稀土矿选矿（一）_百科知识_行业资讯

稀土矿选矿（一）

来源：网络作者：网络转载2019-10-14 17:43 浏览:420

稀土元素是元素周期表ⅢB族中的钪、钇、镧系等十七种元素的总称(常用RE表示)。原子序数从21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。核外电子结构特点决定着它们的化学性质相近。稀土元素以钆为界,从镧、铈、镨、钕、钷、钐、到铕称之为轻稀土（或铈组稀土）,从钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥到钇称之为重稀土（或钇组稀土）。稀土元素发现较晚，1787年瑞典的C·A阿累尼乌斯（Arrhenius）在斯德哥尔摩附近发现第一块矿石,到1947年美国的J.A.里斯克(Marisky)等从铀的裂变产物中得到钷为止，前后经历了近160年。从稀土发展和应用的历史来看,大体可分为四个阶段：（1）1787~1891年为发展初期阶段。在此期间,人们对稀土进行了科学考察和认识，没有在工业上使用。（2）1891~1930年为初步应用阶段。在此期间，稀土主要用于煤气灯白炽纱罩、发火合金、碳弧电极。（3）1930~1960年为广泛应用阶段。在此期间，原子能研究带动了稀土科研的发展,掌握了稀土元素的各种性质和分离方法，并建立了专门的稀土科研中心。（4）1960年至今,是稀土应用向广度和深度迅速发展的阶段。由于稀土在国民经济各部门广泛的应用，稀土的生产和消费量猛增。我国拥有世界上最丰富的稀土资源，但稀土工业还是解放后发展起来的新兴工业。20世纪50年代末,我国制得了除钷以外的全部稀土金属（1972年制得钷）,60年代初开始工业生产。1978年以来,由于广泛地开展稀土矿的选矿、冶炼、分离、合金、材料的科研工作，以及大力开展稀土的推广应用工作,我国稀土的产量和消费量在迅速地增涨。我国的稀土精矿和稀土产品已进入国际市场。 一、稀土的性质及用途 稀土完素系典型的金属元素,其金属活泼性仅次子碱金属和碱土金属。稀土元素的电子层结构和核结构决定了稀土元素及其化合物的性质，而稀土的许多独特性质,又决定着它们的应用。有关稀土的结构与性质的关系示于表1。稀土的应用开始于19世纪末，经历了60多年的开发，因提取工艺复杂，产品价格昂贵，发展速度缓慢，消费量也不大。20世纪50年代以后，稀土分离技术得到了迅速的发展,近代的离子交换法、溶剂萃取法取代了经典的分级结晶、分步沉淀法，并在工业生产中获得各种较纯的单一稀土产品,从而为稀土的应用奠定了基础。近十年，稀土广泛用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、新材料领域。表1 稀土的结构和性质之间的相互关系

[next] 在冶金工业方面:稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中,能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用,并可以改善钢的加工性能；稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁,由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。在石油化工方面：用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点,因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程；在合成氨生产过程中，用少量的硝酸稀土为助催化剂,其处理气量比镍铝催化剂大1.5倍；在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中，采用环烷酸稀土-三异丁基铝型催化剂,所获得的产品性能优良，具有设备挂胶少，运转稳定,后处理工序短等优点；复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂，环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。在玻璃陶瓷方面：稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿,可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显象管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光；在熔制玻璃过程中,可利用二氧化铈对铁有很强的氧化作用,降低玻璃中的铁含量，以达到脱除玻璃中绿色的目的；添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃,其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X-射线的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以减轻釉的碎裂性，并能使制品呈现不同的颜色和光泽，被广泛用于陶瓷工业。在新材料方面：稀土钴及钕、铁、硼永磁材料，具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积,被广泛用于电子及航天工业；纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶,可用于微波与电子工业；用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃,可作为固体激光材料；稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料；镧镍金属是70年代新发展起来的贮氢材料；铬酸镧是高温热电材料；近年来,世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料，可在液氮温区获得超导体，使超导材料的研制取得了突破性进展。此外，稀土还广泛用于照明光源,投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉；在农业方面,向田间作物施用微量的硝酸稀土，可使其产量增加5~10%；在轻纺工业中，稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面。 二、稀土矿床 1.矿床的工业要求稀土元素在地壳中的克拉克值为0.0153%，与常见的元素锌、锡、钴含量相近；即使是克拉克值较小的铥、镥、铽、铕、钬等，也比铋、银、汞的含量高。稀土元素在地壳中分布虽较广,但不是所有含稀土的矿床都符合工业开发利用的要求。根据目前选矿和提取的技术水平，对稀土矿床的工业指标要求如表2所列。表2 稀土矿床工业指标

