某低品位钛铁矿选矿试验研究.pdf

2 0 1 9 年第2 期有色金属 选矿部分 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 2 ．0 1 0 某低品位钛铁矿选矿试验研究 程仁举1 ’2 ，李成秀1 ’2 ，刘星1 ’2 ，刘飞燕1 ’2 ，张俊辉1 ’2 1 ．中国地质科学院矿产综合利用研究所，成都6 1 0 0 4 1 ； 2 ．中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心，成都6 1 0 0 4 1 ； 3 ．国土资源部钒钛磁铁矿综合利用重点实验室，成都 6 1 0 0 4 1 摘要某低品位钛铁矿T F e 含量为1 0 ．2 0 ％、T i 0 2 品位为4 ．5 5 ％，属于低铁低钛等级矿石。矿石成分简单，主要工业 矿物为钛铁矿和磁铁矿，主要脉石矿物为角闪石、长石。针对该矿石，首先进行了重磁拉抛尾，获得了T F e 含量为12 ．3 1 ％， T i O z 品位为5 ．8 1 ％的抛尾粗精矿；抛尾粗精矿经磨矿一选铁处理后，采用“螺旋溜槽 十式磁选”工艺，获得了T i 2 品位为 4 6 ．17 ％的钛精矿产品，回收率为4 6 ．7 2 ％。实现了矿石中铁、钛矿物的高效回收。 关键词钛铁矿；选矿；抛尾；重磁拉；螺旋溜槽；干式磁选 中图分类号T D 9 2 4文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 19 0 2 0 0 5 1 0 4 R e s e a r c hO i lB e n e f i c i a t i o no faL O WG r a d el l m e n i t eO r e C H E N G R e n j u l ’2 ～，L IC h e n g x i u l ，2 ～，L J U X i n 9 1 ’2 ～，L J U F e i y a n ’’2 ～，Z H A N G J u n h u i l ’2 ’3 j ．I n s t i t u t eo fM u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no fM i n e r a lR e s o u r c e s ，C h e n g d u6 1 0 0 4 1 。C h i n a ； 2 ．R e s e a r c hC e n t e ro fM u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no J ’M e t a lM i n e r a lR e s o u r c e so fC h i n a G e o l o g i c a lS u r v e y ，C h e n g d u6 10 0 41 ，C h i n a ；3 ．K e yL a b o r a t o r yo fM u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no f V a n a d i u m t i t a n i u mM a g n e t i t eo fM i n i s t r yo fL a n da n dR e s o u r c e s ，C h e n g d u6 10 0 41 ，C h i n a A b s t r a c t T h ei l m e n i t eo r ew i t h1 0 ．2 0 ％t o t a li r o ng r a d ea n d4 ．5 5 ％T i O ，g r a d ei sak i n do fl O Wi r o n a n d1 0 Wt i t a n i u mo r e ．T h em a i n l yi n d u s t r i a Im i n e r a l so ft h eo r ea r ei l m e n i t ea n dm a g n e t i t e ．w h i l et h em a i n l y g a n g u em i n e r a l sa r eh o r n b l e n d ea n df e l d s p a r ．