曹釗教授：鈮礦選礦技術研究現狀及展望

2025年02月21日 14:45 金屬礦山責編：戚金榮作者：金屬礦山

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摘要

針對鈮礦資源高效分選技術需求 ,通過文獻研究和比較，系統介紹了世界鈮資源的分布、礦床類型及特點 ,重點歸納了燒綠石礦、鈮鐵礦和白云鄂博鐵-稀土-鈮共伴生礦等3類主要鈮礦石的選礦工藝和浮選藥劑研究現指出目前鈮礦選礦多采用重選、磁選和浮選等多種方法相結合的聯合工藝以適應不同類型鈮礦的特性，浮選藥劑研究則主要集中在常規藥劑改性、新型藥劑研制和復合用藥研發3個方向研究表明未來鈮礦選礦技術發展應加強新型浮選藥劑及其作用機理研究注重選冶聯合工藝的研究與應用強化微細粒鈮礦物及復雜共伴生鈮礦物的回收技術研發研究結果可為鈮礦資源的高效分選技術研究提供指導，對提高鈮礦資源利用效率、促進鈮工業可持續發展具有重要意義。

作者風采

曹釗，內蒙古科技大學科技處處長，教授，博士生導師。主要從事稀土及共伴生礦產資源選礦技術和藥劑研究，主持國家級、省部級和橫向課題30余項，入選國家萬人計劃青年拔尖人才、內蒙古“草原英才”、內蒙古“新世紀321人才工程”、包頭市“鹿城英才”人才稱號，獲內蒙古科學技術進步獎和中國稀土科技進步獎各1項，獲內蒙古青年創新人才獎1次、中國有色金屬學會優秀論文獎2次，以第一/通信作者發表論文80余篇，授權國家發明專利10余項，出版學術專著2部，在國內外學術會議作學術報告20余次。兼任中國有色金屬學會第八屆理事會理事、中國有色金屬學會選礦學術委員會委員、中國稀土學會地質采礦選礦專業委員會委員和《Minerals and Mineral Materials》《金屬礦山》《有色金屬（選礦部分）》《礦產保護與利用》《黃金》等期刊編委。

正文

鈮是一種戰略性稀有金屬,具有多項出色特性, 這包括高強度、耐熱性、耐酸堿性、優異的熱傳導性以及低中子吸收截面等。因此 ,鈮在高端復合材料、航空航天和超導材料等現代高科技領域得到廣泛應用, 被稱為“工業味精”。此外,鈮抗蝕性強 , 可與有機組織長期無害結合,使鈮在醫療領域被稱為“親生物金屬” 。

鈮與部分稀有元素(如鈾、釷、稀土元素) 以及普通元素(如錫、鈣、鐵、錳等)的晶體化學性質相似 , 因此易發生等價和異價類質同象替代作用。這一性質導致鈮礦物的種類達130余種 ,但僅有鈮鐵礦、燒綠石、褐色鈮釔礦、黑稀金礦、易解石、金紅石等少數含鈮礦物具有工業價值。據統計 ,世界98%的鈮產自巴西和加拿大,其鈮資源具有礦物種類較單一、嵌布粒度較粗和較易選別的特點。我國鈮礦資源成分復雜、嵌布粒度較細,分選難度較大,每年僅產出百噸級鈮(鉭) 精礦,對外依存度高達90%。為提高我國鈮資源的自給能力,減少對國外鈮資源的依賴 ,加強國內鈮資源綜合回收新工藝研究和高效浮選藥劑研發具有重要的戰略意義。

1 鈮礦資源的分布和特點

1.1 國外鈮礦資源

巴西是國外鈮資源儲量最大的國家 ,也是世界上最大的鈮生產國。據估計，巴西的鈮資源儲量約占世界總量的80% ,平均Nb品位高達2.5% ,且采選難度低。此外，加拿大、澳大利亞、俄羅斯、肯尼亞等國也擁有較豐富的鈮資源。

