某复杂低品位金红石矿浮选试验研究①_王军.pdf

某复杂低品位金红石矿浮选试验研究 ① 王 军， 李开运， 张二星， 梁倩楠， 覃文庆， 王淀佐 （中南大学 资源加工与生物工程学院， 湖南 长沙 ４１００８３） 摘 要 对湖北枣阳某难选低品位金红石矿进行了浮选试验研究。 对于 ＴｉＯ２含量 ３．０８％的原矿，在磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９５％时，采用氟硅酸钠作脉石矿物抑制剂，水玻璃作分散剂，苯乙烯膦酸与正辛醇以 ２ ∶３混合作捕收剂（总用量 ８００ ｇ／ ｔ），获得了金 红石精矿品位和回收率分别为 ５３．７％、７５．２％的理想指标。 同时大大降低了苯乙烯膦酸的用量。 关键词 金红石； 脱泥； 混合捕收剂； 浮选； 钛 中图分类号 ＴＤ９２３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１８．０３．０１０ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１８）０３－００４３－０３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｌｏｗ⁃ｇｒａｄｅ Ｒｕｔｉｌｅ Ｏｒｅ ＷＡＮＧ Ｊｕｎ， ＬＩ Ｋａｉ⁃ｙｕｎ， ＺＨＡＮＧ Ｅｒ⁃ｘｉｎｇ， ＬＩＡＮＧ Ｑｉａｎ⁃ｎａｎ， ＱＩＮ Ｗｅｎ⁃ｑｉｎｇ， ＷＡＮＧ Ｄｉａｎ⁃ｚｕｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔｏ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｅ ａ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｏｗ⁃ｇｒａｄｅ ｒｕｔｉｌｅ ｏｒｅ ｆｒｏｍ Ｚａｏｙａｎｇ， Ｈｕｂｅｉ． Ａｆｔｅｒ ｍｉｌｌｅｄ ｔｏ ａ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｆｉｎｅｎｅｓｓ ｏｆ －０．０７４ ｍｍ ９５％， ｔｈｅ ｒａｗ ｏｒｅ ｗｉｔｈ ＴｉＯ２ｇｒａｄｅ ｏｆ ３．０８％ ｗａｓ ｔｒｅａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｓｏｄｉｕｍ ｆｌｕｏｓｉｌｉｃａｔｅ ａｓ ａ ｇａｎｇｕｅ ｄｅｐｒｅｓｓａｎｔ ａｎｄ ｓｏｄｉｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ ａｓ ａ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ， ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ａ ｍｉｘｔｕｒｅ ｏｆ ｓｔｙｒｙｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ｏｃｔａｎｏｌ ｉｎ ２ ∶３ ａｓ ａ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ａｔ ａ ｔｏｔａｌ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ８００ ｇ／ ｔ． Ａ ｒｕｔｉｌｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ＴｉＯ２ｇｒａｄｅ ｏｆ ５３．７％ ａｎｄ ＴｉＯ２ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ７５．２％ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｓｔｙｒｙｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ ａｃｉｄ ｗａｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｒｕｔｉｌｅ； ｄｅｓｌｉｍｉｎｇ； ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｔｉｔａｎｉｕｍ 钛被称为“２１ 世纪金属”，钛及其合金具有密度 小、强度高、耐腐蚀、无磁、生物相容性好等特性，已广 泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、 轻工、化工、纺织、医疗等领域［１］。 我国钛资源储量丰 富，居世界第一位，储量为 ２ 亿吨（ＴｉＯ２），主要矿石类 型包括钛铁矿、金红石和锐钛矿［２］。 而金红石主要以 原生金红石为主，占总金红石资源的 ８６％，脉石矿物 有石榴石、绿泥石、绿帘石、长石等，分布粒度较细、嵌 布关系紧密、矿物组成复杂，同时由于原矿含泥量大， 金红石与其他脉石矿物表面性质相近，造成浮选分离 困难，浮选指标不理想［３－４］。 针对湖北枣阳某难选低品位金红石矿，详细分析 了原矿的性质，开展了脱泥、单一捕收剂及混合捕收剂 等方面试验研究，取得了较好的效果。 １ 矿石性质 湖北枣阳某难选低品位复杂金红石矿的主要含钛 矿物为金红石，并含有少量钛铁矿和榍石；脉石矿物主 要为角闪石，其次为石榴石、绿帘石、钠云母、长石和绿 泥石等。 原矿矿物组成及化学成分分析结果分别见 表 １ 和表 ２。 表 １ 原矿矿物组成分析结果（质量分数） ／ ％ 金红石钛铁矿榍石角闪石钙铁榴石钠云母 ２．４３０．６３０．０４６７．３３１１．７６７．７４ 绿帘石绿泥石石英长石粘土其他 ３．１０１．５５０．８９２．２９１．２５０．９９ 表 ２ 原矿化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ ＴｉＯ２ＳＰＦｅ２Ｏ３ＣａＯ ３．０８０．０１３０．０７４１３．５５７．３２ ＭｇＯ Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２Ｎａ２ＯＫ２Ｏ ６．９５１６．７２４３．２８２．３８０．２２ 原矿粒度分布如表 ３ 所示。 由表 ３ 可知，该金红 ①收稿日期 ２０１７－１１－２０ 基金项目 国家自然科学基金（５１４７４２５４） 作者简介 王 军（１９７８－），男，湖北黄冈人，教授，博士，主要研究方向为矿物加工、湿法冶金和生物冶金。 第 ３８ 卷第 ３ 期 ２０１８ 年 ０６ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３８ №３ Ｊｕｎｅ ２０１８ ChaoXing 石矿嵌布粒度分布范围较宽，粒度分布极不均匀，主要 分布在 ０．０１～０．３２ ｍｍ（９０．２８％），粗粒级（＞０．３２ ｍｍ） 只占 ８．８５％。 金红石矿嵌布粒度较细，必须通过细磨 才能使有用矿物充分单体解离，从而获得理想的选矿 指标。 表 ３ 原矿粒度分布情况 粒级／ ｍｍ产率／ ％ －１．２８＋０．６４ ２．０４ －０．６４＋０．３２ ６．８１ －０．３２＋０．１６ １５．４８ －０．１６＋０．０８ ２５．９５ －０．０８＋０．０４ ２０．７６ －０．０４＋０．０２ １７．８７ －０．０２＋０．０１ １０．２２ －０．０１ ０．８７ 合计１００．００ ２ 研究方法 ２．１ 试验药剂及仪器 试验所用药剂硝酸铅、氟硅酸钠、正辛醇等均为分 析纯；水玻璃、苯乙烯膦酸为工业品。 所用设备包括 ＸＦＤ 型浮选机、ＸＭＱ－６７ 型 ２４０９０ 锥型球磨机、ＤＣ－５ｃ 真空过滤机及 １０１Ａ－３Ｂ 电鼓风干燥箱等。 ２．２ 试验方法 每次试验称取原矿 ５００ ｇ，在球磨机中磨矿至一定 细度后，采用 １．５ Ｌ 的 ＸＦＤ 型挂槽式浮选机进行粗选、 扫选，采用 ０．５ Ｌ 浮选机进行精选。 将得到的泡沫产 品和槽内产品分别进行过滤、烘干、称重，化验分析 ＴｉＯ２品位，并计算各产品产率和 ＴｉＯ２回收率。 试验流 程如图 １ 所示。 原矿 药剂单位g/t 硝酸铅 氟硅酸钠 水玻璃 组合捕收剂 虹吸 脱泥 细泥 精矿中矿1 中矿2尾矿 粗 选 精 选 200 1200 400 800 3 min 3 min 3 min 5 min 氟硅酸钠 组合捕收剂 200 100 3 min 5 min 组合捕收剂4005 min 组合捕收剂2005 min 磨矿 扫选 2 扫选 1 -0.074 mm占95 图 １ 试验原则流程 ３ 试验结果及分析 ３．１ 脱泥试验 在浮选过程中，矿泥常常罩盖在目的矿物表面，使 得矿物表面亲水，阻碍捕收剂在其表面的吸附以及颗粒 与气泡的粘附，导致夹带严重，品位和回收率下降［５］。 按照图 １ 所示流程，采用沉降虹吸［６］考察了脱泥对 金红石浮选的影响，结果如表 ４ 所示。 由表 ４ 可知，脱 除 １５．８６％的矿泥后，最终浮选精矿品位由 １０．９５％提 高到 １４．７４％，虽然矿泥中损失了 ９．７２％的金红石，但 最终精矿回收率由 ５６．３３％提高到了 ６５．３５％，可见脱 泥对浮选有很大的影响。 表 ４ 脱泥对金红石浮选的影响 流程产品名称产率／ ％ＴｉＯ２品位／ ％回收率／ ％ 精矿１０．３５１０．９５５６．３３ 不脱泥 中矿１０．８５４．８３２６．０４ 尾矿７８．８００．４５１７．６３ 原矿１００．００２．０１１００．００ 矿泥１５．８６１．２６９．７２ 精矿９．１２１４．７４６５．３５ 脱泥中矿８．６８３．０８１３．００ 尾矿６６．３４０．３７１１．９３ 原矿１００．００２．０６１００．００ ３．２ 单一捕收剂试验 苯乙烯膦酸被认为是目前金红石选矿的最佳捕收 剂。 采用图 １ 所示流程进行了单一捕收剂苯乙烯膦酸 用量条件试验，结果如图 ２ 所示。 苯乙烯膦酸用量/mg L-1 50 40 30 20 10 0 100 80 60 40 20 0 40060080010001200 TiO2品位/ 回收率/ ■ ■ ■ ■ ■ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 图 ２ 苯乙烯膦酸用量对金红石浮选指标的影响 由图 ２ 可知，随苯乙烯膦酸用量增加，金红石品位 和回收率均增大，当用量达到 ８００ ｇ／ ｔ 后，金红石品位 和回收率趋于稳定。 ３．３ 组合捕收剂试验 苯乙烯膦酸作为金红石的主要捕收剂，价格昂贵， 对设备有腐蚀性。 