Tantalová-niobová ruda: Mineralogie, flotační chování a následné kovové specifikace

Mineralogie tantalových-niobových rud

Průmyslové suroviny tantalu a niobu pocházejí ze dvou minerálních rodin. Columbit-tantalitová řada, (Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6, je kompletní pevný roztok, ve kterém se tantal a niob volně nahrazují; Ta-dominantní kompozice se nazývá tantalit a Nb-dominantní kompozice se nazývá kolumbit. Pyrochlor, jmenovitě (Na,Ca)2Nb2O6(OH,F), dominuje v nabídce niobu z ložisek hostovaných v karbonatitu. Protože jsou tyto dva prvky chemicky podobné, je ruda vždy hodnocena na samostatných testech Ta2O5 a Nb2O5 spíše než na jediném kombinovaném oxidu.

Kovy se výrazně liší v hustotě: kovový tantal je 16,6 g/cm3 a kovový niob je 8,57 g/cm3. Tento kontrast je důvodem, proč většina primárních rud prochází před flotací, magnetickou separací nebo fází konečného čištění gravitační předkoncentrací.

Srovnávací údaje o minerálech

Fe a Mn se v rámci kolumbitové-tantalitové řady průběžně mění, takže stejný vzorek z ruky může vrátit různé poměry Ta2O5/Nb2O5 z různých částí ložiska. Kupující proto testují na základě šarží a smlouvy jsou psány na poměr oxidů spíše než na název minerálu.

Flotační chování a reagenční režimy

Tantalit, columbit a pyrochlore reagují na kationtové i aniontové kolektory; komplexotvorné kolektory, typicky typy kyseliny hydroxamové, poskytují selektivnější odpověď. S kyselinou olejovou jako sběračem dosahuje obnova vrcholu v okně pH 6 až 8, zatímco minerály hlušiny křemen, živec a dolomit plavou špatně při jakémkoli pH. Toto okno je praktickým základem pro oddělování rudných minerálů od silikátové a uhličitanové hlušiny.

Kyselá úprava zvyšuje plovoucí schopnost. Úprava zhruba 10% kyselinou sírovou výrazně usnadňuje plavení rudy a odezva se zlepšuje s dávkováním kyseliny; kyselina sírová překonává v této funkci kyselinu chlorovodíkovou, zatímco úprava asi 1% kyselinou fluorovodíkovou vytváří úroveň aktivace podobnou kyselině sírové. Když je sběračem kyselina olejová, sulfid sodný v koncentraci asi 10 až 20 mg na litr stlačuje tantal-niobové minerály spolu s částí hlušiny; s kationtovým sběračem stejné činidlo zpočátku aktivuje rudné minerály, ale výtěžnost klesá s rostoucí dávkou. Malé přídavky silikofluoridu sodného potlačují všechny minerály v okruhu kyseliny olejové.

Následné kovové specifikace

Koncentrát se převede na kov nebo železnou předslitinu a tvářený produkt se pak nakupuje podle publikovaných specifikací, nikoli podle rozboru rud. Tantalový ingot je specifikován podle ASTM B364, tantalová tyč a drát podle ASTM B365. Niobový ingot je pokryt ASTM B394 a niobová tyč a tyč ASTM B392. Tyto specifikace stanoví chemické limity, mechanické vlastnosti a rozměrové tolerance a jsou nezávislé na mineralogii, ze které krmivo pochází.

Často kladené otázky

Q:Jaký je rozdíl mezi tantalitem a columbitem?
A: Oba patří do řady pevných roztoků (Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6. Tantalit je Ta-bohatý konec série, columbite Nb-bohatý konec; hranice je záležitostí poměru Ta/Nb v každé šarži, nikoli jiné minerální struktury.

Q:Proč se ruda třídí na Ta2O5 a Nb2O5 odděleně?
Odpověď: Tyto dva oxidy jsou placeny za velmi odlišné ceny a chovají se odlišně v navazující metalurgii, takže jediné kombinované oxidové číslo by skrylo splatný obsah tantalu.

Q:Jaký rozsah pH vyhovuje flotaci kyseliny olejové?
Odpověď: Výtěžnost je nejlepší mezi pH 6 a pH 8, což je také tam, kde křemen, živec a dolomit zůstávají špatně plavitelné a mohou být vyřazeny do hlušiny.

Q:Mění úprava kyselinou flotační výkon?
A: Ano. Kondicionování asi 10% kyselinou sírovou zvyšuje plovoucí schopnost a účinek roste s přidáním kyseliny. Kyselina sírová funguje lépe než kyselina chlorovodíková, zatímco zhruba 1% kyselina fluorovodíková poskytuje srovnatelnou aktivaci.

Q:Jaké specifikace platí pro hotový kov?
A: ASTM B364 pro tantalový ingot, ASTM B365 pro tantalovou tyč a drát, ASTM B394 pro niobový ingot a ASTM B392 pro niobovou tyč a tyč.