國外鈮礦的主要工業類型為碳酸巖及風化殼型鈮礦，占全部鈮資源量的90%以上 ,其次是花崗巖及偉晶巖型鈮礦和含鈮砂礦型。花崗巖及偉晶巖型鈮礦的主要含鈮礦物是鈮鉭鐵礦，常與錫石伴生 ,通常作為開采錫石的副產品回收;含鈮砂礦規模較小，但易于采選。總體來說，目前國外探明及已開采的鈮礦具有鈮品位高、儲量大、礦物組成簡單、多種有價礦物伴生、易于開采及可部分綜合利用等特點。

1.2 國內鈮礦資源

內蒙古白云鄂博大型鐵、稀土及鈮多金屬共伴生礦的鈮資源遠景儲量660萬t，工業儲量157萬t，占全國探明鈮儲量的63.4%、工業儲量的82.7%，是我國最大的鈮資源基地。此外，鈮(鉭)鐵礦主要分布在江蘇、廣東，查明鈮資源儲量5.85萬t，占全國同類型鈮礦儲量的99.5%;褐釔鈮礦主要分布在湖南(67.3%)、廣東(27.6%) , 查明儲量不足1萬t。目前，我國可開發的鈮礦床類型多為內生礦床,主要有白云鄂博型鐵-稀土-鈮礦床、堿性巖-碳酸巖型礦床、花崗巖及堿性花崗巖型礦床、花崗偉晶巖型礦床及砂礦床。鈮礦物常與多種礦物共伴生 ,Nb品位多在0.2%以下,平均品位低,存在鈮礦物嵌布粒度細、選冶難度大等問題。

2 不同類型鈮礦選礦研究現狀

具有重要工業價值的鈮礦可分為3類 ,包括燒綠石礦、鈮鐵礦及白云鄂博伴生型鈮礦(表1)。由于鈮礦品位低、組成復雜，采用單一選礦方法很難取得理想的選礦指標。因此，選鈮過程中常根據不同類型鈮礦物和伴生礦物的組分與性質，采用重選、浮選、磁選及化學選礦等多種選礦方法聯合的工藝流程進行選別。目前，浮選仍是處理低品位復雜鈮礦的主要方法。對不同類型鈮礦選礦工藝進行歸納總結，對鈮礦浮選藥劑及作用機理進行闡述，可為復雜伴生鈮礦高效分選提供思路和借鑒。

2.1 燒綠石礦

燒綠石又稱黃綠石，是提取鈮的主要礦物。燒綠石礦主要包括堿性碳酸鹽礦和風化殘留紅土礦兩類，前者是燒綠石的原生礦，后者是堿性碳酸鹽燒綠石礦的風化礦。

2.1.1 燒綠石礦選鈮工藝研究

燒綠石比磁化系數低，磁選難以富集 ,其表面暴露的原子為Ca、Nb，主要的脈石礦物為方解石、石英和白云石等含鈣礦物，故常用浮選工藝進行回收。又因礦石性質較脆,在磨礦過程中極易出現過磨現象 ,導致礦物泥化嚴重,可選性降低，為避免過磨，在工藝流程中需選用棒磨機分段磨礦、多次脫泥，然后再進行鈮浮選，浮選過程中需選擇性抑制含鈣脈石礦物。

加拿大尼奧貝克燒綠石選礦廠采用磨礦—脫泥—反浮選碳酸鹽—磁選除鐵—浮鈮工藝流程，最終得到Nb品位60%的燒綠石精礦。

吳迪等針對國外某高品位碳酸鹽型燒綠石礦選鈮尾礦，采用磨礦擦洗—脫泥工藝優化浮選特性，結合磁選與脫鈣浮選工藝去除脈石礦物，最后采用螯合類組合捕收劑進行鈮浮選，最終得到 Nb品位高達55.07%、回收率達38.23%的燒綠石精礦。

阿拉克薩礦是典型紅土型燒綠石礦，原礦磨至-0.015mm 95%后首先進行弱磁選除鐵 ,再經三次旋流器脫泥和擦洗 ,底流在礦漿pH=3.5的條件下加入胺類藥劑進行鈮浮選 ,得到Nb品位 55% 以上的鈮精礦 ,再通過焙燒—酸浸提鈮。

