包钢选矿厂尾矿中萤石的湿法预处理研究

文章编号:　1004-4639(2007)03-0161-02

包钢选矿厂尾矿中萤石的湿法预处理研究

于秀兰1,　王之昌2

(1.沈阳化工学院应用化学学院,辽宁沈阳110142;　2.东北大学理学院,辽宁沈阳110004)

摘　要:　包钢选矿厂尾矿中含有大量稀土,可以通过低温氯化法回收利用.然而,氯化法制得的氯化稀土中含有较多的氯化钙,影响产品的质量.为了尽可能地除去尾矿中的萤石,进行AlCl 3溶解萤石的实验.AlCl 3具有较强的络合能力,它的加入能有效地促进尾矿中萤石(CaF 2)的溶解.以不同浓度AlCl 3浸取尾矿,考察经浸取和酸处理后尾矿中萤石的溶解情况.结果表明:用100mL 2.6

mol/LAlCl 3

浸取24g 尾矿时,尾矿中钙的含量(以氧化物计)可由原来的20.98%降低到

14.65%.

关键词:　包钢尾矿;　浸出;　萤石(CaF 2);　AlCl 3中图分类号:　TF111.31　　　文献标识码:　A

收稿日期:　2006-12-22

基金项目:　国家自然科学基金资助项目(50574023);辽宁省教育厅科学研究资助项目(20040294,20060666)作者简介:　于秀兰(1964-),女,辽宁沈阳人,副教授,博士,主要从事稀土冶金及稀土显色剂的合成与应用研究.

白云鄂博共生矿的稀土矿是目前世界上已发现的最大稀土矿,是我国稀土工业的主要原料基地.包钢选矿厂自1965年投产以来,进入尾矿坝中的稀土氧化物达到数百万吨,尾矿中稀土氧化物(REO )的平均品位在7%左右,与原矿稀土氧化物品位相当,其价值相当可观.近几年已有科研单位利用浮2磁2重联合流程,对尾矿中的稀土进行再次回收

[1-4]

.为了降低化工材料消耗,

简化工艺流程,提高稀土回收率,有效地利用这部分宝贵资源,我们以SiCl 4或AlCl 3为脱氟剂,采用碳热氯化法提取包钢选矿厂尾矿中的稀土,稀土提取率高达90%以上.但由于尾矿中含有大量的萤石,尾矿发生碳热氯化反应时,稀土及萤石同时发生氯化,制得的氯化稀土产品中含有较多的氯化钙,影响产品的质量.为了降低尾矿中萤石的含量,用不同的AlCl 3溶液来预处理包钢选矿厂的尾矿,目的是寻求合适的工艺条件,使尾矿中的萤石含量降到最低,稀土不被浸出或浸出量极少,以达到富集稀土的目的.浸出物的不溶物作X 射线衍射分析,探索了AlCl 3除尾矿中萤石的可能性.

1　实　验

1.1　实验原料

实验所用的原料为内蒙包钢选矿厂总尾矿.该尾矿中稀土矿物主要以氟碳铈矿为主,其次为独居石;铁矿物以赤铁矿、假赤铁矿为主;含钙的矿物以萤石为主;脉石矿物主要为钠辉石

、钠闪石、石英等.尾矿具体组成如表1所示.

表1　尾矿的化学成分

成分

w /%

TFe 　　13.46

FeO 3.79SFe 10.51REO 7.43Nb 2O 50.151MnO 3.13BaO 2.33CaO 20.98MgO

5.1

成分

w /%

K 2O 　　0.89

Na 2O 0.98Al 2O 30.96SiO 213.79TiO 20.53ThO 20.071F 9.98S 1.96P

1.56

由表1可以看出,该尾矿中稀土质量分数为7.43%(以稀土氧化物计),其它非稀土元素为Mn 、Ba 、Ca 、Al 、Fe 、Mg 、K 、Na 、Th 、Ti 、Nb 和SiO 2

第21卷　第3期沈　阳　化　工　学　院　学　报

Vol.21　No.3

2007.9

JOURNALOFSHENYANGINSTITUTEOFCHEMICALTECHNOLOGY

Sep.2007

等,该矿的主要特点是稀土元素含量较低,非稀土元素Fe 、Mn 、Ba 、Ca 、Al 等含量较高.1.2　实验原理

Al

3+

与F -能形成稳定的络合离子[AlF 6]

3-

存在于酸性溶液中[5].因此,通常利用铝盐溶液作为某些氟化物的溶剂或作为某些含氟溶液的氟合剂[6].AlCl 3具有较强的络合能力,它的加入

能有效地促进萤石(CaF 2)的溶解.固体AlCl 3溶于水时,由于水解作用产生的HCl 能溶解萤石、铁的碳酸盐矿物等[7].反应方程式如下:

AlCl 3+H 2O=Al (OH )3+3HCl

(

1)Fe 2O 3+6HCl=2FeCl

3

+3H 2O (2)3CaF 2+AlCl 3=3Ca 2++[AlF 6]3-+3Cl -(3)

1.3　实验方法

将一定量的AlCl 3固体溶于95mL 的去离子水中,加热溶解后定容100mL,配成2.6mol/L 的AlCl 3溶液.往24g 尾矿中加入100mL 该

溶液,恒温50℃加热搅拌1h,过滤,测得滤液中稀土离子浸取率为1.923%.滤饼作X 2射线衍射分析.

