河南省西峡稀土矿矿石性质研究及选矿工艺设计

现代矿业
MODERN MINING
总第617期2022年9月第9期
Serial No. 517September. .O?。

-矿物加工工程-
河南省西峡稀土矿矿石性质研究及选矿工艺设计*
*国土资源部稀土稀有稀散矿产重点实验室开放基金项目(编
号：KLRM-KF221297、KLRM-KF221908)。

王誉树(1291-)，男，工程师,450002河南省郑州市金水路28号
地矿大厦327室。

王誉树孙景敏周姣花李荣改赵一星
(1.河南省岩石矿物测试中心；2.河南省矿物加工与生物选矿工程技术研究中心)
摘 要 为了合理开发利用河南省西峡县发现的稀土矿，进行了矿石性质研究和选矿工艺设计。

探明了该稀土矿的矿产种类、矿石类型和赋存状态，结合矿石组分分析初步判别该矿石宜于采用的选
矿工艺，并通过目的矿物嵌布特性分析确定矿石可选性。

基于以上研究，通过不同工艺对比确定了磁 选预处理一粗精矿浮选的工艺流程，并获得了开路精矿REO 品位62. 44%、回收率64. 94%的分选指 标。

关键词 稀土 氟碳铈矿 工艺矿物学 选矿工艺
DOI ： 12. 3969/j. issn. 1777-0676. 5020.59.226
Research on the Properties of Rare Earth Ore and the Design of Beneficiation Process in
Xixia County , Henan Province
WANG Yllshll 62 SUN Jingmin 1,2 ZHOU Jidohiid 22 LI Rooggai 1,2 ZHAO Yixing 22
(1. Herag Provigce Rock & Migeraln Testing Ceptpr ；2- Migeral Processing ang Bioepgigeering Technology
Reseprch 。

的血 of Hrng Provigce)
Abstroch In oir te develog ang utilizr thr rare errth ora focng in Xixin County Province , tir
pcpeCirs of thr orc ang the processing techgolooy were stuUied. Tin migerai typr,。

； typr ang occerrerce
staie of thr rara errth ora ara verified , ang thr ora dressing tecgnolooy snitante foa thr ora is preliminariip
determigep bp thr analysis of ora composition , and thr ora electanilith is determiger bp thr analysis of thr
taraer migeral imbePdina. Baser on thr alovv reserrce , thr techgolopicel process of mangetie sepdation paP trertmert-coarsn cogcertatr Ootdtioe wns determiner bp cempariny diffeagt processrs , ang thr sepdatioe
ingexrs of REO yranr ang recevva of oper ciaeit coaceptra-v wero 62. 54% ang 64. 54% aspectmgy.
Keyword aa errth , bastnasi-v, process mieeralovp , beregciatiop process
世界上已经发现的稀土矿物有250余种,池汝安 和王淀佐等在上世纪九十年代以矿物存在的主要化 合物和稀土赋存状态将稀土矿物分为12类，最具工 业价值的稀土矿物大约有50多种，而最具有开采价 值的不到12种，最重要的稀土矿物有氟碳肺镧矿、独 居石、磷纪矿、离子吸附型稀土矿、褐钇铌矿等⑴。

我国稀土矿品种全、质量高、易开采,而且轻、中、重稀 土类型均有产出，有价组分含量高[2]o 中国稀土矿 床在地域分布上具有面广而又相对集中的特点，全国 稀土资源总量的98%分布在内蒙、江西、广东、四川、 山东等地区,形成北、南、东、西的分布格局和“北轻 南重”的分布特点[3]o 由于近年来稀土行业滥采滥
挖及走私现象严重，我国稀土资源储量已经严重下 降⑷。

2212年，在河南省西峡县太平镇铀稀土矿普查 项目中估算稀土资源量17余万t,达到中型稀土矿床 规模。

这是迄今河南省发现的首个中型稀土矿床，填 补了河南省稀土矿产找矿工作的空白。

经论证，该区 域深部仍具有较大的找矿潜力[5]o 本研究旨在查明 该稀土矿石性质的基础上,设计选矿工艺，为该矿产 的开发利用提供技术基础。

1矿石元素分析
矿石元素分析旨在查明矿石中有价元素种类及 含量是否达到工业指标。

原矿化学多元素分析结果 见表2稀土元素分量分析结果见表0o 由结果可知, 矿石稀土含量达到行业标准(DZ/T 2224—2022)中 原生矿REO 最低工业品位要求(1.5% ~2.5%),稀 土类型为轻稀土。