卡塔拉奧紅土型燒綠石礦與阿拉克薩礦的礦物組成不同，富含大量的云母礦物和鐵質礦物，并且遭受了嚴重的風化作用。采場礦石經粗碎—篩分脫除大塊廢石后，25~0mm粉礦經棒磨、旋流器 2 次脫泥，粗沉砂(100~15μm)、細沉砂(15~5μm) 分別2次反浮選脫硅酸鹽脈石礦物，然后合并在酸性環境下進行浮選富集燒綠石，燒綠石浮選精礦再經鹽酸浸出，最終得到Nb品位為63.7%的燒綠石精礦。

2.1.2 燒綠石礦浮選藥劑研究

燒綠石屬于型礦物，依據B離子種類的差異，可分為Ti基、Sn基及Zr基復合氧化物。由于離子取代的差異，礦物表面原子組成不同，從而影響了燒綠石礦物表面性質，因此，開發出適應多種不同類型燒綠石礦的浮選藥劑非常困難。目前，燒綠石浮選主要采用脂肪酸類、胺類、羥肟酸類捕收劑，淀粉、偏磷酸鈉、硅酸鈉等為常用抑制劑，氟硅酸鈉和氟硅酸等為常用活化劑。

胺類陽離子捕收劑常用于燒綠石的浮選。酸性礦漿中，這類捕收劑解離出帶有疏水羥基的銨鹽陽離子，通過氫鍵與燒綠石表面發生靜電吸附，并與燒綠石表面的Ca、Nb金屬活性位點發生配位作用，實現捕收目的。文獻報道 ,在阿拉薩克選礦廠鈮浮選過程中，用鹽酸調節 pH=2.5~3.5，采用乙酸胺為捕收劑，Canasol1640和MC533為抑制劑 , 氟硅酸鈉為活化劑，經1粗4精浮選流程 ,獲得了Nb品位 55%~60%的鈮精礦。

文獻報道，尼奧貝克礦選礦廠以PAX為捕收劑、硫酸銅為活化劑，采用1粗2精浮選工藝流程對磨礦—脫泥產品進行脫硫，然后以乳化脂肪酸為捕收劑、1粗2精浮選工藝富集碳酸鹽礦物，再進行磁選脫鐵，最后以淀粉為抑制劑、硅酸鈉為活化劑、二元胺為捕收劑浮選富集鈮礦物 ,最終獲得Nb品位為45% ~ 50%的燒綠石粗精礦 , 粗精礦經浮選脫硫 ,最終獲得Nb品位為 60%的鈮精礦。

文獻介紹，以伯胺和季銨鹽為捕收劑對燒綠石、鈮鐵礦與石英等礦物進行微浮選分離試驗，結果表明，氨類捕收劑對燒綠石、鈮鐵礦具有明顯的捕收效果。

Wang研究了2-三亞乙基四胺亞甲基-4-基酚(TMNP) 對燒綠石的浮選性能和吸附機理，結果表明，TMNP對燒綠石有很強的捕收能力 ,在pH=3~6的條件下，濃度為2.5×10^-4mol/L 的TMNP便能使 90%以上的燒綠石上浮。Zeta電位、XPS和接觸角分析表明，TMNP通過靜電作用吸附到燒綠石表面，同時其氨基官能團上的-NH-和NH與燒綠石表面的Ca和Nb金屬位點形成化學鍵，進一步增強了吸附效果。

羥肟酸類和脂肪酸類等陰離子型捕收劑可以在中性或弱堿性的礦漿中牢固地吸附在礦石表面。因此，在燒綠石浮選中如果采用合適的陰離子捕收劑，則可以不對碳酸鹽脈石礦物進行反浮選，從而簡化流程，減少燒綠石的損失。Wang等研究了芳香族異羥肟酸鹽(AHA)中的甲基苯羥肟酸(MBHA) 、乙基異羥肟酸(EBHA) 、異丙基苯異羥肟酸(PBHA) 和叔丁基苯異羥肟酸(TBHA) 對燒綠石、方解石、石英和長石的浮選性能，結果發現，AHA 對燒綠石有較好的捕收能力，對方解石有中等捕收能力，但對長石和石英沒有捕收能力,對燒綠石和方解石捕收能力的強弱順序為TBHA、PBHA、EBHA、MBHA。

