江西宜春鉭鈮礦選礦測試、五氧化二鉭鈮檢測

一、鉭、鈮及其應用

（一）鉭和鈮

鉭，稀有金屬，在元素周期表中位于第6周期第5類副族，元素符號Ta，原子序數(shù)73，原子量180.95，電子結(jié)構(gòu)為2，8，18，32，11，2，在化學反應中容易失去最外層2個電子和次外層3個電子，次外層剩下8個電子而成為一種比較穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)，故通常顯＋5價。鉭金屬密度16600kg／m3，熔點3000℃。

鈮，稀有金屬，在元素周期表中位于第5周期第5類副族，元素符號Nb，原子序數(shù)41，原子量92.91，電子結(jié)構(gòu)為2，8，18，11，2，在化學反應中也容易失去最外層2個電子和次外層3個電子，次外層剩下8個電子而成為一種比較穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)，故通常也顯＋5價。鈮金屬密度8600kg／m3，熔點2415℃。

鉭、鈮同族，電子結(jié)構(gòu)相似，物理化學性質(zhì)接近，在自然界中總是共生。

（二）鉭、鈮的用途

鉭的主要用途是作電容器。鉭電容器具有容量高、體積小、穩(wěn)定性強、壽命長等優(yōu)點，在電子工業(yè)、航空工業(yè)中得到廣泛的應用，特別是大量地用于雷達、導彈、超音速飛機、電子計算機和移動電話的電子線路中。

除此以外，因為鉭具有良好的導熱性，化學工業(yè)中常用鉭作加熱器、熱交換器、濃縮器、冷凝器或反應器中的各種槽、塔、管道、閥門等。又因為鉭耐腐蝕，對人體無刺激，醫(yī)療方面可用鉭板、鉭片修補骨頭，用鉭條接骨，用鉭絲縫血管和神經(jīng)。將微量鉭粉噴入某些腫瘤病灶處，還可以用來進行X射線檢查，以觀察病情的變化。

鈮因為熔點高而密度比鉭小一倍，在宇宙航行和航空工業(yè)中用途更廣泛，如用作火箭推進器的姿態(tài)控制發(fā)動機部件，用作飛機燃氣渦輪的葉片、燃燒室和火焰穩(wěn)定器等。在碳鋼、不銹鋼及合金鋼中用鈮作添加劑，可大大提高鋼的強度和耐腐蝕性。

鉭和鈮的碳化物還用作超硬的切削工具，不僅耐熱抗震，而且摩擦系數(shù)小。

二、鉭鈮礦

在成礦地質(zhì)作用中，鉭、鈮呈浸染狀產(chǎn)出，大多賦存于花崗巖或偉晶花崗巖中。有的相對于圍巖而言富集成鉭鈮礦脈，有的則不均勻地分散于整個礦體中。

主要鉭鈮礦物是鉭鐵礦和鈮鐵礦。此外還有含鉭錫石，細晶石，鉭鈮錳礦，黃釔鉭礦等。鉭鈮礦性脆易碎，嵌布粒度一般比較細。鉭鈮礦礦石中的鉭鈮金屬氧化物含量即原礦品位高低不等，高者如巴西阿拉克薩（Araxa）鈮選礦廠，原礦品位為2.5%～3.0%，加拿大伯尼克湖（Bemic Lake）鉭選礦廠，原礦品位為0.3%；低者如廣東派潭（礦砂）選礦廠，原礦品位僅0.0083%，大多數(shù)鉭鈮礦的原礦品位在萬分之幾如福建南平礦為0.06%，江西宜春礦為0.027%。新疆可可托海礦為0.025%，廣西栗木礦為0.02%，多數(shù)鉭鈮選礦廠的選礦回收率介于40%～70%之間。

三、鉭鈮選礦理論與實踐

（一）選礦方法

1、確定選礦方法的原則和依據(jù)

確定選礦方法的原則，一是采用該選礦方法時礦石的可選性，二是采用該選礦方法的經(jīng)濟性。換言之，原則上必須采用可選性好而又能獲得最大經(jīng)濟效益的選礦方法。

選礦方法多種多樣，其中最常用的三大主要選礦方法是重力選礦、浮游選礦和電磁選礦。因為重選一般比較簡單，成本往往低于其他選礦方法，所以在確定選礦方法時，只要礦石的重選可選性好，總是首先考慮重選方案。當?shù)V石的重選可選性差，即采用重選很難獲得理想的選別指標時，才會不得已而求其次，考慮采用其他選礦方法。

確定選礦方法的依據(jù)主要是原礦性質(zhì)，其中包括礦石中各種礦物的密度，硬度，有用礦物的嵌布粒度和賦存狀態(tài)，各種礦物的表面物理化學性質(zhì)和電磁性，礦物組成的復雜程度等。同類型礦山的選礦實踐經(jīng)驗，業(yè)內(nèi)同行對鉭鈮選礦的研究結(jié)果，無疑也可資借鑒。

2、選礦方法的確定

通常根據(jù)公式e＝（δ2―Δ）／（δ1―Δ）的計算值，按表1判定礦石的重選難易程度。

表1 按比重分選礦物的難易度

鉭鈮礦物的密度通常在5500kg／m3以上，而脈石礦物的密度一般為2700kg／m3，按比重分選礦物的難易度e值大于2.5，因此很容易用重選方法分選鉭鈮礦。重選法是確定鉭鈮選礦方法的首選方法。

對于用重力選礦方法難于有效選別回收的鉭鈮礦，如礦物組成特別復雜的鉭鈮礦，嵌布粒度特別細的鉭鈮礦，鉭鈮礦細泥，可考慮在重力選礦方法的基礎上，適當運用浮選、電磁選和水冶方法加以補充。

（二）選礦流程

1、破碎

早期的破碎流程設計，往往根據(jù)原礦最大塊度和較粗的最終碎礦產(chǎn)品粒度來確定所需的破碎段數(shù)，根據(jù)選礦廠的規(guī)模來對破碎設備進行選型。后來選礦工作者發(fā)現(xiàn)磨礦費用比碎礦費用高得多，而降低最終碎礦產(chǎn)品粒度有利于改善磨礦效果和降低碎磨總成本，因此在設計破碎流程時開始把碎礦和磨礦聯(lián)系起來作為一個整體加以考慮，根據(jù)最適宜的磨礦機給礦粒度來確定合適的最終碎礦產(chǎn)品粒度，從而使破碎流程設計朝著縮小最終碎礦產(chǎn)品粒度的方向發(fā)展，習慣上叫做“多碎少磨”。在這方面，前蘇聯(lián)的選礦工作者做了大量工作，其成果見表2。

表2 干式碎礦最終產(chǎn)品的合適粒度

宜春鉭鈮礦選礦廠設計采用三段開路破碎硫程，一段采用φ900×1200顎式破碎機，二段采用φ1750標準圓錐破碎機，三段采用φ2200短頭圓錐破碎機，最終碎礦產(chǎn)品粒度－25mm達95%以上。

因為鉭鈮礦物嵌布粒度細而又性脆易碎，所以多碎少磨尤其重要。如果按照前蘇聯(lián)選礦工作者的研究成果來判斷，宜春鉭鈮礦選礦廠作為一個中等規(guī)模的選礦廠（1500t／d），合適的最終碎礦產(chǎn)品粒度應小于10mm。不管這個結(jié)論是否完全正確，宜春鉭鈮礦選礦廠現(xiàn)有的最終碎礦產(chǎn)品粒度過粗則毫無疑問。結(jié)果一段磨礦的磨礦比高達50，不僅使碎磨總成本過高，而且導致磨礦效果差，磨礦產(chǎn)物粒度既粗而又顯示泥化。