I nt h i sp a p e r ，t h er o u g hc o n c e n t r a t ew i t h12 ．31 ％T F eg r a d e a n d5 ．81 ％T i O zg r a d ec a nb eo b t a i n e dw i t hZ C L Ac o n c e n t r a t i o nm a c h i n eu s e dt od i s c a r d i n gt a i l i n g ．A f t e r g r i n d i n ga n di r o ns e p a r a t i o np r o c e s s i n g ，t h ef i n a lt i t a n i u mc o n c e n t r a t ew i t h4 6 ．17 ％T i 0 2g r a d ea n d 4 6 ．7 2 ％T i 2r e c o v e r yc o u l db eg o tb yt h es p i r a lc h u t ea n dd r ym a g n e t i cs e p a r a t i o nt of u r t h e r l ys e p a r a t et h e t i t a n i u mm i n e r a l sf r o mt h er o u g hc o n c e n t r a t e ． K e yw o r d s i l m e n i t e ；b e n e f i c i a t i o n ；d r o pt a i l i n g s ；Z C I ，A ；s p i r a lc h u t e ；d r ym a g n e t i cs e p a r a t i o n 钛铁矿传统的分选工艺主要有强磁一浮选、强 磁电选、强磁～重选以及重选一浮选口_ 6 ] 。但近年 来，随着选矿设备的不断改进和创新，也产生了一些 新的钛铁矿综合回收利用工艺。本研究针对原矿石 泥化严重，铁、钛含量低的特性，首先采用了近年来 长沙矿冶研究院新开发的重磁拉分选设备，进行了 原矿石的抛尾处理；然后对抛尾粗精矿进行磨矿一 选铁处理，得到铁精矿产品；选铁尾矿采用传统的螺 旋溜槽进行预富集，然后进入铁钛联合磁选机，获得 合格的钛精矿产品。本研究为低品位钛铁矿开发了 一种简单、高效的分选工艺。 1 矿石性质 1 ．1 原矿组成分析 首先对破碎后的试验样品进行了化学多组分分 析，分析结果见表1 。 基金项目四川省应用基础计划项目资助 2 0 1 6 J Y 0 0 9 5 收稿日期2 0 1 8 0 9 1 4修回日期2 0 1 9 0 2 0 9 作者简介程仁举 1 9 8 6 一 ，男，安徽宿州人，硕士，工程师，主要从事复杂难选矿产的综合利用研究T I 作。 万方数据 5 2 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第2 期 注’单位为g ／t ，F l 司。 表1 表明，本样品的主要金属成分为F e 、T i ，其 含量分别为T F e1 0 ．2 0 ％和T i O 4 ．5 5 ％，属于低铁 低钛等级矿石。除铁、钛外，S c 。O 。含量为5 5 ．6g ／t ， 可作为伴生元素考察回收。其他稀有元素含量极 低，不具备回收利用价值；矿石中s 含量为0 ．0 3 7 ％， 表2 T a b l e2 P 含量为0 ．1 1 ％，含量均较低。因此，该矿石应主要 以回收钛矿物为主，综合考察铁、钪有价矿物的综合 利用。 然后对原矿中铁、钛进行物相分析，考察其赋存 矿物的主要形式，分析结果分别见表2 、表3 。 原矿铁物相分析结果 R e s u l t so fi r o np h a s ea n a l y s i so fr a wo r e ／％ 由表2 铁物相分析结果可知，矿石中可供回收 利用的铁主要为磁性铁，含量较低，仅占铁总量的 1 7 ．9 0 ％，属于低铁型矿石。因此，再进行选钛时，可 考虑将该部分的磁性铁优先选出作为一个铁精矿。 由表3 钛物相化学分析结果可知，钛主要赋存 在钛铁矿和硅酸盐脉石中，钛铁矿中T i O 占总量的 6 9 ．0 1 ％，原则上只有钛铁矿中的钛可以通过选矿回 收；钛磁铁矿中T i O 占总量的3 ．5 2 ％，钛磁铁矿中 的钛在进行磁选时进入铁精矿，因此获得的铁精矿 会含有一定量的T i O 。