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稀土“浮團聚磁選”成套新技術實現成果轉化

來源:中國礦業報日期:2019-06-20


由于受到技術的局限,稀土在開發利用的過程中往往存在利用率低、冶煉成本高、環境污染大等問題。作為關鍵戰略資源,當前低成本稀土清潔生產技術已成為世界性難題,是各國競爭拼搶的行業制高點。

由自然資源部中國地質調查局成都礦產綜合利用研究所稀土資源綠色高效利用創新團隊首次提出的稀土“浮團聚磁選”成套新技術日前在國內成功實現成果轉化,并應用于國外稀土礦山項目的開發。該技術通過浮選工藝來控制稀土礦物團聚程度,最終將有用礦物提取分離,以此來提高稀土精礦的品位和回收率。

稀土“浮團聚磁選”成套新技術,不僅實現了稀土礦低碳高效開發利用,還使我國在稀土選礦富集分離核心技術方面保持了國際領先地位。

稀土分離提取工藝生產線

破解制約稀土綜合開發利用瓶頸

何為“稀土”?事實上,稀土是鑭、鈰、釹、釔等17種金屬元素的總稱。其中,鑭、鈰、鐠、釹被稱為“輕稀土”,其他元素為“中重稀土”。每種元素有著不同的用途,如鑭能夠應用于制備有機化工產品的催化劑中以及轉換農用薄膜;鈰可以用來制造噴氣式推進器零件;釹作為釹鐵硼永磁材料,廣泛用于電子、機械等行業。同時,稀土還可以作為優良的熒光、激光和電光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。此外,鈰、釔則可作為反應堆燃料的稀釋劑。

目前,我國和世界上其他國家開采出來的稀土礦石中稀土氧化物的含量只有百分之幾,有的甚至更低。傳統的稀土分離提純技術存在采選回收率低、固體廢物數量大、綜合利用程度不高等技術難題,成為制約稀土資源綜合開發利用的“攔路虎”。

為了滿足稀土冶煉生產要求,需要不斷改進稀土選礦技術方法,提高稀土氧化物含量,以得到滿足冶金要求的稀土精礦。然而,由于稀土元素的性質極其相似,又多以氧化物混合物的形式存在于各種復雜的礦物中,因此稀土元素的分離和提純是一項極其困難的事情。

如何有效破解制約稀土資源綜合開發利用的瓶頸?成都礦產綜合利用研究所以滿足國家需求為目標,重點開展了稀土綜合利用共性、關鍵性技術研究,通過選礦并行技術工藝的改進,有力提高了稀土精礦產品的純度,不僅能降低稀土冶煉成本,還使稀土分離富集效率得到成倍提升。

稀土“浮團聚磁選”成套新技術面世

“簡單來說,稀土‘浮團聚磁選技術’是以稀土捕收劑綠色分子設計為基礎,利用稀土與干擾礦物之間的物化差異,建立低碳短流程富集工藝的技術方法。”自然資源部高層次杰出青年、中國地質調查局優秀地質人才、成都礦產綜合利用研究所稀土創新團隊學科帶頭人熊文良研究員告訴記者。

然而,團聚體控制技術是浮團聚磁選的核心技術之一。它是通過浮選工藝來控制稀土礦物團聚體的團聚程度,在獲得有效浮選團聚體的前提下,使稀土在浮選作業的回收率最大化。

該項技術最大的優點在于,有效利用捕收劑選擇性團聚作用,提高細粒礦物磁選效率,從而提高稀土精礦品位。同時加入自主研發的綠色RF系列稀土浮選藥劑,大幅降低了難降解組分含量,實現零加溫浮選,減少了產品能耗和冶煉成本。

成套技術在四川德昌大陸槽和冕寧牦牛坪稀土礦選礦工業試驗表明,應用該套技術縮短了選礦富集過程,使稀土回收率由原來的20%提高至55%以上,精礦品位由55%提高到65%以上,并綜合回收了鉛、螢石、鍶鋇等伴生資源。同時,可降低每噸精礦碳排放量30%左右,減少了環境污染。

稀土分離提純關鍵核心技術國際領先

不同國家、不同地區、不同類型的稀土資源成分差異較大,需要加大對稀土共性、個性、關鍵性技術問題的研究,制訂解決方案 “對癥下藥”。為此,成都礦產綜合利用研究所針對國內外不同類型的稀土礦開展了技術攻關。

微細粒級稀土礦物常與其他礦物密切共生,采用傳統磨礦方式難以單體解離,無法得到高品質稀土精礦。研究團隊提出化學解離-物理分離的新思路,攻克了美國Pea ridge鐵-稀土共生礦和澳大利亞Nolans稀土礦等多個難選稀土礦的高效利用難題,既得到了合格的稀土精礦,還實現了共伴生有價元素的綜合利用。

格陵蘭Kvanefjeld屬于少見的磷-硅酸鹽型稀土礦,主要含稀土礦物與脈石礦物的物理化學性質相近,分選異常困難。研究團隊在詳細研究礦物組分及性質基礎上,采用新型浮選捕收劑RFS強化礦物表面性質差異,在常溫條件下得到礦物純度大于80%的稀土精礦,較國外科研機構提出的工藝流程得到的精礦品位更高,作業流程更簡化,投資及運行成本大幅降低。

美國芒廷帕斯稀土礦是全球第二大稀土礦山,卻由于生產成本過高,于2015年再度破產。研究團隊先后3次赴美國礦山現場考察及調試,最終確定的選礦技術大幅降低了生產成本,為中資企業的進入奠定了基礎,在穩定提升生產指標方面提供了技術支撐。

在此基礎上,研究團隊還針對四川地區氟碳鈰型稀土礦特點,研發出鹽酸直接浸出技術。稀土氯化物、氧化物、氟化物、碳酸稀土、高純金屬、稀土硅化物等六大系列30余種規格。研究團隊開發的系列稀土產品技術指標達到了國際先進水平,逐步形成以稀土新材料為主體的科技成果轉化示范基地。

目前,憑借多年來對國內外不同類型的稀土礦資源開展的綠色提取與綜合利用研究,成都礦產綜合利用研究所聯合盛和資源等企業,已在稀土研發方面獲得國家發明專利125項,美國、加拿大專利各1項;獲省部級科技進步一等獎1項、二等獎4項,使我國稀土綠色清潔高效利用得到大幅提升,多項優勢核心技術具備國際領先地位。

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