2、磨礦

磨礦流程必須滿足下述條件：

（1）選礦廠生產(chǎn)能力的需要。

（2）將礦石磨至規(guī)定細度的需要。當有用礦物的嵌布粒度較粗時，一次磨礦就能將礦石磨至規(guī)定的細度，使有用礦物基本解離完全，這時設計宜采用一段磨礦流程。當有用礦物的嵌布粒度較細時，一次磨礦難于將礦石磨至所需要的細度，就必須設計兩段或多段磨礦流程。

（3）階段磨礦、階段分級選別的需要。如果有用礦物的嵌布粒度范圍較寬，即使一次磨礦能達到所需要的細度，使有用礦物基本解離完全，但先解離的粗粒有用礦物則很容易被磨到過粉碎，難以回收。為了減輕有用礦物的過粉碎現(xiàn)象，減少有用金屬流失，可考慮采用階段磨礦、階段選別流程，即一段磨礦首先將礦石磨至某一細度（較粗），使粗粒有用礦物率先解離出來，接著進行選別回收。選別后的尾礦進入第二段磨礦機再磨至所需要的細度，使有用礦物基本解離完全，然后再一次進行選別回收。

兩段磨礦流程，不論第一段磨礦機是否閉路，第二段磨礦機必須閉路工作，否則磨礦機將不可能有效地加以利用。同時在磨礦流程中，只要磨礦機給礦中的合格粒級含量大于15%，就應當設置預先分級作業(yè)。另外最好推廣應用胡基教授首創(chuàng)的兩段分級工藝，以利于提高磨礦機的生產(chǎn)能力和選礦回收率。

宜春鉭鈮礦選礦廠設計采用階段磨礦、階段選別流程。一段磨礦采用濕式溢流型棒磨φ2100×3000機，將礦石磨至－0.5mm粒級達65%～70%，然后用高頻細篩閉路，＋0.5mm的篩上產(chǎn)物返回棒磨機再磨，－0.5mm的篩下產(chǎn)物進入FG－15φ1500高堰式單螺旋分級機分成0.5～0.2mm和－0.2mm兩個級別，0.5～0.2mm的返砂作為第一段磨礦產(chǎn)物在第一段入選。一段磨礦產(chǎn)物入選后得到的鉭鈮精礦雖然粗一些，但其粒度完全在細精礦的粒級范圍內(nèi)，0.5～0.2mm級別的粒級回收率幾乎為零。因此很難說該流程的合理性沒有問題。當時設計是根據(jù)“礦石破碎到0.4mm時開始有單體”這一試驗結(jié)論來定的，但“開始有單體”不是一個定量的概念，用作設計依據(jù)未免欠妥。第一段選別后的尾礦再進第二段磨礦。二段磨礦機采用φ2100×2200濕式格子型球磨機，將礦石磨至－0.2mm占85%以上，但因為二段磨礦機開路工作，實際磨礦粒度只能達到65%左右，與設計指標相去甚遠，致使大量有用礦物未能單體分離，滿足不了選別工藝的要求。同時二段磨礦機給礦中的合格粒級含量高達22.7%，也沒有設置預先分級作業(yè)。

3、分級選別

在設計分級選別流程時應當明確選礦的基本要求。首先，任何選別設備都有一個合適的入選物粒料度范圍，寬窄各不相同。因此物料在入選前必須先進行分級，以適應選別設備的性能，才能滿足生產(chǎn)的需要。入選物料粒級的劃分與其性質(zhì)及設備的性能有關。比如對于鎢、錫等礦石的選礦而言，用重力選礦方法回收，入選物料通常分為粗粒級（2～5mm）、細粒級（0.5～0.074mm）和細泥（－0.074mm）這三個粒級分別處理。那么這種劃分是否也適用于鉭鈮礦？如前所述，宜春鉭鈮礦一段磨礦產(chǎn)物中的0.5～0.2mm級別入選后回收得到的鉭鈮精礦幾乎全是－0.2mm的鉭鈮精礦，＋0.2mm粒級回收率幾乎為零。這顯然并非＋0.2mm的鉭鈮礦物單體用重選設備收不到，而是因為＋0.2mm粒級物料中根本沒有鉭鈮礦物單體，或者說鉭鈮礦物事實上尚未單體分離。因此0.5～0.2mm粒級還不是合格的入選物料，沒有必要設置0.5～0.2mm這一選別段。就宜春鉭鈮礦選礦而言，所有入選物料均應磨至－0.2mm。

