[发明专利]分选铌矿石的系统和方法

说明书

提供了用于从碳酸盐岩主岩分选铌的方法。用于铌矿物分选的基本方法包括使用至少一种芳族异羟肟酸类捕收剂；和作为性能改良剂的至少一种铅盐对充分释出的矿浆进行铌矿物浮选。更优化的方法还包括分散。进一步优化的方法包括：磁选、分散、硫化物去除、细悬浮颗粒去除和铌精选浮选阶段。在浮选期间使用多种经测试的铅盐中的一者提高了产量，并且降低了成本，因为需要显著降低的量的捕收剂。所述方法可用于回收各种种类的铌矿物，例如铌钙矿、烧绿石、铌铁矿、褐钇铌矿、含铌金红石和含铌钛铁矿。

技术领域

本发明一般地涉及矿物的分选，并且更具体地涉及通过从碳酸盐岩主岩直接浮选含铌矿物的分选。

背景技术

铌(以前为钶)是符号为Nb(以前为Cb)且原子序数为41的化学元素。铌为柔软、灰色、可延展的过渡金属，其通常发现于以下矿物中：烧绿石、铌铁矿和铌钙矿。铌目前最大的用途是在高强度低合金(HSLA)钢种和先进高强度钢(AHSS)钢种中，其中作为合金元素添加的小百分比(0.005％至3.0％)的铌增强所生产的钢的强度。含铌合金的温度稳定性对于其在用于喷气发动机和火箭发动机组件的超级合金中的用途也很重要。铌的其他应用包括超导材料、焊接、核技术、电子器件、光学器件和珠宝。

用于从碳酸盐岩铌矿石分选铌矿物的已知方法除了在铌矿物浮选之前的磷灰石/碳酸盐矿物浮选和铌矿物浮选本身的核心工艺步骤之外，还包括平常的矿物加工步骤，例如粉碎、磁选、脱泥以及硫化物矿物的浮选。注意，术语碳酸盐矿物是通常用于指代与碳酸盐岩矿物共生体相关的各种单个矿物种类的名称，并且其在本文中的使用旨在表示所述系列(range)的这些矿物。

已知的方法包括通过各种技术进行的粉碎来实现充分的矿物释出以允许矿石矿物的分离，以及用于除去影响铌矿物的核心工艺的回收率、试剂消耗和/或矿物精矿品质中的一者或更多者的不期望的矿物的一个或更多个平常的辅助分离阶段。典型的常见辅助工艺包括在铌矿物浮选之前和/或之后进行的通过浮选除去硫化物矿物；在该工艺的一个或更多个阶段处用于除去细颗粒的脱泥；以及在铌矿物浮选之前、铌矿物浮选工艺中和/或铌矿物浮选之后的一个或更多个磁选阶段。已知方法中的核心磷灰石/碳酸盐矿物浮选阶段在对剩余的矿石进行酸化之前利用妥尔油(tall oil)和/或脂肪酸捕收剂、硅酸钠或其他分散剂以及经由碳酸钠或其他合适的碱的pH控制从矿石中除去大部分碳酸盐岩脉石材料以用于铌矿物浮选。磷灰石/碳酸盐矿物浮选阶段通常包括浮选粗选回路和一个或更多个精选浮选回路，其以闭路和/或开路工作。铌矿物浮选阶段使用氟硅酸和妥尔油/脂肪酸捕收剂在酸性条件下进行铌矿物浮选。铌矿物浮选阶段可以使用其他酸来帮助pH控制，并且通常由粗选浮选回路然后是多个(5至8个)闭式和/或开式浮选分选回路组成，其中pH通常通过各个后续精选浮选阶段而降低。已知的方法通常导致含铌矿物的回收率低于60％。矿石的矿物学特性可能对最终产品的回收率具有显著影响，其中单个矿石体内不同地质区域的工业性能通常在30％至70％的范围。

其他的用于直接铌矿物浮选(即不先除去磷灰石和碳酸盐矿物的铌矿物浮选)的新兴实验室规模方法通常使用化学纯的(>99％)苯基异羟肟酸作为浮选捕收剂，并且导致高质量产率、低品位铌精矿和高试剂消耗。Xiao Ni在新兴方法上的工作以47％的质量产率将95％的含铌矿物回收成精矿(Xiao Ni，2013)。Gibson等在相似的新兴方法上的工作以80％的回收率和6.5％的质量产率生产3％的Nb₂O₅精矿(Gibson，2014)。注意，Nb₂O₅是通常用于指代铌矿石和矿物精矿的铌含量的试验名称(assay designation)，并且其在本文中的使用旨在表示一系列含铌矿物。

已知方法的焦点是作为铌的主要商业开采矿物种类的烧绿石和铌铁矿的回收率。已知方法路线中铌铁矿的回收率通常低于烧绿石的回收率。在现有技术中未发现与铌矿物铌钙矿的浮选回收率有关的参考资料。