将余下的滤饼再用100mL 体积分数为5%的稀盐酸恒温50℃加热搅拌浸取1h,过滤、水洗后,滤饼作X 2射线衍射分析,滤饼中CaO 的含量采用化学法分析.1.4　分析方法

用荷兰帕纳科公司PW3040/60型X 2射线衍射仪(PW3040/60,CuK a ,40kV,45mA )对包钢选矿厂尾矿经AlCl 3预处理后的滤饼进行物相分析;用日本理学ZSX100eX 2射线荧光光谱仪测定滤饼中CaO 的含量.

2　结果与讨论

2.1　浸取液对钙含量的影响

用100mL 不同浸取液浸取相同量的尾矿时,浸取液对钙含量的影响见表2.由表2可知,

当用100mL 不同浸取液浸取相同量的尾矿时,AlCl 3的浓度小于1.5mol/L

时,尾矿中萤石溶解

得不好.采用2.6mol/L

AlCl 3溶解尾矿中的萤石

效果最好,此时,氧化钙含量降低了6.33%.

实验

选用2.6mol/L AlCl 3作为尾矿的浸取液.

表2　浸取液对氧化钙含量的影响

浸取液浓度

/(mol/L )

HCl AlCl 3尾矿量

/g 处理后w (CaO )/%原矿w (CaO )/%w (CaO )

减少量/%

0.50.52421.0620.98-0.5 1.02420.7220.980.260.5 1.52419.6920.98 1.29-

2.6

24

14.65

20.98

6.33

2.2　尾矿及浸取后的尾矿物相分析

图1为尾矿及浸取后尾矿的X 射线衍射图

谱.由图1可知,未浸取的尾矿中除少量的稀土矿物以外,主要物相为萤石、SiO 2和赤铁矿以及镁钠闪石[(Na,Ca )2(Mg,Fe )5Si 8O 22(OH )2]、霓石(NaFeSi 2O 6)等脉石矿物.其中,稀土矿物以氟碳铈矿为主,其次为独居石.经浸取液浸取处理后,谱图中萤石由主要强度峰变为次强峰,说明AlCl 3具有较强的络合能力,它的加入有效地促进了尾矿中部分萤石(CaF 2)的溶解.

图1　尾矿X 射线衍射图

(a )原尾矿　(b )AlCl 32HCl 处理后的矿　(c )AlCl 3处理后的矿

3　结　论

AlCl 3具有较强的络合能力,它的加入能有

效地促进尾矿中萤石(CaF 2)的溶解.用100mL 2.6mol/LAlCl 3浸取24g 尾矿时,尾矿中氧化钙含量由原来的20.98%降低到14.65%.

参考文献:

[1]　方军,赵德贵.包钢选矿厂磁铁矿尾矿选稀土的探

讨[J].金属矿石,2003(3):47-49.

(下转第186页)

　162　沈　阳　化　工　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　2007年

EffectofCombinedRea gentonGalenaFlotation

ZHANGWan2zhong,　YANGYon g,　CHEXiao2fei

(ShenyangInstituteofChemicalTechnolo gy,Shen yang110142,China)

Abstract:　Theeffectofxantathateandcombinedrea gentonflotationbehaviorof galenawasinvesti gat2 edwith puremineral.Firstmakeacertainex perimentconditionofxantathate,andthenmixwith pepa tofurtherreviewtheo ptimumconditionofcombinedrea gent.Thetestresultsshowthatcollectca pabili2 tyofcombinedrea gentisbetterthanxantathate,undertheo ptimumcondition,andtherecover yofflota2 tionhasim provedfrom80%to96%.Becauseithastwocarbox yl,pepahasobviousactivationfor gale2 na.Firstitisadsorbedb ymineralsurfaceandcausesthemineralsurfaceh ydrophobic,andthen promotes theflotationeffecton galena.

Keywords:　　combinedrea gent;　flotation

(上接第162页)

[2]　张文华,郑煜,秦永启.包钢选矿厂尾矿的选土选

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研究概况与生产实践[J].稀土,1999,20(5):54-

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ResearchonWetPretreatmentofFluoriteinBaotouSteel’sTailin gs

YUXiu2lan1,　WANGZhi2chang2

(1.Shen yangInstituteofChemicalTechnolo gy,Shen yang110142,China;

2.NortheasternUniversit y,Shen yang110004,China)

Abstract:　Alar geamountofrareearthexitsintailin gsofBaotouStell’sconcentractorandcanbe reusedb ylow2temperaturechlirination.However,chlorinatin gREobtainedb ychlorinationcontains morecalciumchloridethataffectedthe qualityofthe products.Inordertoremovefluoritefromthetail2 ings possibly,a processforresolvin gfluoritewithAlCl3asleachin grea gentwasinvesti gated.AlCl3isa stron gcom plexin ga gentwhichcanefficientl y promotethesolubilit yoffluorite(CaF2)inthetailin gs.In this paper,differentconcentrationsofAlCl3areusedtoleachthetailin gstoinvesti gatethesolubilit yof CaF2afterleachin gandacidtreatment.Ex perimentalresultsshowthatwhen24gtailin gsareleached withthe100mL2.6mol/LAlCl3,thecontentofcalciumoxidedecreasesfrom20.98%to14.65%.

Keywords:　BaotouSteel

’stailin gs;　leaching;　fluorite(calciumfluoride);　aluminumchloride

　186

　沈　阳　化　工　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　2007年

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/y1he.html