其次－0.2mm的合格物料入選時是否還需要再分級？對于鎢、錫等有色金屬而言，在總結(jié)選礦試驗和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的基礎上，選礦工作者認為重選回收粒度下限是0.038mm，而以0.074mm作為礦砂和礦泥的分界線，無疑是正確的。那么鉭鈮礦的重選回收粒度下限是否也是0.038mm？且看表4數(shù)據(jù)。

表4 1985年宜春鉭鈮礦改造流程生產(chǎn)調(diào)試粒級回收率指標

宜春鉭鈮礦的選礦回收率只達到48%，而磨重粗粒級（0.5～0.2mm）中的－0.038mm粒級回收率為44.93%，細粒級（0.2～0.038mm）中的－0.038mm粒級回收率46.06%，都不比48%低多少。因此－0.038mm顯然不是鉭鈮礦的重選回收粒度下限。二者之所以不同，是因為鎢礦的原礦品位高（約0.3%），鎢礦物的嵌布粒度粗，遠在礦石破碎磨細至0.038mm之前，鎢礦物早已解離完全并得到選別回收。－0.074mm粒級中的有用礦物極少，再加上單獨處理，自然難于回收，因此把0.038mm定為重選回收粒度下限不僅是合理的，也是符合實際的。而鉭鈮礦的原礦品位低得多，鉭鈮礦物的嵌布粒度細得多，當?shù)V石破碎磨細至－0.1mm時單體才達到95%，不僅－0.074粒級中有大量鉭鈮礦物單體，就是－0.038mm粒級中也還有相當多的鉭鈮礦物單體，在不分級的情況下，二者都可以用重力選礦方法加以回收。故0.038mm不是鉭鈮礦的重選回收粒度下限。這一點已為宜春鉭鈮礦的試驗和生產(chǎn)實踐所證明。鉭鈮礦的重選回收粒度下限究竟是多少，目前尚不得而知，迄今也還沒有人對此進行研究和探索，但肯定比0.038mm低得多，因此礦砂和礦泥不僅僅是一個粒度概念。單從粒度觀點看，把0.074mm算作細泥也許仍然沒有錯，但如果同時考慮到重選的回收粒度下限，這樣劃分就不一定合適。如果－0.2mm還要再分級，那實際上就是脫泥問題了，鎢礦的重選回收粒度下限是0.038mm，把－0.074mm粒級分離出來作為細泥單獨處理是對的。鉭鈮礦的重選回收粒度下限不是0.038mm，把－0.038mm粒級分離出來作為細泥單獨處理顯然不合理。事實上把－0.038mm粒級分出單獨處理，其回收率將顯著下降。例如在磨重車間－0.038mm粒級回收率達到45%，而－0.038mm分出后在細泥單獨處理，其回收率還不到10%。這是因為在重力選礦過程中有一種特殊的現(xiàn)象－析離分層作用，細粒重礦物可以鉆過粗礦粒的間隙而到達床層底部，從而在粗重礦粒的夾帶下向前運動，直至從精礦端排出。而將－0.038mm分出單獨處理，析離分層作用不復存在，細粒重礦物很難沉降到床層底部，失去了粗重礦粒的夾帶“保護”，細粒重礦物再也不可能從給礦端沿著床面運動到精礦端，中途就會被橫向水流沖走而流失，故難于回收。因此入選礦物分級固然重要，但必須合理，分級過細反而有害�？紤]到鉭鈮礦的重選回收粒度下限尚不清楚，礦砂礦泥難于界定，加之分級越細，難度越大，與其增加過多的投入用于脫泥，不如不脫泥入選。