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王誉树孙景敏等：河南省西峡稀土矿矿石性质研究及选矿工艺设计2222年9月第9期
表1原矿多元素分析结果%
成分P2O5MnO Na2O CaO MgO SiO2S 含量 2.297 2.2712227212721217722122275
成分Ag Fp2O3TiO2K2O REO TC合计含量 4.44 5.36 2.162244.66223795.44
表2稀土分量分析结果
元素含量/(g/t)分配率/%元素含量j/j))分配率/%
Sc2O312.29 2.25Gd2O33262791217
丫2。

331.92 2.12Tb2O315.16 2.26 La?O36586.225.26Dy2O316.71 2.26 CeO214232.553.39Ho2O3 1.67 2.21 PiOi i1214.8 4.62 E.O313.H 2.25 Nd2O336272714.23Tm2O3223522221
Sm2O3306.54rn Yb2O3 2.642221
E u2O352252 2.19L u2O3 2.22 2.0222矿石组分分析
稀土选矿基本方法有重选法、磁选法、浮选法3种,下面结合矿石组分对选矿方法进行分析。

原矿矿物组成含量及性质见表3o矿样的主要目的矿物是氟碳肺矿、褐帘石、独居石及氧化肺，重晶石和萤石可以考虑综合回收,脉石矿物主要为石英，其次为高岭石、绢云母、绿泥石等。

由表3可知，若采用重选工艺,大部分目的矿物、伴生矿物、金属矿物均会在重矿物中富集，但褐帘石难以富集在重矿物中;若采用磁选工艺，目的矿物、金属矿物和部分脉石矿物会在磁性物中富集。

故单一的重选或磁选工艺均无法获得合格精矿，其中磁选工艺预富集理论回收率更高。

表3主要矿物的含量及性质
名称产率/%密度/(//cm3/重选分离难易系数e比磁化系数/(X12-9m3/k)硬度氟碳肺矿4 4.62〜5.12 2.3312.19〜12.595〜6
褐帘石225 3.4〜4.212645〜625目的矿物
独居石少量 4.9〜5.5 2.35122615〜525
氧化肺少量
重晶石525 4.3〜4.5 2.26-22323〜325
伴生矿物卄才
萤石4253212 1.3222514
黄铁矿 4.9〜5.2 2.4526.966〜625
金属矿物褐铁矿 4.5〜5.3 2.4533
磁铁矿少量 5.16〜5.16 2.3392002 5.5〜6.5
高岭石325 2.62〜2.6322922〜3
云母325 2.77〜3.11217 2.5〜3
脉石矿物绿泥石 3.6122192962-2.5
125
黑云母 3.22-3.12 1.2554.242〜3
石英74 2.651222-22527注:高岭石和云母的比磁化系数跟其铁染程度相关，不含铁的高岭石及云母无磁性。

e为重选分离难易系数：e=(<52-A)/j<51-A)：6],式中, <51为轻矿物密度，此处产率最高的脉石矿物石英的比重为轻矿物比重;92为重矿物密度;△为分选介质密度，此处为水的密度。

e大于2.5属于易选矿石，分选粒度下限为32pjn;小于1.65为难选矿石，分选粒度以+2.5mm为宜。

样品中黏土类矿物含量较高，且目的矿物性脆,
加工过程中易产生矿泥。

矿泥对浮选影响大,它会罩
盖包围目的矿物、吸附药剂、增大矿浆黏度,并在精矿
中夹带⑺。

故需要在分选过程中减少过粉碎，降低
此生矿泥含量,并在浮选作业前完成脱泥工序以减轻
矿泥的影响。

3目的矿物嵌布特性
对样品进行光薄片鉴定及扫描电镜分析,分析结果如下：
(1)氟碳肺矿。

氟碳肺矿以浸染状构造零星、不均匀地分布在矿石中，多呈自形、半自形柱状结构,部分为聚粒状结构,部分氟碳肺矿交代褐帘石;部分氟碳肺矿有氧化边,经能谱分析发现氟碳肺矿氧化后稀土含量变低;部分氟碳肺矿边缘褐铁矿化。

见图1〜图6o 图1氟碳铈矿以浸染状构造零星、不均匀分布在矿石中Bas—氟碳肺矿;Ba—重晶石;Q—石英
图2氟碳铈矿呈自形、半自形柱状结构
Bas—氟碳肺矿;F1—萤石
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总第617期现代矿业222。

年9月第9期
表4氟碳铈矿粒度统计
(a)程度较深(b)程度较浅
图3氟碳铈矿交代褐帘石
Bas—氟碳肺矿;Ain—褐帘石
(c)氟碳肺矿氧化程度较浅
图4氟碳铈矿边部被氧化
Bas—氟碳肺矿
(a)未氧化氟碳钵矿能谱点位(b)氧化氟碳钵矿能谱点位
图5氟碳铈矿扫描电镜照片
图6氟碳铈矿边缘褐铁矿化
Bas—氟碳肺矿
能谱分析显示，氟碳肺矿的稀土元素主要是La (平均含量27.5%)和Ce(平均含量33.28%),属于轻稀土元素。