矿床类型	边界品位	工业品位	可采厚度m	夹石剔除厚度,m
含氟碳铈矿、独居石的原生矿床	Ce₂O₃或R₂O₃0.5%	Ce₂O₃或R₂O₃1%	1~2	2
磷钇应放硅铍钇矿等伟晶岩和碳酸岩矿床	Y₂O₃或R₂O₃	Y₂O₃或R₂O₃0.05~0.1%	1~2	2
独居石砂矿及风化壳矿床	独居石100~200g/m³	独居石300~500g/m³	1	1~2
磷钇矿砂矿及风化壳矿床	磷钇矿30g/m³	磷钇矿50~70g/m³	0.5~1	2

如果稀土元素在矿床中作为伴生组分进行综合回收,则工业指标要求可根据矿床中主要有用元素而定。对于我国特有的离子、吸附型稀土矿床，其工业指标要求有待研究和制定。 2.矿床类型我国的稀土矿床类型多、储量大、分布广，其中内蒙古白云鄂博稀土共生矿床,是世界上已探明储量最大的稀土矿床；江西离子吸附型稀土矿床，是我国特有的一种稀土矿床。国外的稀土矿床主要分布在美国、苏联、澳大利亚、巴西、印度等国。目前，国内外已开发和有工业利用价值的矿床类型列于表3。[next] 表3 稀土矿床类型

矿床类型	主要矿物	产地
白云鄂博稀土共生矿床	氟碳铈矿、独居石、磁铁矿、赤铁矿、铌铁矿、铌铁金红石、萤石、霓石、以及少量的方解石、重晶石、石英等矿物	中国内蒙
碳酸盐型稀土矿床	氟碳铈矿、方解石、重晶石、以及硅酸盐矿物等	美国加利福尼亚中国山东
	独居、氟菱钙铈矿、氟碳铈矿、萤石、方解石、及硅酸盐矿物等	中国湖北
	氟碳铈矿、独居石、磷钇矿、菱铁矿、重晶石、方解石等	苏联
悔滨砂矿及冲积砂矿矿床	独居石、钛铁矿、锆英石、金红石、及硅酸盐矿物等	澳大利亚、印度、巴西、美国、中国
悔滨砂矿及冲积砂矿矿床	磷钇矿、锡石、锆英石、独居石、钛铁矿、及硅酸盐矿物等	马来西亚、尼日利亚、巴西
离子吸附型稀土矿床	重稀土或轻稀土以离子形态吸附在高岭土及粘土矿物上，其他矿物有独居石、石英等矿物	中国江西、福建
花岗岩型稀土矿床	独居石、磷钇矿并含有方铅矿、闪锌矿、或含有黑钨矿及石英等	苏联中国江西
含稀土铀矿矿床	黑稀金矿、褐钇铌矿、锆英石、金红石、磁铁矿、硅酸盐矿物、或伴生有钛铀矿、晶质铀矿、钍沥青铀矿等矿物	加拿大、美国、巴西、南非
铈铌钙钛矿矿床	铈铌钙钛矿、磷灰石、霞石、长石等矿物	苏联