NI等發現 ,在對尼奧貝克碳酸鹽型燒綠石礦進行浮選時，聯合使用 Aero6493(主要成分烷基異羥肟酸和長鏈醇)和NAMP(偏磷酸鈉)可實現燒綠石和方解石、赤鐵礦的高效分離。在pH=9、Aer-o6493用量1 500g/t、NAMP用量250g/t時,Nb浮選回收率達到95%。通過XPS、吸附密度和TOF- SIMS等研究手段發現 ,辛基異羥肟酸(OHA) 在方解石表面的吸附為物理吸附，而在燒綠石表面同時存在物理吸附和化學吸附，用OHA處理燒綠石和方解石混合礦時，OHA優先吸附在燒綠石表面，表明羥肟酸類捕收劑是燒綠石的選擇性捕收劑。

Liu等研究了辛基羥肟酸與油酸鈉對粗粒級(+38μm)和細粒級(38~20μm) 燒綠石的浮選行為，結果表明，在pH=8.5、捕收劑用量 100 g/t 的條件下，OHA對2種粒級燒綠石的捕收能力均強于油酸鈉，這一結論得到XPS、FTIR、Zeta電位等測試結果的印證。

綜上所述，胺類陽離子捕收劑和羥肟酸等陰離子捕收劑均能實現對燒綠石的捕收。但兩類捕收劑在實際工業應用時均存在局限性。胺類捕收劑的選擇性低，需要預先脫泥和反浮選碳酸鹽等脈石礦物，從而造成鈮損失；在強酸性條件下浮選，還會腐蝕設備，且碳酸鹽礦物會大量消耗酸，因此維持礦漿pH值的穩定較困難。采用羥肟酸類和脂肪酸類捕收劑盡管具有耐泥、工藝流程簡單、設備維護費用降低等優點，但羥肟酸捕收劑用量大、藥劑成本高，對脈石礦物也有較強的捕收能力，需要根據脈石礦物種類配合高選擇性抑制劑；脂肪酸類捕收劑則存在選擇性差、對水質要求高、受溫度影響大的缺點。因此 ,簡化工藝流程、研發經濟有效的陰離子捕收劑與抑制劑是未來燒綠石浮選研究的重要方向。

2.2 鈮鐵礦

鈮鐵礦FeMnNbTa多產于堿性正長巖、碳酸巖以及花崗偉晶巖中，也見于風化礦床和砂礦中,存在類質同象礦物鉭鐵礦，與方解石、白云石、堿性角閃石、輝石、鉀長石等共生。鈮鐵礦石通常品位低,Nb含量往往低至0.1%，不易提取，并且鈮鐵礦中的鈮極易被鉭置換，選鈮難度非常大。

2.2.1 鈮鐵礦選鈮工藝研究

鈮鐵礦密度大，具有弱磁性，多采用重選—強磁選工藝進行預富集，預富集精礦再采用浮選進一步提純。廣東泰美花崗巖風化殼型鈮鐵礦石的礦物組成復雜、嵌布粒度細、含泥量大，首先采用重選—磁選—重選聯合工藝得到鈮鐵礦粗精礦，再通過重選—磁選—電選—浮選聯合工藝獲得Nb品位60%的鈮鐵礦精礦，對鈮鐵礦粗精礦的作業回收率達95%。Lv等針對江西某鈮(鉭)鐵礦選別困難的問題，應用洗礦—兩段磨礦—重選—磁選—浮選工藝后獲得了TaNb品位分別為18.28%和41.62%, 回收率分別為49.08%和70.77%的綜合精礦。

宜春鈮(鉭)鐵礦石采用棒磨機+高頻振動篩閉路磨礦,磁選預富集后重選分離出一部分合格鈮鉭精礦；重選尾礦兩段開路球磨磨礦后經螺旋溜槽和搖床聯合選別，獲得細粒合格鈮鉭精礦，總精礦TaNb)品位50%、回收率46%48%

