金红石异步浮选新工艺探索-sup-①-_sup-_梁倩楠.pdf

金红石异步浮选新工艺探索 ① 梁倩楠, 王 军, 曹 攀, 肖 巍, 李开运, 黄小涛 （中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 ４１００８３） 摘 要 在浮选动力学的基础上研究了金红石浮选工艺，充分利用金红石和脉石矿物的浮选速度差异，实现浮选分离。 通过控制 粗选、扫选时间，中矿单独再处理等方法，开路试验最终获得精矿 ＴｉＯ２品位和回收率分别为 ７０．００％和 ５５．６７％的良好浮选指标。 关键词 异步浮选； 金红石； 浮选时间 中图分类号 ＴＤ９５２文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１７．０６．０１３ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１７）０６－００４２－０３ Ａsｙｎcｈｒｏｎｏｕs Ｆｌｏtａtｉｏｎ Ｔｅcｈｎｏｌｏｇｙ Ａppｌｉｅｄ fｏｒ Rｕtｉｌｅ Bｅｎｅfｉcｉａtｉｏｎ ＬＩＡＮＧ Ｑｉａｎ⁃ｎａｎ， ＷＡＮＧ Ｊｕｎ， ＣＡＯ Ｐａｎ， ＸＩＡＯ Ｗｅｉ， ＬＩ Ｋａｉ⁃ｙｕｎ， ＨＵＡＮＧ Ｘｉａｏ⁃ｔａｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂstｒａct Ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｒｕｔｉｌｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ． Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｕｔｉｌｅ ａｎｄ ｇａｎｇｕｅ ｃａｎ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅｉｒ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ． Ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ｒｏｕｇｈｉｎｇ ａｎｄ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ， ａｎｄ ｍｅｒｇｅｄ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｏｆ ｍｉｄｄｌｉｎｇｓ， ａｎ ｏｐｅｎ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｅｓｔ ｙｉｅｌｄｅｄ ｇｏｏｄ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ， ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ＴｉＯ２ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ７０．００％ ａｎｄ ５５．６７％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ wｏｒｄs ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｒｕｔｉｌｅ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ 金红石是提取金属钦和钦白粉的重要矿产资源， 近年来，钦和钦白粉需求急剧增加［１－３］。 金红石分为 海滨砂矿和原生金红石矿。 相对而言，中国缺乏海滨 砂矿，据统计仅有 １４％的金红石资源为海滨砂矿［３］， 此种金红石资源很容易通过简单的工艺流程回 收［１－６］。 虽然我国原生金红石矿石丰富，占金红石资 源量的 ８６％，但因其品位低，且为复合矿，同时与其他 脉石矿物嵌布关系复杂，因此很难回收［６］。 为了满足 金属钦和钦白粉的需求，更好地开发利用原生金红石， 急需研究选择性较好的金红石浮选新工艺和金红石捕 收剂。 采用异步浮选，可浮性好的矿物可以在浮选前期 被回收，更有效地实现矿物之间的浮选分离。 异步浮 选被用于许多矿石浮选实践中，并取得了良好的指 标［７－１５］。 对金红石浮选现象进行分析后，发现在浮选 前期金红石浮选速率高于其它时间，并且金红石的品 位较高。 基于此，对金红石的浮选动力学过程进行了 研究，并在此基础上改进了金红石浮选工艺。 