氟碳肺矿粒径为2.27〜2.33mm,其粒度统计结果见表4。

(2)褐帘石(图7)。

褐帘石以浸染状构造零星、不均匀地分布在矿石中，多呈自形、半自形柱状结构,部分为聚粒状结构，少量被氟碳肺矿交代。

能谱分析显示，褐帘石的稀土元素主要是La(平均含量108
粒级颗粒数平均粒径n•/近似面积累计
/m m n d/m m/m m含量/%含量/%—3.2+1.64 1.83412.84 5.25 5.24 -1.6+2.234 1.26436.287428322.08 -2.2+2.282 2.54843.8417.6038222 -2.4+2.2133 2.28234.2415.2253.22 -2.2+2.1226 2.136362787424968.02 -2.1+2.25745 2.26951.4121.2189.22 -2.25+2.22754 2.235526.8472298722222
2222244.65102.22
13.43%)和Ce(平均含量22.27%)，属于轻稀土元素。

褐帘石粒径为2.25〜7.6mm,其粒度统计结果见表5
(b)褐帘石呈自形结构
(a)褐帘石呈聚粒状分布
图7褐帘石的嵌布特征照片
Ain—褐帘石
表5褐帘石粒度统计
粒级颗粒数平均粒径/n•/近似面积累计含量/m m n/m m/m m含量/%/% -726+228237272925.5126.4826.48 -228+224642257732.66332956243 -2.4+2.285 2.24122.4921.2787269 -22+227178 2.卫7423414.8496258 -227+222566222532323243722222
366 2.2696.83722．22
(3)独居石。

独居石矿石中含量较少，主要以自形半自形板状零星分布,部分独居石交代磷灰石(见图8);能谱分析显示，独居石的稀土元素主要是Ce (平均含量29.24%)、La(14.45%)和Nd(9.74%),属于轻稀土元素。

根据上述分析结果可知，目的矿物粒度较粗，属细粒嵌布(2.2〜2.22mm)，可采用摇床、溜槽、浮选、湿式磁选、电选等分选方法⑹。

目的矿物和脉石矿物的连生关系相对简单,主要为毗邻型，
少量为包裹
王誉树孙景敏等：河南省西峡稀土矿矿石性质研究及选矿工艺设计2222年9月第9期
(a )独居石自形半自形板状分布 (b )独居石交代磷灰石
图8独居石的嵌布特征照片
型⑻，在当前矿物结晶粒度下易于单体解离。

值得 注意的是，氟碳铈矿矿物晶体边缘氧化较为严重,会 影响浮选效果。

4选矿工艺验证试验
基于矿石性质研究成果，对样品进行选矿工艺试 验,分别对样品进行磁选工艺、重选工艺、直接浮选工 艺和脱泥浮选工艺试验，试验结果见图 9o
80 r
X氢氧化钠:125
*CK-6： 500
扫选丄X氢氧化钠：75
x CK-6： 250
扫选2
x 氢氧化钠：75*水玻璃:750
精选1氢氧化钠：50 x 水玻璃：50*
精选2精矿氢氧化钠：25 x 水玻璃：
25 X
精选3
扫选3
中矿
x 氢氧化钠：75
X CK-6： 125
浮选尾矿
图11磁选一浮选工艺流程
图9不同工艺试验结果对比
□—精矿品位;■—精矿回收率
由图9可见,磁选工艺可以获得较高回收率的粗
精矿，但精矿品位较低;重选工艺粗精矿品位较高，但 回收率偏低;直接浮选无法获得有效精矿产品；脱泥 后浮选精矿指标较好，但仍需要进一步优化。

鉴于磁选和重选均对样品有脱泥效果，现采用磁 选一浮选工艺，先通过磁选预富集获得粗精矿并完成 脱泥,再通过浮选获得最终精矿。

经试验，该工艺产 品指标良好，试验流程及药剂制度见图2,试验结果 见表6o
5结论
河南省西峡县稀土矿为轻稀土矿床，主要稀土矿 物为氟碳铈矿、褐帘石和独居石；目标矿物嵌布关系 较为简单,矿物粒度主要分布于4. 1〜1.6 mm,易于 分选；结合矿石特性,采用磁选预处理一粗精矿浮选 工艺可以获得理想的分选指标;矿石中重晶石和萤石 的综合回收需要进一步研究。

表6 磁选一浮选试验结果
%
产品
产率REO 品位REO 回收率精矿 2.7762. 2264.54
中矿
9.12 5.61
12.62
浮选尾矿13.37
2.29 2. 44磁选尾矿77.53
2.441
3.14
原矿
122.22 2.62
102.62
参考文献
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(收稿日期2224-07-31)
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