浅谈钽铌金属矿回收实验研究

【摘 要】我国钽铌矿业已进入另一个发展阶段，正准备进军国外市场。国内钽铌矿原矿品位一般很低，其矿物性脆、密度大。所以回收钽厂家也存在着一些问题。本文以钽铁矿-铌铁矿为例，对钽铌金属矿回收做研究，同时也对其中存在的问题进行简要分析，希望能够对该领域研究起到一定作用。

【关键词】钽铌；矿石；浮选；粗选

0 引言

稀有金属都属于伴生金属，在矿产中像钨钼，钽铌金属，铟铝等都两者并存着的，所以要利用其中一种金属，比如在钽铌矿床中采出的是钽铌金属，要用到钽金属的话，就必须通过冶炼提取回收钽。目前，我国金属回收的技术都有所突破，已达到国际水平，但回收二次利用的金属情况并不乐观，很多的回收金属厂家在依赖着开采的金属尾矿回收。

1 钽铌矿概述

钽铌矿是指含有钽和铌地矿物的总称，共有百余种，其中可作矿石开采的，主要由钽铁矿、铌铁矿和烧绿石。钽铌都属于高熔点、高沸点的稀有金属，外观似钢，灰白色光泽，粉末呈深灰色，具有吸气、耐腐蚀、超导性、单极导电性和在高温下强度高等特性，主要用于制备氧化钽、氧化铌，提炼钽、铌等。铌铁矿-钽铁矿的化学通式为AB2O6，二者简称铌钽铁矿。A为铁、锰，B为铌、钽。铌铁矿-钽铁矿的磁化率为（22.1～37.2）×10-6。铌铁矿的介电系数为10～12，钽铁矿为7～8。矿物的密度5.15～8.20（随钽的含量增高而增大）。在回收钽解析我国钽铌新材料发展趋势之后，回收钽厂家又提出我国钽铌选矿方法存在着问题。

钽铌矿选矿一般采用重选先丢弃大部分脉石矿物，获得低品位混合粗精矿，进入精选作业的粗精矿矿物组成复杂，一般含有多种有用矿物，分选难度大，通常采用多种选矿方法如重选、浮选、电磁选或选冶联合工艺进行精选，从而达到多种有用矿物的分离。

2 回收钽的应用

2.1 电容器钽粉及应用

钽电解电容器是一种以钽为金属阳极通过阳极氧化在钽表面直接生成介电在电场方向上绝缘，反向施加电压则导电氧化膜的电子器件。钽电容器与其他类型电容器间的最重要差别在于氧化钽介电膜的质量，氧化钽膜具有高的介电常数和击穿电压。钽粉的纯度越高，钽电容器阳极膜的击穿电压越高。

目前电容器钽粉正朝着高比容、高纯度的方向发展，国外钽粉的比容已达到40000～50000微法・伏/克；70000微法・伏/克钽粉已开始试用，个别厂家已向试制100000微法・伏/克的方向奋进。

除钽粉外，钽箔还用于箔型电容器，钽丝用作电容器阳极引线。2000年钽电容器年产量达到250亿个，年需钽粉800吨、钽丝近150吨。钽电容器由于它在-55～125℃的宽温度范围内电容保持稳定，而为陶瓷电容器所不及。它的高可靠性能兼以紧凑、高效及搁置时间长等特点使钽电容器在电脑、通信系统、飞机、导弹、船舶及武器系统用的仪表与控制系统中的应用经久不衰，成为钽最主要的应用。这也正是回收钽的应用之处。

2.2 钽及其合金与应用

钽对间隙元素的容限及合理的弹性模量使它作为合金的基体元素极富吸引力。钽还易于实现惰性气体钨弧焊接（GTA），因此适于制造各种化工设备，发挥它的耐蚀性能。如制造各种热交换器、蛇管、冷凝管、冷却管和插入式加热器等，例如卡伯特公司制造的标准规格为1.2米×3.7米×0.9毫米的钽薄板已通过爆炸连接工艺做成钢、铜和铝的内衬，用此衬钽材料制造大型、相对便宜的化工设备。

