白云鄂博难选氧化矿石深度还原-高效分选基础研究

白云鄂博难选氧化矿具有品位低，矿物成分复杂，共生关系密切，嵌布粒度细而不均及矿石类型多等特点，导致选矿过程中铁矿物和稀土矿物的回收率均较低，提高白云鄂博难选氧化矿的分选效率具有重要的理论与实际意义。.本项目突破了选矿-烧结-高炉冶炼的传统理念，采用深度还原技术，先将白云鄂博难选氧化矿中的铁矿物还原为金属铁颗粒，而稀土、铌、锰等矿物不同程度被还原，然后对深度还原物料进行分选，从而实现铁、稀土、铌等成分的有效分离和富集。本项目通过对深度还原前后物料的化学组成、矿物组成、结晶粒度、微观结构等工艺矿物学特性研究，开展深度还原过程中重要反应的热力学分析及铁颗粒生长的动力学研究，揭示深度还原过程中各种矿物的反应特性、元素的迁移规律、铁颗粒的生长规律及深度还原机理。在此基础上，开展深度还原-高效分选过程优化研究，实施铁颗粒粒度的控制，实现铁矿物的高效分选，同时为稀土、铌、锰等矿物的分选创造条件。

本项目针对白云鄂博氧化矿石复杂难选的特点，突破了选矿-烧结-高炉冶炼的传统理念，创造性提出“深度还原-高效分选”选冶联合新技术。. 应用XRD、SEM、EDS等分析手段对深度还原前后物料的化学组成、矿物组成、结晶粒度等工艺矿物学特性进行了系统的分析，查明了还原条件对还原产物特性的影响规律，揭示了白云鄂博难选氧化矿石的深度还原机理。研究结果表明，铁矿物以Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe顺序被还原，其中以碳和铁氧化物的间接反应为主反应且反应速度很快，短时间内就有金属铁生成。金属铁颗粒的成核及长大将决定整个还原过程速度，该过程可分为还原成核、深度还原、铁颗粒粗化三个阶段。. 探明了稀土、铌、硫、磷等矿物深度还原后的赋存状态及迁移规律。在本项目确定的还原条件下，稀土矿物大部分转化为含稀土相(CaO•2RE2O3•3SiO2)； 25.93%的铌及18.29%的锰被还原进入铁粉中，其余部分仍以氧化物的形式进入尾矿中；磷和硫分别有41.89%、21.94%进入铁粉中，18.11%的磷及26.08%的硫进入气相，其余的仍以磷酸盐或者硫酸盐的形式进入尾矿；氟化钙能显著降低矿石的熔化温度和体系黏度，有利于还原物料金属化率的升高和金属铁颗粒的长大。. 以还原物料金属化率、金属铁颗粒粒度及铁粉品位作为评价指标，研究了还原温度、还原时间、配碳系数等因素对深度还原-分选效果的影响。研究表明：金属化率和金属铁颗粒粒度是决定分选效果的主要因素，还原温度、还原时间和配碳系数对还原物料金属化率及金属铁颗粒粒度有重要影响。以TFe品位32.17%、REO品位7.14%的白云鄂博矿氧化矿石为原料，获得了TFe品位35.30%，金属化率93.63%的还原物料，经分选可获得TFe品位为92.02%，金属化率为94.18%，铁回收率为93.27%的铁粉，REO品位15.50%，稀土回收率97.18%的富稀土尾矿和TFe品位为1.90%，REO品位0.86%，C品位81.00%的未反应煤，实现了铁与稀土矿物的高效分离和富集。. 本项目研究成果为该矿高效利用开辟了新的技术途径，为其实际应用奠定了理论基础。发表学术论文10篇，其中SCI收录4篇、EI收录4篇；作国际会议特邀报告1次，国内特邀会议报告2次；申请发明专利2项，培养博士生1名，硕士生2名，较好的完成了项目内容。