黃建成等在開展江西某花崗巖型含鈮(鉭)礦石選礦工藝研究時，比較了2種磁選+搖床重選工藝和跳汰重選+磁選+搖床重選工藝的優劣，發現磁選+重選工藝可以成功獲得Nb品位42.09%、回收率46.08%的鈮精礦。

MIAO介紹了金竹垅鈮(鉭)鐵礦改進選礦工藝的情況，首先采用濕式弱磁選工藝去除磁性脈石礦物、脈動高梯度強磁選預富集順磁性鈮鉭礦物，然后對強磁選精礦進行分級、重選，最終獲得TaNb富集比分別為403.8、385.6的鈮鉭精礦。針對微細粒鈮(鉭) 鐵礦分選難的問題 ,李新冬等采用螺旋溜槽2次粗選、搖床2次精選工藝處理TaNb)品位0.018 的原生鈮(鉭) 鐵礦細泥，最終獲得Nb 品位為29.10%、Nb回收率為41.40%的鈮鉭精礦，實現了細粒級鈮鉭礦物的有效回收。可可托海選廠針對花崗巖型鈮(鉭)鐵礦石的特點，進行了重選+磁選聯合分選實踐，獲得了TaNb)品位35%的鉭鈮粗精礦，經過浮選和酸浸工藝獲得了TaNb)品位55%、回收率56%的鉭鈮精礦。

王全亮等為實現湖南某偉晶巖型鈮(鉭)鐵礦石的綠色高效開發利用，通過重浮磁聯合工藝將TaNb品位分別提高到24.66%和26.39%，回收率分別達到70.10% 和65.23%，同時完成了對長石、石英和云母等礦物的有效分離。

2.2.2 鈮鐵礦浮選藥劑研究

鈮鐵礦石碎磨后 ,表面暴露出大量的Fe³⁺、Mn²⁺、Nb⁵⁺等硬酸類金屬離子，依據軟硬酸堿理論，α-亞硝基-β-萘酚等含有的硬堿藥劑基團，以及—AsO胂酸類、—PO膦酸類等含有的中間堿極性基團易與該類離子反應 ,在鈮鐵礦表面發生穩定吸附，從而起到捕收作用。此外，羥肟酸類捕收劑中的親固官能團含有的氧原子能夠與鈮鐵礦表面的Nb和Fe金屬原子形成化學鍵；同時，這些官能團中的氮原子能夠減少與其連接的羥基氧原子的電子密度，這又增強了羥肟酸的選擇性螯合能力，故羥肟酸為鈮鐵礦浮選的常用捕收劑。脂肪酸類捕收劑能在鈮鐵礦表面的Fe、Mn活性位點發生化學吸附形成脂肪酸鹽，因此，脂肪酸也是鈮鐵礦浮選的有效捕收劑。鈮鐵礦石的主要脈石礦物為碳酸鹽、硅酸鹽礦物等，因此典型的抑制劑有六偏磷酸鈉、酒石酸、檸檬酸、草酸、水玻璃、CMC等。

CHEN等對比了多種捕收劑對鈮鐵礦的捕收性能，結果發現，辛基雙膦酸為鈮鐵礦的高效捕收劑 ; 當辛基雙膦酸用量為140mg/L、礦漿pH=5時，鈮鐵礦的回收率高達84.24%~91.17%;IAS和XPS檢測結果表明，雙膦酸在鈮鐵礦表面的吸附為化學吸附。

朱一民研究發現 ,膦酸類捕收劑是很好的選鈮藥劑，其中烷基氨基次甲基膦酸、苯乙烯膦酸是湖北斷峰山、江西同安、廣西栗木鈮鉭礦石浮選的較理想捕收劑。

MIAO研究發現，Pb²⁺對苯甲羥肟酸(BHA)捕收劑浮選鈮鐵礦具有活化作用。Pb離子組分(Pb²⁺PbOH) 通過靜電吸引和化學作用吸附在鈮鐵礦物表面，生成—O—Pb配合物，—O—Pb配合物與BHA表現出較強的反應活性，強化了BHA在鈮鐵礦物表面的化學吸附能力，從而增強了鈮鐵礦物表面的疏水性。MIAO后續又研究了 BHA與異丁基黃藥鈉(SIBX)復配對鈮鐵礦物的捕收效果，結果表明 ,在pH=8的條件下，使用BHA與SIBX復配捕收劑(質量比3：1)比單一BHA的回收率提高10個百分點，達95.67%。相較于單一BHA，BHA與SIBX復配可以在減少捕收劑用量的同時提高鈮鐵礦的回收率，極大地降低了選鈮成本。

