碎或脱粗措施, 也不要特殊布料设备, 湿矿、干矿咸宜, 严寒季节洗提指标均稳定在90%以上, 工艺适应性强。

(三)化工原材料的消耗接近或低于渗浸试验水平, 远低于现有工艺生产的消耗, 且洗提稀土液具有悬浮物少, 杂质离子Al、Si低等特点, 于后续处理有利。

(四)螺旋压滤工艺设备定型, 规格可按要求选用, 具有动力消耗低, 操作简便, 劳动强度低, 易实现采矿、洗提、排渣机械化, 有利于提高矿山资源利用率等特点。

(五)细尾渣可干压成型生产面砖、地砖, 粗尾渣筛选可以富集钾长石与石英砂砾, 粗、细尾渣分别产出, 为尾渣的综合利用和合理排放提供了有利条件。