为了降低苯乙烯膦酸在实际矿石浮 选过程中的用量，选择常用的正己醇、正辛醇、十醇、十 ４４矿 冶 工 程第 ３８ 卷 ChaoXing 二醇以不同比例与苯乙烯膦酸组合并固定总用量为 ８００ ｇ／ ｔ，其他条件不变，按图 １ 所示流程进行了各组合 捕收剂比例条件试验，结果如图 ３ 所示。 正辛醇比例/ 100 80 60 40 20 0 100 80 60 40 20 0 200406080100 TiO2品位/ 回收率/ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 正己醇比例/ 60 50 40 30 20 10 0 100 80 60 40 20 0 200406080100 TiO2品位/ 回收率/ ■■ ■ ■ ■ ■ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 十醇比例/ 100 80 60 40 20 0 100 80 60 40 20 0 200406080100 TiO2品位/ 回收率/ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 十二醇比例/ 60 50 40 30 20 10 0 100 80 60 40 20 0 200406080100 TiO2品位/ 回收率/ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 图 ３ 组合捕收剂比例对金红石浮选指标的影响 由图 ３ 可知，当正己醇在组合捕收剂中所占比例为 ０～５０％时，金红石品位保持在 ４５％左右，回收率保持在 ５０％左右，进一步增加正己醇比例后品位和回收率均迅 速下降，故正己醇可以取代苯乙烯膦酸 ５０％的用量。 当正辛醇在组合捕收剂中所占比例从 ２０％增加 到 ６０％时，金红石回收率增大并保持在 ７５％左右；品 位先下降后上升，当正辛醇比例为 ６０％～８０％时，品位 最大，达到 ５３．７０％，苯乙烯膦酸与正辛醇的比例为 ２∶３时浮选结果最佳，故正辛醇可以取代苯乙烯膦酸 ６０％的用量。 增加十醇在组合捕收剂中所占比例，金红石回收 率先上升后下降，十醇占比为 ５０％时回收率达到最 大，为 ７６．９７％；品位先下降后上升，十醇占比为 ６０％时 品位达到最大，为 ５４．２０％。 苯乙烯膦酸与十醇的比例 为 １∶１时浮选结果最佳，故十醇可以取代苯乙烯膦酸 ５０％的用量。 增大十二醇在组合捕收剂中所占比例，金红石品 位先保持在 ４０％～４５％之间，当十二醇占比大于 ５０％ 后品位下降；增大十二醇比例金红石回收率从 ５０．４０％ 降至 ４０．３０％，苯乙烯膦酸与十二醇的比例为 ２ ∶３时浮 选结果最佳，故十二醇可以取代苯乙烯膦酸６０％的用量。 综合以上浮选结果可知，苯乙烯膦酸与正己醇或 十二醇组合后能保持药剂的选择性和捕收能力，与正 辛醇或十醇组合后药剂捕收能力提高，选择性先降低 后上升。 当总药剂用量为 ８００ ｇ／ ｔ，苯乙烯膦酸与正辛 醇的比例为 ２∶３时，浮选效果最好，此时金红石品位达 到 ５３．７０％，回收率保持在 ７５％左右。 ４ 结 论 １） 脱泥有利于金红石浮选，脱泥后浮选精矿品位 由 １０．９５％提高到 １４．７４％，精矿回收率由 ５６．３３％提高 到 ６５．３５％。 ２） 当组合捕收剂总用量 ８００ ｇ／ ｔ、苯乙烯膦酸与 正辛醇的比例为 ２∶３时，浮选效果最好，金红石品位达 到 ５３．７０％，回收率保持在 ７５％左右，苯乙烯膦酸用量 可以降低 ６０％。 参考文献 ［１］ 王桂生，田荣璋． 钛的应用技术［Ｍ］． 长沙中南大学出版社，２００７． ［２］ 王立平，王 镐，高 颀，等． 我国钛资源分布和生产现状［Ｊ］． 稀 有金属， ２００４（１）２６５－２６７． ［３］ 邓国珠． 世界钛资源及其开发利用现状［Ｊ］． 钛工业进展， ２００２ （５）９－１２． ［４］ 吴 贤，张 健． 中国的钛资源分布及特点［Ｊ］． 钛工业进展， ２００６，２３（６）８－１２． ［５］ Ｙｉｎ Ｗ， Ｗａｎｇ Ｊ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｓｃｈｅｅｌｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， ２０１４，２４（１１）３６８２－３６８７． ［６］ Ｏａｔｓ Ｗ Ｊ， Ｏｚｄｅｍｉｒ Ｏ， Ｎｇｕｙｅｎ Ａ Ｖ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｌａｙ ｒｅｍｏｖａｌｓ ｂｙ ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓ ｏｎ ｃｏａｌ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２０１０，２３（５）４１３－４１９． 引用本文 王 军，李开运，张二星，等． 某复杂低品位金红石矿浮选试 验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１８，３８（３）４３－４５． ５４第 ３ 期王 军等 某复杂低品位金红石矿浮选试验研究 ChaoXing