俄罗斯铍矿床加工工艺对白杨河矿床开发的启示

＊李晓红 任满船 李清海 赵春

（核工业二一六大队 新疆 830011）

铍是原子能、航空航天不可缺少的关键性材料，是高新产业发展的保障性资源和战略资源之一[1]。

我国已探明储量的铍矿床主要分布在新疆。新疆富蕴县的可可托海绿柱石铍矿资源位于全国第一[3]，新疆和布克赛尔县的白杨河矿床是亚洲最大羟硅铍石型铍矿床[4]。白杨河矿床铍品位低[5]，矿物成份复杂,以羟硅铍石为主[6]，矿石难选冶[7]，因前期贫富矿混杂浮选试验效果不佳，至今未能开采[8]。当今，可可托海铍矿资源已尽枯竭，接近停产。白杨河矿床面临转产，其铍矿石的开发工艺研究迫在眉睫。本文介绍的俄罗斯依尔玛科夫矿床与白杨河矿床铍矿物成份相近，期望依尔玛科夫矿床铍矿石加工工艺经验能对白杨河矿床的铍资源开发利用有借鉴意义。

1.依尔玛科夫矿床及加工工艺

(1)依尔玛科夫矿床

依尔玛科夫矿床（Ермаковское месторождение）是俄罗斯唯一一个大型铍矿床[9]。矿床从1979年到1988年进行了露天开采。矿床类型为萤石—羟硅铍石—硅铍石型矿床，矿石成份复杂，主要铍矿物为羟硅铍石，次要矿物为萤石和石英，矿石中含有F、Be、S、Zn、Pb、Cu、Mo、Co、Cr等元素。

(2)铍精矿加工工艺特点

ВИМС（全苏矿物研究所）与OAO“УМЗ”（乌尔宾斯基冶金工业有限责任公司）联合，用硫酸法成功浮选含萤石—羟硅铍石—硅铍石（BeO 0.3%～1.3%）铍矿石，证明了含氟羟硅铍石工业加工可能性。在优先浮选条件下，当回收率为85%～90%（萤石含量7%～20%）时，得到BeO含量高达16.1%的高品位铍精矿；当回收率为85%～87%时，得到CaF2含量高达96%～97%不含铍杂质的萤石。铍精矿加工工艺特点如下：

①采用传统的试剂和材料（硝酸、氢氧化铝、被锻烧的纯碱、石灰、石墨电级、研磨件、固定的织布），在生产中不添加炉料（或少量的纯碱），免除了炉料与氟熔炼的阶段。

②在炼制含萤石的铍精矿时，为避免氟对氢氧化铍产生影响，采用“提取—添加炉料”工艺将不含萤石的低品位铍矿添加到高品位精矿中。因为碱性熔炼和硫酸处理应用于浮选精矿过程，精矿中铍以硅铝酸盐形式存在。提取工艺可以降低炉料中氟含量并补充二氧化硅含量，从而在熔炼过程中形成溶于酸的硅酸铍。

③将细粒精矿送入熔炉的环保方法之一是采用液体玻璃溶液，添加硅酸钠使其成团，借助硫酸获得易溶熔体，同时弥补精矿中二氧化硅不足[10]。

④使用天然霞石替代苏打的优点：一是，天然霞石可在磷灰石选矿中获取，改善了铍的有毒生产条件，降低熔融体温度150～200℃，二是，免除了高温条件下氧化钠分解离析的气体堵塞气体净化过滤器而导致停止操作[11]。

⑤用液体玻璃与颗粒状炉料在烧结窑中烧结，用硅酸钠代替有毒的硅氟化钠，即可获取含萤石的低品级铍精矿。铍精矿中含萤石，在800℃烧结很难形成挥发性氟化铍。硅酸钠是保证在回收酸溶铍的同时回收水溶氟化钠里的氟[12]。

⑥调节羟硅铍石—硅铍石精矿里的氟，可增加萤石含量达20%的原料使用量，同时获取贵重的氟化钠。

⑦由于羟硅铍石—硅铍石精矿中所含萤石中的氟损坏氢氧化铍质量，建议采用硅酸钠或者含Na2O 260g/dm2的铝酸盐溶液进行浸析，完成铍精矿脱氟[13]。

(3)铍产品生产工艺流程

铍精矿中铍矿物和元素共生组合（铍含量、二氧化硅、钙、氟等含量）特点，决定了铍精矿加工产物是氢氧化铍或铍金属。铍产品生产工艺流程见图（图1）。

图1 铍产品生产流程图（据ВИМС）

依尔玛科夫矿床铍精矿（Be 3%～5%）和（Be 2%～3%）或其混合物与生产废料一起送矿浆处理区进行活化热压。热压罐内混合物与定量的添加剂混合均匀，循环熔离。氟化熔离阶段，氟化氢铵水溶液（NH4HF2）是主要试剂。碱化熔离阶段，氢氧化钠溶液是主要试剂。