四、改造宜春鉭鈮礦選礦流程的方向

1978～1981年的生產(chǎn)攻關試驗和1982～1984年的技術改造，解決了選礦廠主流程的粗選設備問題（用螺旋溜槽取代組合溜槽）、原礦脫泥問題（采用振動給礦篩洗機）、粗碎設備與原礦塊度不匹配的問（用φ900×1200顎式破碎機取代φ600×900顎式破碎機），實現(xiàn)了流程暢通和生產(chǎn)正�；�。但最終碎礦產(chǎn)品粒度過粗和二段磨礦產(chǎn)物粒度過粗以及分級選別流程不合理的問題依然存在，亟需改進。

（一）把最終碎礦產(chǎn)品粒度由－25mm降為－10mm

利用現(xiàn)有三段開路破碎流程，不可能將最終碎礦產(chǎn)品粒度由—25mm降為—10mm�？s小最終碎礦產(chǎn)品粒度的辦法有：

1、更換破碎設備，代之以國外先進的反擊式破碎機（有資料介紹，國外生產(chǎn)的反擊式破碎機，一次破碎就能將礦石破碎到—5mm）。

2、改三段開路破碎流程為三段閉路流程。

以上辦法都必須經(jīng)過重大的技術改造，勢必影響到正常生產(chǎn)，企業(yè)恐怕難以承受。而且開路改閉路將嚴重限制現(xiàn)有破碎設備的生產(chǎn)能力，無法滿足生產(chǎn)的需要，并不可取。

3、把濕式棒磨機當作第四段破碎機使用，由閉路工作改為開路工作，允許磨礦粒度放寬到2mm或3mm。這是有可能的。因為原設計是階段磨礦、階段選別流程，但實際上第一段磨礦產(chǎn)物中的0.5～0.2mm粒級鉭鈮礦物尚未單體分離，不能滿足選別工藝的要求，事實上并沒有起到階段磨礦、階段分級選別的作用。

（二）現(xiàn)有二段磨礦機由開路工作改成閉路工作

為了解決二段磨礦嚴重欠磨、磨礦產(chǎn)物粒度過粗滿足不了選礦工藝要求的問題，有必要把開路工作的二段磨礦機改成閉路工作。原設計沒有采用閉路流程是擔心鋰云母難磨會造成惡性循環(huán)。為此可應用胡基的兩段分級工藝，并且分別設置預先篩分和檢查篩分，在檢查篩分的篩上產(chǎn)物排放處安裝三通。在生產(chǎn)過程中經(jīng)常檢查篩上產(chǎn)物中的鋰云母含量。在正常情況下，篩上產(chǎn)物經(jīng)三通的1號支管進入磨礦機再磨。當篩上產(chǎn)物中的鋰云母積聚到一定程度時，立刻關閉1號支管，打開2號支管，讓篩上產(chǎn)物經(jīng)2號支管另行排出成為鋰云母精礦產(chǎn)品。這樣便可防止因為鋰云母難磨而造成惡性循環(huán)。

（三）改造選別流程

因為0.5～0.2mm粒級物料入選實際上是無效選別，所以應當取消這一選別段，以節(jié)省這部分物料在選別過程中占用的設備、人力和物力。所有入選物料均應磨至－0.2mm。

又因為鉭鈮礦的重選回收粒度下限不是0.038mm，所以不應當把入選物料中的－0.038mm粒級分離出來作為細泥單獨處理。加上級別并非過寬，鉭鈮礦的礦砂和礦泥又難以界定，同時在粒度已經(jīng)很細的情況下也談不上細泥有什么干擾，因此磨細的物料（0.2～0.038mm）完全可以不再分級入選。

最后考慮到入選物料中的－0.038mm粒級回收率雖然已達到45%，但還是較低，說明用重力選礦方法回收還不完全，在處理微細粒級物料方面重力選礦方法畢竟不如浮選。因此為了進一步提高回收率，可將重選尾礦中－0.038mm的分離出來進行浮選，對鉭鈮礦物再作一次選別回收。

質(zhì)檢認證平臺，聯(lián)系方式：13211192174 鐘先生，網(wǎng)址：www.remfly.com.cn ，發(fā)布日期：2020年12月03日

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