畢冉等研究了在pH=9的條件下，將OHA與亞油酸鈉以1∶0.25的質量比混合，作為鈮鐵礦浮選的復合捕收劑，結果表明，浮選回收率達到76%，與單獨使用OHA相比回收率提升35個百分點;亞油酸鈉、OHA組合捕收劑與鈮鐵礦表面的Nb⁵⁺生成穩定的螯合物，可增強礦物表面負電性和疏水能力，從而強化浮選回收效果。

任皞等對比了抑制劑六偏磷酸鈉、PDC(合成丹寧-2與水玻璃按質量比1：1的混合物) 、羧甲基纖維素、草酸對鈮鐵礦及白云石的選擇性抑制性能 ,結果表明 ,PDC對白云石的選擇性抑制效果最好，在雙膦酸用量為140 mg/L、pH=5的條件下，PDC可選擇性抑制白云石，獲得高品位鈮鐵礦精礦，4種抑制劑對白云石選擇性抑制的由強到弱順序為PDC、六偏磷酸鈉、羧甲基纖維素、草酸。

綜上所述，胂酸類、膦酸類、羥肟酸類、脂肪酸類捕收劑是鈮鐵礦浮選的有效捕收劑 ,但胂酸類、膦酸類在實際應用中存在缺陷，即胂酸類捕收劑價格高、毒性大，已進入禁用之列，膦酸類捕收劑則會嚴重環境污染。因此，鈮鐵礦的浮選捕收劑研究主要集中于脂肪酸類和羥肟酸類。針對脂肪酸類捕收劑選擇性差的問題，可利用羥肟化、磺酸化、硫酸化等手段提高其浮選性能；針對羥肟酸類捕收劑價格高等問題，合成多極性基羥肟酸、優化非極性基結構以及組合用藥是重要努力方向。

2.3 白云鄂博共伴生型鈮礦

內蒙古白云鄂博共伴生型鈮礦具有回收價值的鈮礦物主要包括鈮鐵礦、鈮包頭礦、燒綠石、鈮鈣礦、鈮鐵金紅石和易解石等，該礦床中鈮品位低、礦物嵌布粒度細、礦物種類多。此外，不同鈮礦物之間以及鈮礦物與伴生鐵、稀土、螢石等礦物之間 ,在物理化學性質(如密度、比磁化系數、介電性以及可浮性) 方面存在較小差異，實現多種伴生鈮礦物充分回收難度極大，采用常規重選、磁選、電選及浮選工藝很難得到理想的選別效果，導致白云鄂博共伴生型鈮礦資源目前仍未實現工業化回收利用。為解決白云鄂博復雜共伴生型鈮礦的高效分選難題，選礦工作者開展了大量的研究。

2.3.1 白云鄂博共伴生型鈮礦選鈮工藝研究

目前，白云鄂博含鈮礦石中鈮的回收通常以稀土尾礦為對象，采用再浮稀土—脫硫—脫鐵再選鈮工藝，整個工藝流程較復雜，所得鈮精礦指標均較低，工業化較困難。選冶聯合工藝是白云鄂博伴生型鈮礦鈮分選的新方法，該工藝通過主動重構含鈮礦物的物相及表面性質、改善鈮礦物與伴生礦物間的可選性差異、強化磁浮選分離，進而獲得較高品位的鈮精礦。

