Методы обогащения руд редкоземельных металлов и тория

10.07.2020

Концентраты редкоземельных металлов в настоящее время в зарубежных странах получают при обогащении сырья из месторождений следующих трех типов:

1) аллювиальные россыпи, широко распространенные во многих странах;

2) прибрежноморские россыпи, также широко распространенные во многиx странах;

3) жильные кварц-монацитовые месторождения (пока единственное такое месторождение разрабатывается в Южно-Африканской Республике).

Единственное в капиталистических странах крупное промышленное месторождение, из которого получают бастиезитовые концентраты, находится в Калифорнии (США).

Эвксенитовые концентраты в США получают из аллювиальных россыпей. Остальные минералы с преимущественным содержанием элементов иттриевой подгруппы (самарскит, гадолинит, ксенотим, фергусонит и др.) обычно извлекают из пегматитов и гранитов, отчасти из россыпей, образовавшихся вследствие разрушения этих пород.

В течение последних 10 лет открыты редкоземельные месторождения и других типов, но они пока не разрабатываются; в некоторых случаях эти месторождения являются весьма перспективными источниками получения концентратов редкоземельных элементов.

Как уже указывалось, в современной добыче редкоземельного сырья большой удельный вес приходится на долю монацита из прибрежноморских и аллювиальных россыпей. Большинство таких месторождений разрабатывается драгами и экскаваторами.

Получение монацитовых концентратов из тресков россыпных месторождений освоено в широких масштабах во многих странах. Монацитовые концентраты в большинстве случаев получаются в виде побочного продукта при комплексной переработке песков для извлечения ильменита, рутила, циркона и других минералов; вместе с тем он может получаться как основной продукт.

Обогащение россыпей осуществляется дешевыми и достаточно эффективными методами, так как материал находится в естественно измельченном виде и обычно не содержит сростков. Прибрежные лески обогащаются легче, так как они содержат окатанные зерна, очень равномерные по крупности, в противоположность пескам из аллювиальных россыпей, имеющим неправильную форму.

Аппараты для первичного обогащения песков устанавливают как на плавучих драгах или понтонах, так и на берегу, причем хвосты разгружаются вблизи выработок и подвергаются дальнейшей естественной классификации. Добываемые пески подвергают, если это необходимо, дезинтеграции и последующей классификации на барабанных грохотах для удаления валунов и гали, не содержащих цепных компонентов, а также для отмывки шламов. Ряд морских месторождений, представляющих собой естественно расклассифицированный материал, может непосредственно подвергаться гравитационному обогащению.

Полезные минералы имеют высокий удельный вес и могут быть выделены в коллективный концентрат гравитационными методами: обогащением на шлюзах, отсадкой, концентрацией на столах и винтовых сепараторах, которые в данном случае особенно эффективны благодаря большой разнице в удельных весах и отсутствию сростков минералов. Винтовые сепараторы получили широкое распространение для обогащения россыпей, содержащих редкоземельные металлы. Реже применяются концентрационные столы, дающие более четкое разделение минералов, но они сложнее в эксплуатации и занимают гораздо большую площадь при меньшей производительности. Обогащение на столах эффективнее при большом количестве минералов с удельным весом 3—4, так как гранат, шпинель и турмалин впоследствии загрязняют монацитовый концентрат, а другие немагнитные минералы — цирконовый или рутиловый концентраты. На многих обогатительных установках работают шлюзы и отсадочные машины.

Доводка первичного концентрата осуществляется комбинацией гравитационного, электромагнитного и электростатического обогащения, которая и применяется чаще всего для этой цели. Иногда отдельные продукты разделяют и флотационными методами. Последовательность применения процессов обогащения в схемах доводки первичных концентратов зависит от минерального состава и особенностей минералов отдельных месторождений.

Испытания, проведенные в Австралии, показали, что результаты обогащения были несколько выше, когда руда подвергалась сначала обработке на столах, а затем после сушки — электростатической сепарации и, наконец, — магнитному обогащению. Применение гравитации в качестве первой операции обогащения обусловлено было в данном случае присутствием в руде турмалина, имеющего одинаковые с монацитом магнитные и электростатические свойства. При гравитационном обогащении турмалин удается выделить благодаря его более низкому удельному весу.

Порядок применения электростатической и электромагнитной сепарации в схеме определяется тем, что после сушки горячий материал может подвергаться электростатической сепарации сразу, в то время как перед электромагнитной сепарацией потребовалось бы его предварительное охлаждение. Показатели же обогащения одинаковы, независимо от порядка применения этих операций.

