Assessment of the impact of grinding conditions and water quality on the flotation of rare earth elements bearing minerals using hydroxamic acid

ABSTRACT

Froth flotation is commonly used for the separation of rare earth minerals (REMs). A better understanding of flotation is of interest for REMs and non-sulfide minerals that carry other elements such as niobium and lithium. This study explores the effect of grinding conditions and water quality on the flotation performance of REMs at laboratory scale using material from the Ashram carbonatite deposit (Canada). Denver cell testing was used to evaluate how different particle sizes (P₈₀ between 20 and 34 µm) and rod size distributions in conventional grinding impacted the performance of REM flotation using a hydroxamic acid collector (1120 g/t). The effect of water quality (i.e. presence of rust or other species) was also evaluated. REMs, mostly monazite, represented 3% of the feed material mass with dolomite as the main gangue mineral. A P₈₀ of 24 µm strikes a compromise between sufficient liberation and limited entrainment. Grinding media corrosion negatively affected separation efficiency, causing recovery of quartz, which was possibly activated. While entrainment is responsible for over 50% of dolomite recovery, aggregation and/or slow gangue flotation account for another 40% and play an important role in achieving selectivity, highlighting the role of pulp chemistry in selective flotation of REMs.

On utilise couramment la flottation par moussage pour la séparation des minéraux de terres rares (REM). Une meilleure compréhension de la flottation est intéressante pour les REM et les minéraux sans sulfure qui contiennent d’autres éléments tels que le niobium et le lithium. Cette étude explore l’effet des conditions de broyage et de la qualité de l’eau sur les performances de flottation des REM à l’échelle du laboratoire en utilisant le matériel en provenance du gisement de carbonatite d’Ashram (Canada). On a utilisé des essais dans la cellule de Denver pour évaluer l’impact des différentes tailles de particules (P₈₀ entre 20 et 34 μm) et des distributions des tailles de tiges dans le broyage conventionnel sur les performances de la flottation des REM en utilisant un collecteur d’acide hydroxamique (1120 g/t). On a également évalué l’effet de la qualité de l’eau (c’est-à-dire la présence de rouille ou d’autres espèces). Les REM, principalement la monazite, représentaient 3% de la masse du matériel d’alimentation, la dolomite étant le principal minéral de la gangue. Un P₈₀ de 24 μm constitue un compromis entre une libération suffisante et un entraînement limité. La corrosion des médias de broyage affectait négativement l’efficacité de la séparation, entraînant la récupération du quartz, qui était possiblement activé. Alors que l’entraînement est responsable de plus de 50% de la récupération de la dolomite, l’agrégation et/ou la flottation lente de la gangue tiennent compte d’un autre 40% et jouent un rôle important dans l’obtention de la sélectivité, mettant en lumière le rôle de la chimie de la pulpe dans la flottation sélective des REM.

KEYWORDS:

• Rare earth minerals
• grinding
• mineral flotation
• hydroxamic acid
• critical minerals
• water quality
• rust

Acknowledgements

The authors acknowledge Commerce Resources for supplying the material used in this study, Éléments 08 Excellence Center on Strategic Elements and Canada Research Chair program for funding the project and the Centre Technologique des Résidus Industriels (CTRI) for providing the mineralogical data from the NSERC project CR-RDA-2-07 led at CTRI.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This work was supported by Canada Excellence Research Chairs, Government of Canada.