主要思 路为，控制粗选时间，金红石首先以一个高品位稍低回 收率被富集；用与粗选相似的方法，在扫选过程中继续 回收金红石，同时中矿单独处理再回收金红石。 开路 流程试验结果表明，该工艺与传统的浮选方法相比，能 获得更好的浮选工艺指标。 １ 试 验 １.１ 样品和试剂 试验样品来源于湖北枣阳金红石矿。 矿石化学多 元素分析结果及矿物组成分别如表 １ 和表 ２ 所示。 含 钦的主要矿物为金红石，其含量为 ２．４３％，主要脉石矿 物主要为角闪石、石榴石、云母和绿帘石。 表 １ 金红石化学多元素分析结果（质量分数） / ＴｉＯ２ ＳＰ Ｆｅ２Ｏ３ ＣａＯ ３．０８０．０１３０．０７４１３．５５７．３２ ＭｇＯＡｌ２Ｏ３ＳｉＯ２Ｎａ２ＯＫ２Ｏ ６．９５１６．７２４３．２８２．３８０．２２ ①收稿日期 ２０１７－０６－１６ 基金项目 国家自然科学基金（５１４７４２５４）；中国有色集团科技计划重点项目（２０１３ＫＪＪＨ０３）；教育部新世纪人才计划项目（ＮＣＥＴ－１３－０５９５）；中 南大学研究生创新项目（２０１６ｚｚｔｓ４６８） 作者简介 梁倩楠（１９９１－），女，陕西西安人，硕士研究生，主要研究方向为矿物加工。 通讯作者 王 军（１９７７－），男，湖北黄冈人，博士研究生导师，教授，主要研究方向为矿物加工及生物冶金。 第 ３７ 卷第 ６ 期 ２０１７ 年 １２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭIＮIＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡLLＵRＧIＣＡL ＥＮＧIＮＥＥRIＮＧ Ｖｏｌ．３７ №６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１７ ChaoXing 表 ２ 金红石矿物组成（质量分数） / 金红石钦铁矿榍石角闪石石榴石云母 ２．４３０．６３０．０４６７．３３１１．７６７．７４ 绿帘石绿泥石石英长石黏土矿物其它 ３．１１．５５０．８９２．２９１．２５０．９９ 苯乙烯膦酸（ＳＰＡ）和正辛醇（ＯＣＴ）以 １ ∶１混合作 为组合捕收剂，氟硅酸钠和硅酸钠为抑制剂。 硝酸铅 为活化剂。 ＳＰＡ、ＯＣＴ 和硅酸钠为工业级，氟硅酸钠为 分析纯。 所有试验用水均为自来水。 １.２ 试验方法 在机械搅拌浮选机中进行实际矿石试验。 试验分 为 ３ 步，第 １ 步的试验流程如图 １ 所示，试验中，叶轮 转速 １ ９９２ ｒ／ ｍｉｎ，粗选矿浆浓度 ３０％左右，刮板转速 ３０ ｒ／ ｍｉｎ，充气量 ０．３５ ｍ３／ ｈ，温度 ２５ ℃。 图 １ 中精矿 １０′ｋ 表示第 １ 个 １０ ｓ 产物，２０′ｋ 表示 １０～２０ ｓ 之间的 产物，４０′ｋ 表示 ２０～４０ ｓ 之间的产物，６０′ｋ 表示４０～６０ ｓ 之间的产物，，以此类推。 原矿 磨矿 药剂单位g/t -0.074 mm占79.0 脱 泥 泥 硝酸铅 氟硅酸钠 硅酸钠 苯乙烯膦酸 正辛醇 粗 选 10’k, 20’k, 40’k, 60’k 120’k, 180’k, 230’k, 370’k 尾矿 100 1200 200 400 400 图 １ 粗选金红石动力学研究流程 第 ２ 步研究扫选过程中金红石的动力学行为，浮 选流程如图 ２ 所示。 试验中，叶轮转速、刮板转速、充 气量及温度均与第一步试验相同。 第 ３ 步为开路验证试验。 在前两步的基础上，改 进金红石浮选工艺，开路试验流程如图 ３ 所示。 叶轮 转速、刮板转速、充气量及温度均与前述试验相同。 ２ 试验结果与讨论 粗选过程中金红石回收率与浮选时间的关系如图 ４ 所示，试验结果见表 ３。 由图 ４ 可知，在前 ２ ｍｉｎ 金 红石回收率明显提高，２ ｍｉｎ 后，回收率上升趋势减 缓。 由表 ３ 可知，２ ｍｉｎ 后，泡沫产品金红石品位明显 下降，说明金红石与脉石矿物的浮选速度差异缩小，甚 至最后金红石的浮选速度小于脉石矿物的浮选速度。 