三、稀土工业矿物及其物理、化学性质 1. 稀土元素的赋存状态及矿物的分类稀土元素在地壳中的赋存状态有以下三种：（1）参加矿物晶格，构成矿物不可缺少的成份，形成独立的矿物(如独居石、氟碳铈矿),这是稀土元素在地壳中赋存的主要形态；（2）以类质同象置换(钙、锶、钡、锰等)的形态分散于造岩矿物和其他稀有矿物之中,这是次要的赋存形态；（3）呈离子形态吸附在其他矿物表面或颗粒之间，这是比较少见的一种赋存形态。根据稀土矿物的化学成分,可将已发现的稀土矿物分为九类，各类典型的稀土矿物列手表4。表4 稀土矿物分类表

类别	主要矿物
氟化物	钇萤石、氟钙钠钇石、氟铈矿等
碳酸盐、氟碳酸盐	氟碳铈矿、黄河矿、碳酸锶铈矿等
磷酸盐	独居石、磷钇矿
硅酸盐	硅铍钇矿、钪钇石
氧化物	褐钇铌矿、易解石、黑稀金矿
砷酸盐	砷钇矿
硼酸盐	水铈钙硼石
硫酸盐	水氟钙钇矾
矾酸盐	钡钇矿

2.主要工业矿物及其物理、化学性质目前，世界上已发现的含有稀土的矿物大约有250种以上，有研究和利用价值的稀土矿物大约有50~60种，具有工业开采和实用价值的稀土矿物不过10几种，其重要的稀土矿物的物理、化学性质列于表5。[next] 表5 稀土矿物的物理、化学性质

矿物名称	化学性质			物理性质					英文名称
矿物名称	分子式	REO%	可溶性	密度g/cm³	硬度	比磁化系数×10^-6cm³/g	介电常数	晶形	英文名称
氟碳铈矿	CeCO₃F	74.77	溶于HCl	4.72~5.12	4~5.2	12.59~10.19	5.65~6.90	三方晶系	Bastnaesite
独居石	CePO₄	67.76	溶于H₂SO₄、HCl、H₃PO₄微溶于NaOH	4.83~5.42	5~5.5	12.75~10.58	4.45~6.69	单斜晶系	Monazite
磷钇矿	YPO₄	63.23	溶于H₂SO₄、H₃PO₄微溶于NaOH	4.4~4.8	4~5	31.28~26.07	8.1	正方晶系	Xenotime
氟菱钙铈矿	Ce₂Ca(CO₃)₃F₃	60.30	溶于HCl、H₂SO₄、HNO₃	4.2~4.5	4.2~4.6	14.37~11.56		三方晶系	Parisite
硅铍钇矿	Y₂FeBe(SiO₄)₂O₂	51.51	溶于HCl微溶于NaOH	4.0~4.65	6.5~7	62.5~49.38		单斜晶系	Cadolinite
易解石	（CeThY）(TiNb)₂O₆	29.36	溶于H₂SO₄、H₃PO₄易溶于HF、H₂SO₄+（NH₄）₂SO₄	5~5.4	4.5~6.5	18.04~12.92	4.4~4.8	斜方晶系	Eschynite
铈铌钙钛矿	（NaCeCa）(TiNb)O₃	28.71	不溶于HCl、H₂SO₄、HNO₃溶于HF	4.58~4.89	5.8~6.3	6.54~5.23	5.56~7.84	等轴晶系	Loparite
复稀金矿	Y（TiNb）₂(O·OH)₆	29.28~33.43	溶于H₂SO₄、H₃PO₄、HF	4.28~5.05	4.5~5.5	21.05~18.00		斜方晶系	Polycrase
黑稀金矿	Y（NbTi）₂(O·OH)₆	20.82~29.93	溶于HF、H₂SO₄、H₃FO₄	4.2~5.87	5.5~6.5	27.38~18.41	3.7~5.29	斜方晶系	Euxenite
褐钇铌矿	YNbO₄	39.94	溶于H₂SO₄、HNO₃	4.89~5.82	5.5~6.5	29.2~21.16	4.5~16	四方晶系	Fergusonite

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