В Бразилии добытые прибрежные пески направляют на винтовые сепараторы. Полученный первичный коллективный концентрат сушат, затем подвергают электростатической сепарации. Один из продуктов электростатической сепарации разделяют на электромагнитных сепараторах, в результате чего получают рутиловый и ильменитовый концентраты. Другой продукт подвергают магнитной сепарации и получают монацитовый концентрат и немагнитную фракцию, которая на концентрационных столах разделяется на силиманитовый и цирконовый концентраты. Для окончательной очистки цирконовый концентрат подвергают кислотной обработке.

Монацит встречается в большинстве месторождений в комплексе с ильменитом, рутилом, цирконом, гранатом, магнетитом и турмалином. Его удельный вес 4,9-6,3; он слабомагнитен. При разделении концентрата на магнитном сепараторе с последовательно увеличивающейся напряженностью магнитного поля сначала выделяется магнетит, затем ильменит, хромит, гематит; в следующую фракцию поступают гранат, эпидот, оливин, турмалин, апатит, а затем монацит с небольшим количеством циркона, рутила и эпидота. В последнюю, слабомагнитную Фракцию вместе с мелкими частицами монацита перейдут остаток турмалина, лейкоксен, магнитный рутил и загрязненный окислами железа циркон. В немагнитных хвостах остаются большая часть циркона и рутила, а также кварц, полевой шпат, касситерит и др.

Тип сепаратора, напряженность магнитного поля и число операций подбирают в зависимости от комплекса и свойств минералов, поскольку один и те же минералы различных месторождений могут отличаться своими магнитными свойствами.

Электростатическая сепарация может применяться для дальнейшего разделения продуктов, полученных в результате магнитного к гравитационного обогащения.

Гравитационное обогащение используется также для доводки концентратов магнитной или электростатической сепарации. Концентрацию на столах или отсадку применяют для более полного выделения минералов пустой породы из селективных концентратов, например кварца и полевого шпата из хвостов магнитной сепарации, содержащих циркон и рутил.

Флотация применяется на некоторых доводочных фабриках для выделения циркона, но представляет более сложный и дорогой процесс по сравнению с электростатической сепарацией, хотя и обеспечивает высокое извлечение. Рутил, ильменит и монацит извлекаются в этом случае электромагнитной сепарацией из высушенных хвостов флотации.

Таким образом, получение монацитовых концентратов из аллювиальных песков осуществляется попутно с применением гравитационных, электромагнитных и электростатических методов обогащения. Кроме монацитового концентрата получают ильменитовый, рутиловый, цирконовый и другие концентраты, а также неметаллические продукты, имеющие промышленное значение.

В товарном монацитовом концентрате суммарное содержание окислов редкоземельных элементов и тория составляет около 65%. Используются также концентраты с содержанием 55 и 68% этих окислов. При этом содержание окиси тория, которая является очень ценным компонентом этого сырья, колеблется в пределах 2—11%. Отношение содержания редкоземельных элементов к торию в монаците может измеряться в пределах от 15:1 до 6:1.

Монацитовый концентрат из руд коренного монацитового месторождения получают на фабрике Стинкемпс-Краал в Южно-Африканской Республике. Основной процесс здесь — флотация. Pyда содержит редкоземельные элементы, торий и медь. Флотация монацита предшествует флотационное выделение медных минералов.

Флотационный монацитовый концентрат содержит 50%, суммы окислов редкоземельных элементов и тория.

Бастнсзитовый концентрат из руд коренных месторождений получают флотацией. На фабрике Маунтин-Пасс (США) перерабатывают астиезитовую руду с содержанием 7—10% суммы окислов редкоземельных элементов.

Флотационный концентрат содержит 60% суммы окислов редких земель. Он подвергается обработке соляной кислотой для выщелачивания карбонатов, в результате чего содержание окислов редкоземельных элементов повышается до 72%, а после обжига для удаления углерода оно достигает 90%.

В зарубежных странах бастиезитовый концентрат в сыром виде в продажу обычно не поступает, а подвергается химическому обогащению с доведением содержания окислов редкоземельных элементов до 90%. Состав редких земель в бастиезите отличается от состава их в монаците более высоким относительным содержанием лантана и меньшим — церия. Сведений о составе получаемых гадолинитовых, самарскитовых, иттриалитовых, ксенотимовых, давидитовых и браниеритовых концентратов в иностранной литературе не встречается.

Эвксенитовые концентраты в последнее время начали получать в заметных количествах в США (фабрика Лоумен). В них содержание редкоземельных элементов равно 17%, но их состав по отдельным элементам в печати не опубликован. Известно только, что среди них преобладают иттрий и элементы иттриевой подгруппы.

Примерный состав монацитовых и бастнезитовых концентратов, получаемых в капиталистических странах, приведен в табл. 208.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна