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稀土元素的矿物选矿综述 目 录 前言 目前开采的矿石 选矿操作 未来的稀土元素选矿展望 结论 1 2 3 4 5 1 前 言 稀土元素简介 稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素(Rare Earth)。简称稀土(RE或R)。 稀土元素应用 对稀土元素的需求近年来陡增，因其使用越来越多的高技术应用，包括高强度永久磁铁、 电子显示用荧光粉、 应用程序中的各种可再生能源中技术，以及作为金属的合金剂。 稀土永磁微电机 2 目前开采的矿石 目前开采的矿石 三种主要的稀土矿物：氟碳铈矿（一种氟矿物其中稀土含量大约 70%稀土氧化物），独居石（磷酸盐矿物，其中稀土含量的约70％的稀土类氧化物），磷钇矿（磷酸钇矿，其中稀土氧化物含量约67％）。 选矿技术 重力，磁力，静电和浮选分离技术。 3 选矿操作 3.1 重选 在这个流程中，低比重煤矸石被除去，然后通过湿重力选矿，弱磁选用于分选出任何磁性矿物，无需分选独居石。 非磁流的依然包含所需的独居石、 锆英石、 金红石和的煤矸石矿物，在前两个步骤中，采用一系列的重力，磁场和静电分离， 然后利用独居石，锆石和金红石矿物的不同属性，并产生最终精矿流。金红石因为它可被静电分离（非导电石和锆石）而去除。 然后通过进一步的磁分离，抗磁锆石可能会从顺独居石中被去除。 图1 独居石分离的工艺流程 脱泥 过筛降低粒度（ 5µm）：从43.0％到18.9％ 研磨前矿石加热：至540 ℃（约600秒恒温时间） 微波辐射法：2.45 GHZ ， 5千瓦的微波 3.2 脱泥 3.3 浮选 图3.1 稀土矿物浮选工艺流程 利用稀土矿物与伴生矿物表面物理化学性质的差别，采用浮选法使之与伴生脉石及其矿物分离而获得精矿，是目前稀土脉矿生产中广泛采用的主要选矿方法。美国帕斯山稀土矿就是采用浮选法生产稀土矿精矿。在海滨砂的生产中，在用重选获得重砂之后，也常常采用浮选法从重砂中获 得稀土精矿。 s 固体浸润过程 铺展过程 图 3.2 三种基本润湿形式 a-附着润湿；b-铺展润湿；c-浸渍润湿 接触角与矿物表面可浮性及润湿性的关系如下： θ大，可浮性好，润湿性弱。亲水性弱。 θ小，可浮性差，润湿性强。亲水性强。 捕收剂 抑制剂 活化剂 起泡剂 稀土矿物的捕收剂主要有油酸类（矿物组成比较简单的矿石，并且主要用于氟碳铈矿的浮选。） 、膦酸或膦脂类、烷基磺酸类、羟肟酸类、802号、804号和H894等。 主要是氟硅酸钠，其主要作用有三：清洗稀土矿物表面氧化污染膜和黏附的矿泥，恢复其纯净的表面，抑制硅酸盐矿物，增强稀土矿物表面与捕收剂的作用活性。 稀土矿物浮选药剂分类 硅酸盐矿物是稀土矿物伴生的主要矿物，水玻璃是有效的抑制剂。它不仅抑制硅酸盐矿物，而且也抑制稀土矿物和铁矿物。 随着新型捕收剂H205和H894的应用，也出现了新型的、高效的、非离子型的表面活性起泡剂，如210、J102、H103等。 静电 分离 静电分离是一个选矿技术，它利用不同的矿物电导率之间的差异来实现分离。在稀土矿物加工方面，静电分离的典型用途是独居石、磷钇矿的分离。 3.4 磁选和静电分离 3.5.1 氟碳铈矿浮选 脂肪酸历来是首选在氟碳铈浮选，由于其广泛的可用性和使用矿物浮选一般。然而，它们已被证明对氟碳铈浮选是没有选择性的，需要较高的温度，如右图所示，增加了大量的抑制剂，实现了有效的分离。 升高温度对浮选效果的影响：由脂肪酸（和其他捕收剂分子）的溶解度随温度升高而增加，矿物表面上存在的阳离子的溶解度增加，相对增强了在氟碳铈脉石矿物表面的吸附能力。 3.5 具体矿物的选矿 3.5.2 独居石浮选 这些方程描述了稀土阳离子的活化（Ce3+）和磷酸根阴离子中的硫离子对油酸捕收剂的结合（OL）。 可能是通过公式（4）和（5）表示硫化钠对独居石的抑制机制。 然后由硫化钠对锆石矿物有效抑制可以通过硅离子与锆石表面的结合或与硫离子反应来解释。 虽然是对独居石与硫化钠的作用机制还没有达成共识，很显然，硫化钠可有效地用于浮法独居石锆石。 3.6 其他稀土矿选矿 4 未来的稀土元素选矿展望 左图显示了世界范围的稀土储量，表明目前世界上稀土矿山在增加。 常见的矿物，如独居石，已被深入研究，并发表了许多的文献如捕收剂，抑制剂，和磁性能等方面的影响。上述的所有的分离技术在这种情况下，应进行研