Технология флотации тяжёлых редкоземельных руд 

Согласно атомным номерам и физико-химическим свойствам, редкоземельные руды делятся на лёгкие (преимущественно La, Ce, Pr, Nd; типичные минералы — монацит, фторкарбонат церия) и тяжёлые. Минеральный состав тяжёлых руд гораздо сложнее: основу составляют ксенотим, эвксенит-(Y), иттрийсодержащий флюорит. Часто они сопровождаются цирконом, ильменитом, турмалином и каолинитом. Для таких руд характерны тонкое вкрапление минералов и быстрая окисляемость поверхности, поэтому флотация требует более селективных реагентов и точной настройки технологических режимов.

1. Ключевой выбор реагентов

Коллекторы. Поверхность тяжёлых редкоземельных минералов часто несёт отрицательный заряд (особенно в кислой среде). Поэтому необходимы коллекторы с высокой способностью к хелатообразованию с ионами редкоземельных элементов (Y³⁺, Ho³⁺ и др.)

• Гидроксамовые кислоты: октилгидроксамовая, бензгидроксамовая. Они проявляют гораздо более высокую селективность к ксенотиму и эвксениту-(Y), чем реагенты для лёгких руд, образуя устойчивые комплексы в диапазоне pH 5–8.

• Органофосфоновые кислоты: например, бисфосфоновая кислота (ATMP). Эти реагенты отличаются высокой эффективностью при флотации тяжёлых руд и меньшей чувствительностью к помехам со стороны кальций- и кремнийсодержащих минералов по сравнению с жирными кислотами.

• Новые хелатообразующие коллекторы: композиции на основе аминофосфоновой и гидроксамовой кислот. Благодаря двойным функциональным группам повышаются как собирательные свойства, так и селективность, например при разделении эвксенита-(Y) и циркона.

Регуляторы. Для флотации тяжёлых руд характерен слабокислый–нейтральный диапазон pH (5–7). Регулирование обычно ведётся серной или азотной кислотой, чтобы избежать гидролиза и выпадения осадка редкоземельных ионов при высоком pH.

Депрессоры. Для подавления различных породообразующих минералов применяются: фторсиликат натрия (для циркона), щавелевая кислота + сульфит натрия (для ильменита), гексаметафосфат натрия (для каолинита). Более высокую эффективность показывают модифицированные реагенты, например жидкое стекло с добавлением солей алюминия, что позволяет избирательно подавлять циркон при минимальном влиянии на полезные минералы.

Диспергаторы. В руде высока доля тонкодисперсных частиц (<10 мкм), поэтому для предотвращения их осаждения на поверхности полезных минералов применяют гексаметафосфат или триполифосфат натрия. Это особенно актуально при переработке эвксенита-(Y), который подвержен загрязнению каолинитовой мелочью.

2. Типичный пример технологической схемы

На одном из предприятий провинции Сычуань перерабатывается тяжёлая редкоземельная руда ксенотимового типа, сопровождаемая цирконом и ильменитом.

Схема: измельчение с контролем по крупности (чтобы избежать переизмельчения и образования слизи) → деслиминг (удаление частиц <5 мкм) → флотация для удаления ильменита (с жирными кислотами в качестве коллекторов) → прямая флотация ксенотима.

Режим реагентов: pH поддерживается в диапазоне 6–7 (серная кислота), в качестве депрессоров применяются фторсиликат натрия (для циркона) и щавелевая кислота (для ильменита). Основной коллектор — октилгидроксамовая кислота, дополнительно используется небольшое количество масла №2 как пенообразователя. Технологическая схема включает одну грубую, две очистные и три перечистные флотации, что повышает эффективность извлечения.

Результаты: содержание Y₂O₃ в концентрате превышает 30 %, извлечение достигает 65–75 %.

Перспективные направления

• Экологичные реагенты.Разрабатываются биоразлагаемые аналоги гидроксамовых кислот на растительной основе, позволяющие отказаться от токсичных соединений (например, цианидов) и снизить экологические риски.
• Интеллектуальные технологии.Внедряются системы онлайн-мониторинга параметров пульпы и дозировки реагентов, а также алгоритмы ИИ, которые в реальном времени корректируют процесс, повышая извлечение на 3–5 %.
• Усиление флотации тонких классов.Перспективным признан метод «сдвиговая флокуляция + флотация», при котором полимерные флокулянты обеспечивают выборочную агрегацию тонких частиц. Это уже позволило увеличить извлечение тонкодисперсного ксенотима более чем на 10 %.

По мнению экспертов, несмотря на общие принципы флотации лёгких и тяжёлых редкоземельных руд, именно тяжёлые требуют более жёстких требований к селективности реагентов и тщательной настройке параметров процесса. Будущее этой отрасли связывают с созданием эффективных экологичных реагентов, усилением переработки тонкодисперсных руд и внедрением интеллектуальных систем управления.