在常規選礦工藝研究方面，包鋼礦山研究院與長沙礦冶研究院以白云鄂博中貧氧化礦浮選稀土尾礦為原料，采用反浮選—正浮選—強磁選工藝流程選鐵，再經1粗3精浮選工藝得到Nb品位 1. 5% 的初級鈮精礦 , 初級鈮精礦強磁選除鐵后得到Nb品位 2. 5% 的鈮精礦和 Nb品位0.8%的次鈮精礦。北京礦冶研究總院采用強磁選—浮選工藝從礦泥中回收鈮，試驗以碳酸鈉和水玻璃強化礦泥分散，并抑制脈石礦物，使用氧化石臘皂混合浮選稀土和螢石 , 然泥，獲Nb品位0.21%~0.25%、回收率30%40%的初級細泥鈮精礦。包頭稀土研究院在此基礎上 , 采用濃硫酸處理磁團聚細泥 ,洗滌后再濃縮除掉-5μm微細粒細泥 , 最后采用混合捕收劑浮鈮 , 得到 Nb品位4%~6%的鈮精礦。吳旭等以油酸鈉為主要捕收劑，在堿性條件下反浮選去除磷灰石和稀土礦物，再進行弱磁選除鐵，獲得Nb品位0.65%、回收率44.06%的鈮精礦。

在選冶聯合工藝研究方面，馬宏偉等根據白云鄂博多金屬礦中的鈮多賦存在鈮鐵礦、鈮鈦鐵礦、易解石、褐釔鈮礦、鈮鈣石、燒綠石等7種礦物中，且鈮礦物普遍以細粒、微細粒包裹體嵌布，礦石磨至 -74μm占60%時鈮礦物的單體解離度僅17.52%，多與螢石、赤鐵礦、碳酸鹽、鐵白云石、稀土緊密連生的特點 ,提出了讓鈮鐵礦、易解石在氧氣氣氛下生成FeCeO，鈮鐵礦與CaO、CaCO等有望反應轉化為燒綠石等，在氫氣氣氛、683 ~ 1387K情況下鈮鐵礦會還原成 Fe、Nb ,而Nb無法被還原的礦相重構思路。盧翔等在對白云鄂博白云巖礦固相轉化反應的Gibbs自由能研究中，發現在惰性氣氛下，鈮鐵礦能夠自發地轉化為鈉鈮礦和燒綠石，其中鈉鈮礦的生成趨勢相較于燒綠石更為顯著；在還原氣氛下，鈮鐵礦的碳熱還原反應則呈現出從NbNbO再到NbC的逐步轉變趨勢。陳雯等運用選冶聯合工藝從白云鄂博礦中分選鈮，研究以Nb品位為1%~10%的鈮粗精礦為原料，通過冶金手段，人工引導多種鈮礦相轉化成易于分選的燒綠石，增大了鈮礦物與其他脈石礦物(磁鐵礦、黃鐵礦等)的性質差異，為后續浮選、磁選等工藝獲得高品位鈮精礦創造了條件。

綜上所述，針對白云鄂博礦鈮資源性質極復雜的特點，在進行鈮綜合回收時應考慮重磁浮聯合選別工藝以及選冶聯合工藝，且浮選過程中要考慮對多種鈮礦物的同步捕收。

2.3.2 白云鄂博共伴生鈮礦物浮選藥劑的研究

白云鄂博共伴生鈮礦物種類不同，性質差異大且伴生關系復雜，常規選鈮藥劑對礦種存在局限性。目前，在對白云鄂博鈮礦物進行浮選富集時仍沒有理想的藥劑，故研發普適性浮選藥劑具有至關重要的意義。

王建英等在礦漿pH=9的條件下，以氟硅酸銨為調整劑、FM-132為起泡劑，新型羥肟酸類藥劑JN和BYQ為捕收劑，采用反、正浮選工藝流程獲得了Nb品位2.55%、回收率36.76%的鈮精礦。宋常青以白云鄂博稀土尾礦為原料，在完成稀土再選、選螢石、脫硫、脫鐵后，再采用1粗3精浮選工藝浮鈮，在pH5~5.5時，以氟硅酸銨為調整劑、CMC為抑制劑、硝酸鉛為活化劑、烷基羥肟酸/水楊羥肟酸/苯基羥肟酸為組合捕收劑、松醇油為起泡劑進行鈮粗選，鈮精選僅添加抑制劑草酸，最終獲得Nb品位5.75%、回收率86.97%的鈮精礦。