3 钽铁矿-铌铁矿选矿研究

3.1 钽铁矿-铌铁矿粗选

钽铌原生矿多采用阶段磨矿、多段重选。通常在磨矿回路中增设选别设备，以提早回收单体矿物。钽铌砂矿由于矿物单体解离比较好，一般不需要破碎和磨矿，入选前先进行筛选，除去块石和卵石，然后进行粗选。粗晶钽铁矿-铌铁矿采用跳汰机或螺旋选矿机（含旋转螺旋溜槽）粗选，粗选精矿采用摇床精选；细晶钽铁矿-铌铁矿采用螺旋溜槽或摇床粗选，粗选精矿采用摇床精选；钽铌矿泥采用离心选矿机或多层翻床粗选，粗选精矿采用皮带溜槽或槽流皮带溜槽结合矿泥摇床精选。此流程的特点是投资少、上马快、成本低、环境污染少。但对矿泥选别效率低。粗粒级物料采用重选。细粒级和矿泥采用磁选-重选结合。此流程的特点是对细晶钽铁矿、铌铁矿选别效率高，但矿石中的钽铌矿物都必须具有弱磁性。

3.2 磁选分离

它们的比磁化系数：钽铁矿为2.4×10-5厘米3/克，铌铁矿为2.5×10-5厘米3/克，褐钇铌矿为5.8×10-5厘米3/克，石榴石和电气石则随其铁的含量而变更，石榴石当Fe2O3含量由7%增到25%时，其比磁化系数则由11×10-6厘米3/克增加到124×10-6厘米3/克（增加11倍），电气石当Fe2O3含量由0.3%增加到13.8%时，其比磁化系数则由1.1×10-6厘米3/克增加到30×10-6厘米3/克（增加30倍）。为了提高矿物在磁场中分离的选择性，一般选用酸（固：液=1：5）作短时间（5-15分钟）的处理，以清除矿物表面铁质，然后在不同强度的磁场中分离出石榴石和电气石，可获得钽铌精矿。

3.3 电选分离

选将物料进行窄级别筛分分级，然后分别加温，在复合电场中进行电选：大于0.2毫米粒级一般采用低电压（20-35千伏）、大极距（80-100毫米）、慢转速（低离心力）（辊筒或鼓转数为33-38转/分）。-0.2～+0.08毫米粒级一般用高电压（35-45千伏）、小极距（50-80毫米）、快转速（高离心力）（辊筒转数为70-118转/分）。可将钽铁矿-铌铁矿与石榴石分离。

4 钽铌矿浮选存在问题分析

为了保证磨矿粒度，避免过粉碎，粗选一般采用阶段磨矿阶段选别流程。重选设备有GL螺旋选矿机、螺旋溜槽和摇床等。粗选工艺获得的粗精矿一般是混合粗精矿，需进一步精选分离出多种有用矿物。粗精矿矿物组成不同，采用的分离方法也不同，一般是多种方法联合使用。如采用磁选-重选-浮选联合法。

回收钽厂家对钽铌矿浮选存在问题分析：

4.1 捕收剂的捕收性问题

分子中含有官能团-COOH、-SO4H、-SO3H的捕收能力强、选择性差，只适用于浮选矿物组成简单、以石英为主要脉石的钽铌细泥。羟肟酸对钽铌细泥的捕收能力较脂肪酸弱，但选择较好。膦酸对钽铌矿捕收能力比较强。

4.2 捕收剂的环境污染及药剂成本问题

胂酸能与钽、铌等金属矿形成牢固的表面化合物，烃基向外，使矿物疏水，而与脉石矿物不存在这种化学吸附，因此捕收能力强、选择性好，同时胂酸对Ca2+、Mg2+离子不敏感，对含方解石高的矿石适应性强。但胂酸毒性较高，可能造成环境污染。

其实整体而言，在钽铌细泥浮选中，使用药剂量大，而且价格高；同时，有些药剂毒性较大，需增加环保费用，从而使选矿成本上升。使用羟肟酸浮选时，效果较好，但药剂用量较大。

5 结束语

总之，钽铌近年来呈发展趋势，国内在钽铌浮选药剂研究方面取得了一定进展，但由于药剂价格太高，目前只有国外少数铌矿山采用浮选方法，如加拿大奥卡选矿厂、巴西阿拉克萨矿。在钽铌选矿的方面，我国仍存在着问题，但同时针对也有了进展，希望在不久的未来可以解决对环境造成的损伤问题。

【参考文献】

[1]韩建设，周勇.钽铌萃取分离工艺与设备进展[J].稀有金属与硬质合金，2004：13-18.

[2]张伟宁，张小兰.钽铌湿法氨氮排放水处理技术探讨[J].宁夏工程技术，2003：30-35.

[3]何季麟，张宗国.中国钽铌工业的现状与发展[J].中国金属通报，2006：48.