①对不同铍熔融矿浆进行机械活化预处理，可降低试剂消耗量，降低温度，缩短工期，提高溶液中铍回收量，降低产品成本。

②铍含量10%～12%的铍精矿，在加工量不是很大时，既可以使用湿式粉碎机，也可以使用活化功率较小的干式粉碎机，但都要求循环使用。

③准备好的矿浆投入到热压炉熔炼4.5～5h，氟化法熔炼温度为175～185℃，碱法熔炼温度为210～230℃。

④氟化熔离产生的滤渣，用高温热水反向冲洗回收氟，氟回收率超过94.5%。脱氟后的熔融体经调节可获取不同的建筑材料：墙面砖、人造碎石、矿物棉等。建筑材料中铍含量为0.01%～0.03%，其中的铍以非生物活性形式存在。

⑤工业试验阶段，除去铍化合物中杂质，氟化铍颗粒可加工成金属铍，氢氧化铍可生产陶瓷或氧化铍。该技术可灵活满足铍产品市场需求。

2.白杨河矿床及加工工艺

(1)白杨河矿床

新疆和布克赛尔县白杨河铍矿床属中低温火山热液型矿床，已探明铍矿资源储量5.2万吨[4]，为亚洲最大的铍矿床。矿床主要赋矿岩石为花岗斑岩和流纹质凝灰岩，矿石类型属萤石－羟硅铍石型，铍品位0.0800%～0.7707%，矿床BeO品位平均为0.1391%，铍与萤石共生，铍矿化多赋存在细小构造裂隙内。

(2)白杨河矿床加工工艺

2009—2011年，在白杨河矿床进行实验室试验（包括酸浸渣试验和原矿试验）及扩大连选试验[14-15]，这是国内首次开展羟硅铍石型含铍矿石浮选试验[16]。试验成果如下：

①酸浸渣试验取得了最终精矿品位BeO 7.72%，BeO回收率81.39%的理想指标。

②原矿试验初步确定了试验流程及条件最佳点，取得了浮选最终精矿品位BeO 6.34%，BeO回收率84.23%。

③放大连选试验完成日处理原矿量1.15t，取得了精矿品位BeO 5.96%，BeO回收率75%的指标；酸处理初步结果得到BeO 11.34%的理想指标。

存在问题：A.实验室试验因不是大规模系统性的单因素小型试验，所以获取的参数指标不是最佳值。

B.未进行详尽的药剂用量条件试验，探索药剂种类不够全面。

C.扩大连选试验只对铍精矿进行了初步的酸处理工作，没有后期的酸处理工艺。

D.由于羟硅铍石粒度较细，与萤石紧密共生；磨矿过程矿浆泥化严重、能耗高、浮选效率低。

E.由于萤石与羟硅铍石的可浮性相似，浮选降低了铍精矿质量，增加了铍精矿中氟含量，氟含量高于冶炼厂要求指标。

F.未进行铍产品的加工工艺研究。

3.白杨河矿床加工工艺研究方向

白杨河矿床铍矿石组份复杂，含铍矿物主要为羟硅铍石，脉石矿物主要为石英、钠长石、钾长石、萤石等矿物，有用矿物羟硅铍石粒度为20～300μm，赋存于萤石脉之中，矿石中含有Si、Fe、Al、Ca、Mg、Be、P、F、Mo、As等元素。建议从以下几方面加强研究。

(1)加强物质组份研究

铍矿石组份的复杂性决定铍矿石浮选工艺的复杂性，必须加强矿石物质组份的研究[17]。

(2)研究开发新型选矿试剂

研究开发提取剂、抑制剂和调节剂等新型选矿试剂，提高铍矿石回收率[18]。

(3)改善工艺流程

加强全流程工业试验研究，确保溶浸剂和试剂的多次循环利用，处理好尾矿和废渣堆中的有毒铍，以保障铍产业链的闭环和安全环保。

(4)加强铍精矿石扩大工业试验研究

加强精矿石选冶扩大工业试验研究，包括精矿石酸化时间，酸化温度，硫酸用量，矿石粒度，酸化前后铍、萤石、氟等组份含量变化和存在状态研究[19]，提高产品综合回收率。

(5)开展铍产品的工艺研究

开展铍产品的工艺研究，以获得合格的铍产品，满足市场需求。

4.结论

（1）俄罗斯依尔玛科夫含萤石-羟硅铍石-硅铍石型铍矿床，主要铍矿物为羟硅铍石，次要矿物为萤石和石英，矿石中有害组分主要为F，铍浮选采用硫酸法。

（2）新疆白杨河矿床为羟硅铍石—萤石型铍矿床，主要铍矿物为羟硅铍石，脉石矿物主要为石英、长石和萤石，矿石中有害组分主要为Ca和F，铍浮选采用硫酸法。

（3）白杨河矿床矿石矿物成份与依尔玛科夫矿床相近。建议可借鉴依尔玛科夫矿床铍浮选工艺，优化浮选试剂，引用脱氟经验，完善铍精矿酸化处理工艺。

（4）借鉴依尔玛科夫矿床铍产品生产流程，开展铍产品的工艺研究，以获得合格的铍产品，满足市场需求。