Zhang M等采用合成的HOBA(1-羥基辛基-1 ,1-二膦酸) 為鈮捕收劑、油酸鈉為鐵捕收劑、NHSiF為硅酸鹽抑制劑、硝酸鉛為活化劑、松油醇為起泡劑，對白云鄂博礦石(Nb品位0.24%) 進行浮選。在浮選pH=3.5~4.5，浮選溫度為55℃時，獲得了 Nb品位1.31%、回收率為7160%的鈮精礦。

目前，依靠實驗篩選研發白云鄂博鈮礦分選的浮選藥劑周期長、成本高，且難度大。近年來，機器學習、量子化學計算、分子動力學模擬等先進技術在浮選藥劑設計、藥劑與礦物微觀層面作用機制等研究中廣泛應用，可從理論上合理推測特定礦物適配的浮選藥劑并指導新型藥劑合成。Gao和He等提出了結合定量構效關系(QSAR) 、機器學習(ML) 、量子化學(QC)的組合模型來加速浮選藥劑的篩選過程，該方法可快速準確預測出具有目標礦物最高選擇性鍵指數的藥劑分子，極大地提高了新型浮選藥劑的開發效率。Zhang等提出了捕收劑浮選性能評價的新指標/新方法(FI)，該指標與傳統評價指標分離效率(SE)相比更加標準化且更具通用性；在后續研究中，又針對FI不具備定量預測能力的問題，利用ML+QC組合尋找到捕收劑不同方面(極性、非極性和整體極性)的關鍵特性，將這些關鍵特性納入基于理論的集電極特性指數(CPI)，并在定量構效關系的基礎上，建立了CPI-FI相結合預測捕收劑浮選性能的新方法，進一步提高了浮選藥劑篩選和新藥劑研發的效率。因此，針對白云鄂博伴生型鈮礦的復雜性 ,根據不同伴生鈮礦物理化學性質的相似性和差異性，采用先進的人工智能算法和量子化學模擬計算等技術，設計開發白云鄂博礦不同伴生鈮礦物的同步浮選高效抑制劑和捕收劑，是實現白云鄂博鈮資源高效回收的新途徑。

3 結論與展望

(1) 全球鈮資源主要分布在巴西 , 其礦床規模大、礦物組成簡單、開采條件優越。我國鈮資源多分布于內蒙古、湖北等地 ,鈮資源稟賦較差 ,選別難度大 ,選別成本高 ,產品指標不理想。針對性質復雜的鈮礦石資源 ,常采用多種選礦方法聯合的工藝流程進行鈮礦物提取 ,其中浮選是最主要的鈮回收富集方法。在選鈮藥劑方面 ,脂肪酸類、胂酸類、羥肟酸類藥劑是常用捕收劑 ,典型的抑制劑有六偏磷酸鈉、酒石酸、檸檬酸、草酸、水玻璃、CMC 等。

(2) 內蒙古白云鄂博礦是我國最大的鈮資源基地 ,其鈮品位低、礦物種類多且嵌布粒度細 ,不同鈮礦物間、鈮礦物與其他伴生有價礦物間物理化學性質 ( 密度、比磁化系數、介電性以及可浮性) 差異小 , 多種伴生鈮礦物同步選別回收難度大 ,傳統選礦工藝難以實現不同伴生鈮礦物與脈石礦物的高效分離。針對高效、普適選鈮工藝及浮選藥劑嚴重缺乏的問題 , 研發高效選冶聯合新工藝和新藥劑是關鍵。這些問題的解決 ,必須根據鈮資源礦物組成、性質與嵌布特點 ,強化不同伴生鈮礦物同步浮選藥劑的研發 ,注重選冶聯合高效工藝的開發 ,突破微細粒鈮礦物顆粒的回收手段 ,以實現我國鈮礦資源的高效工業化回收利用 ,從而提高我國鈮的自給能力 ,保障國家資源安全戰略。

參考文獻（略）