原矿 磨矿 药剂单位g/t -0.074 mm占79.0 脱 泥 泥 硝酸铅 氟硅酸钠 硅酸钠 苯乙烯膦酸 正辛醇 粗 选 100 1200 200 400 400 硝酸铅 氟硅酸钠 硅酸钠 苯乙烯膦酸 正辛醇 扫 选 10’k, 20’k, 40’k, 60’k 120’k, 180’k, 240’k 尾矿 50 100 100 200 200 氟硅酸钠 硅酸钠 精选 1 中矿1 400 50 氟硅酸钠 硅酸钠 苯乙烯膦酸 精选 2 中矿2精矿 200 20 50 2.5 min 2.5 min 图 ２ 扫选金红石动力学研究流程 原矿 磨矿 药剂单位g/t -0.074 mm占79.0 脱 泥 泥 硝酸铅 氟硅酸钠 硅酸钠 苯乙烯膦酸 正辛醇 粗 选 100 1200 200 400 400 硝酸铅 氟硅酸钠 硅酸钠 苯乙烯膦酸 正辛醇 扫 选 空白 扫选 尾矿 中矿4 中矿 再选1 中矿1 50 100 100 200 200 氟硅酸钠 硅酸钠 苯乙烯膦酸 200 200 50 氟硅酸钠 硅酸钠 精选 1 400 50 苯乙烯膦酸 正辛醇 精选 2 50 20 中矿 再选2 中矿2 氟硅酸钠 硅酸钠 苯乙烯膦酸 50 40 20 中矿 再选3 中矿3精矿 氟硅酸钠 硅酸钠 苯乙烯膦酸 50 10 20 图 ３ 金红石开路浮选流程 ３４第 ６ 期梁倩楠等 金红石异步浮选新工艺探索 ChaoXing 时间/s ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 80 60 40 20 00 90180270360 金红石回收率/ 图 ４ 粗选金红石回收率与浮选时间关系 表 ３ 粗选动力学试验结果 产品名称产率／ ％品位／ ％回收率／ ％ １０′ｋ１．２０３０．２７１０．６０ ２０′ｋ１．３８２８．４６１１．４６ ４０′ｋ１．７４２４．２６１２．３２ ６０′ｋ１．４６２１．０８８．９８ １２０′ｋ２．９０１５．７３１３．３１ １８０′ｋ２．８８７．８５６．５９ ２７０′ｋ３．４６４．１５４．１９ ３３０′ｋ１．９８２．６０１．５０ 泥９．４４１．９９５．４８ 尾矿７３．５６１．０４２２．３２ 合计１００．００３．４３１００．００ 考虑到这两个原因，控制浮选时间为 ２ ｍｉｎ，此时金红 石回收率 ５６．６７％，金红石品位 ２２．３７％。 通过控制浮 选时间，使部分可浮性好的金红石尽早被回收，这部分 高品位金红石可以较容易地在下一步浮选过程中实现 与脉石矿物的进一步分离。 不能在粗选中回收的金红 石可在扫选中进一步得到回收。 扫选中金红石回收率与浮选时间的关系如图 ５， 试验结果见表 ４。 由图 ５ 可知，在前 ２ ｍｉｎ 内，金红石 回收率由 ５．６７％提高到 １７．９７％。 浮选 ２ ｍｉｎ 到 ３ ｍｉｎ， 回收率仅增加 ２．１６ 个百分点，但是品位下降到 ２．４１％， 说明金红石与脉石矿物的浮选速度差异减小。 ３ ｍｉｎ 后泡沫产品的品位逐渐下降，金红石与脉石矿物的浮 选速度差异减小，甚至出现金红石的浮选速率小于脉 石矿物的浮选速率。 同时，为了尽可能地减小中矿对 浮选的影响，考虑中矿单独处理的方式处理中矿，考虑 中矿 １ 的品位，控制第一次扫选时间为 ２ ｍｉｎ。 从表 ４ 可知尾矿损失稍高，针对这种情况，增加了一次扫选来 减少金红石在尾矿中的损失。 为了验证此思路的可行 性，进行了开路试验，结果见表 ５。 从表 ５ 可以看出， 金红石精矿回收率 ５５．６７％，ＴｉＯ２品位 ７０．００％，相对来 说，该指数较高。 尾矿中金红石损失率较低，能够有效 实现金红石与脉石矿物有效分离。 验证了利用矿物浮 选速度差异实现有用矿物与脉石矿物浮选分离的思路 是可行的。 此工艺流程较长，进一步研究各因素对金 红石浮选动力学行为的影响，简化工艺是有必要的。 时间/s ■ ■ ■ ■ ■ ■ 24 20 16 12 8 4 0 40080120160200240280 金红石回收率/ 图 ５ 扫选金红石回收率与浮选时间关系 表 ４ 扫选动力学试验结果 产品名称产率／ ％品位／ ％回收率／ ％ 精矿１．６８７５．１９３４．１９ 中矿 １５．２３８．７３１２．３４ 中矿 ２０．８４１３．３８３．０４ ２０′ｋ１．８８１１．１５５．６７ ４０′ｋ１．５６３．６４１．５４ ６０′ｋ１．６６５．８１２．６１ １２０′ｋ３．６７８．２３８．１５ １８０′ｋ３．３３２．４１２．１６ ２４０′ｋ３．０７１．５８１．３１ 尾矿６６．７６０．７１１２．８１ 泥１０．３０１．７８４．９４ 合计１００．００３．７０１００．００ 表 ５ 开路试验结果 产品名称产率／ ％品位／ ％回收率／ ％ 精矿２．４５７０．００５５．６７ 中矿 １１０．９６１．８２６．４８ 中矿 ２３．４５５．４８６．１４ 中矿 ３１．６５２５．２１１３．５３ 中矿 ４３．４３２．４７２．７５ 尾矿６７．５６０．３６７．９０ 泥１０．４９２．２１７．５３ 合计１００．００３．０８１００．００ ３ 结 论 １） 利用矿物间浮选速度差异，实现了金红石中有 用矿物与脉石矿物有效分离。 ２） 通过对浮选动力学的研究，确定了金红石最佳 浮选时间，即粗选、扫选时间均为 ２ ｍｉｎ。 ３） 探索出金红石异步浮选新工艺流程，开路结果 可获得精矿 ＴｉＯ２品位 ７０．００％、回收率 ５５．６７％。 （下转第 ５０ 页） ４４矿 冶 工 程第 ３７ 卷 ChaoXing １８．７２％、含铅 ０．６６％、含硫 ２２．０３％、铜回收率 ８７．１２％ 的铜精矿和铅品位 ５９．６６％、含铜 ０．５８％、含硫 １４．８９％、 铅回收率 ８５．７２％的铅精矿；铜铅混合浮选尾矿再进行 浮选，得到了硫品位 ４８．７３％、含铜 ０．０５％、含铅 ０．２２％、 硫回收率 ８７．９３％的硫精矿。 实现了四川汉源地区高 硫型低品位铜铅多金属硫化矿中有价金属铜、铅、硫的 综合回收利用。 参考文献 ［１］ 贾振宏，胡凤英． 低品位铜矿资源开发利用状况和选矿工艺技术 综述［Ｊ］． 有色矿冶， ２０１４，３０（２）２２－２４． ［２］ 邱廷省，何元卿，余 文，等． 硫化铅锌矿浮选分离技术的研究现 状及进展［Ｊ］． 金属矿山， ２０１６（３）１－９． ［３］ 胡志凯，于 洋， 陈经华． 西藏某铜铅锌多金属矿选矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１６，３６（６）４６－４８． ［４］ 霍春雷，梁国帅． 低品位铜浮选工艺研究［Ｊ］． 有色矿冶， ２０１６，３２ （３）１８－２１． ［５］ 解志锋，邱廷省，尹艳芬，等． 江西某铜铅混合精矿浮选分离试验 研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１５，３５（６）４６－４８． ［６］ 杨远坤． 某低品位铜矿石浮选工艺优化试验研究［Ｊ］． 有色金属 （选矿部分）， ２０１６（２）１４－１７． ［７］ 张红新，郭珍旭，李洪潮． 某复杂难选铜铅锌多金属矿选矿试验研 究［Ｊ］． 有色金属（选矿部分）， ２０１４（５）１７－２０． ［８］ 曹 攀，王 军，胡 喆，等． 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Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｗｏｌｆｒａｍｉｔｅ， ｓｃｈｅｅｌｉｔｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃａｌｃｉｕｍ⁃ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｍｉｎｅｒａｌｓ［Ｊ］． Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔ⁃ ａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２０１２，３２（４）３１－３６． ［１０］ Ｏｕ Ｌ Ｍ， Ｙｉｎ Ｂ Ｙ． Ａ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ａ Ｓｕｌｆｉｄｅ⁃Ｏｘｉｄｉｚｅｄ Ｃｕ⁃ Ｃｏ Ｍｉｘｅｄ Ｏｒｅ［Ｊ］． Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， ２０１２，４０２５６４－５７１． ［１１］ 李俊旺，孙传尧，袁 闯． 会泽铅锌硫化矿异步浮选新技术研究［Ｊ］． 金属矿山， ２０１１，４０（１１）８３－９１． ［１２］ 于 洋，李俊旺，孙传尧，等． 黑钨矿、白钨矿及萤石异步浮选动 力学研究［Ｊ］． 有色金属（选矿部分）， ２０１２（４）１６－２２． ［１３］ 李宋江，王 华，薛 伟，等． 刚果民主共和国某铜钴矿废石选矿 试验研究［Ｊ］． 有色冶金设计与研究， ２０１３，３４（３）４－６． ［１４］ 李俊旺，孙传尧． 基于 ＭＡＴＬＡＢ／ ＧＵＩ 的矿物浮选动力学研究平 台设计［Ｊ］． 化工矿物与加工， ２０１２，４１（２）４－８． ［１５］ 李俊旺，孙传尧，印万忠，等． 应用模糊逻辑研究粒度对方铅矿浮 选动力学的影响［Ｊ］． 东北大学学报（自然科学版）， ２０１２，３３ （２）２７９－２８３． 引用本文 梁倩楠,王 军,曹 攀,等． 金红石异步浮选新工艺探索［Ｊ］． 矿冶工程, ２０１７,３７６４２－４４． 中国知网版权声明 本刊已许可中国学术期刊（光盘版）电子杂志社在中国知网及其系列数据库产品中以数字化方式 复制、汇编、发行、信息网络传播本刊全文。 该社著作权使用费与本刊稿酬一并支付。 作者向本刊提交 文章发表的行为即视为同意本刊上述声明。 矿冶工程编辑部 ２０１７ 年 １２ 月 ０５矿 冶 工 程第 ３７ 卷 ChaoXing