；其余的钛主要是赋存在硅酸 盐矿物中，进人尾矿。 1 ．2 矿石的矿物成分 原矿首先进行了磨片制样测定。在镜下研究测 定的同时，采用了电镜分析、X 射线衍射分析等手段 以确定样品中各矿物种类，并分级磨制砂光片进行 了定量。结果显示矿石中主要工业矿物为钛铁矿 和磁铁矿，主要脉石矿物为角闪石、长石，其次为 辉石。 2选矿试验 由工艺矿物学分析可知，该矿成分相对简单，以 回收铁、钛矿物为主，矿石嵌布粒度相对较粗，具备 粗粒抛尾条件，因此首先进行粗粒抛尾试验。抛尾 后的粗精矿先进行了磨矿一选铁处理，选铁尾矿再 进行重选 螺旋溜槽 预富集。最后将螺旋预富集的 粗精矿进行干式磁选，得到合格的钛精矿产品。 2 ．1 粗粒抛尾试验 本研究的矿石样品含泥量较大，同时铁、钛品位 均较低。因此，首先考虑对破碎后的矿石样品进行 抛尾处理，考察早丢的可能性。 对一2 0 、一1 2 、一6m m 三种不同粒度级别的矿 样，分别进行了干式磁选抛尾试验，永磁滚筒湿式抛 尾试验和重磁拉湿式抛尾试验。研究发现，原矿破 碎至一6m m ，采用重磁拉进行抛尾效果最好。然后 进行了主要工艺参数的优化试验。简体倾角依次采 用5 。、7 。、9 。、1 1 。，背景场强为0 ．6 8T ，试验简体转速 为1 4r ／m i n 。试验结果见表4 。 表4工艺优化试验结果 T a b l e4R e s u l t so fp r o c e s so p t i m i z a t i o nt e s t ／％ 粗抛精矿6 7 ．5 9 9 。 粗抛尾矿3 2 ．4 1 原矿 1 0 0 ．0 8 7 ．0 1 1 2 ．9 9 1 0 0 ．0 8 3 ．2 6 1 6 ．7 4 1 0 0 ．0 粗抛精矿6 4 ．5 2 1 1 。 粗抛尾矿3 5 ．4 8 原矿 1 0 0 ．0 万方数据 2 0 1 9 年第2 期程仁举等某低品位钛铁矿选矿试验研究 5 3 由表4 试验结果可知，随着简体倾角的增大，抛 除尾矿的产率逐渐增大，由2 7 ．6 7 ％增加到 3 5 ．4 8 ％，铁、钛矿物的损失率分别由1 5 ．8 7 ％和 1 1 ．3 5 ％增加至2 1 ．0 7 ％和1 6 ．7 4 ％。综合考虑单位 矿石抛尾量和铁、钛矿物的损失率，确定筒体倾角为 7 。较适宜，此时抛除尾矿产率为3 0 ．4 1 ％，铁、钛矿物 的损失率分别为1 7 ．1 0 ％和1 1 ．9 2 ％，得到T F e 含量 为1 2 ．3 1 ％，T i O 品位为5 ．8 1 ％的抛尾粗精矿。 2 ．2 螺旋溜槽富集钛试验 螺旋溜槽作为一种常用的重选设备，具有结构 ＼／料斗 精选m 缓冲罐砂泵 简单、处理能力大，本身不消耗动力的优点[ 7 书] 。由 工艺矿物学研究知，该矿石中二氧化钛的嵌布粒度 较粗，在磨矿细度为一7 4 ”m 含量为3 2 ％时，已基本 解离。因此，首先对抛尾粗精矿进行了粗磨一选铁 处理，得到的选铁尾矿作为螺旋溜槽的给矿。 选铁尾矿的T F e 品位为1 0 ．5 6 ％，T i O 。品位为 5 ．7 3 ％，S c 。O 。含量为6 2 ．7g ／t 。螺旋溜槽参数为 螺旋直径D 为9 0 0m m ，螺距h 为5 4 0m m ，h ／D 为 0 ．6 。试验设备联系图见图1 ，试验结果见表5 。 扫选 图1螺旋溜槽试验设备联系图 F i g ．1E q u i p m e n tc o n t a c td i a g r a mo fs p i r a lc h u t et e s t 表5螺旋溜槽试验结果 T a b l e5 R e s u l t so fs p i r a lc h u t et e s t／％ 产品 产室 名称 ’ 品位回收率 T F eT i 0 2S c 2 0 3 。T F eT i 0 2 S c 2 0 3 螺旋溜槽试验结果表明对给矿T i O 品位 5 ．7 3 ％，含T F e1 0 ．5 6 ％，含S c O 。6 2 ．7g ／t 的钛铁 矿，经一次粗选三次精选一次扫选的螺旋闭路工艺， 最终获得了T i O 。品位2 8 ．5 6 ％含T F e2 6 ．8 9 ％、含 S c 。O 。8 4 ．5g ／t ，T i O 回收率5 8 ．2 5 ％、T F e 回收率 2 9 ．7 6 ％、S c o 。回收率1 5 ．7 6 ％的螺旋钛粗精矿。 2 ．3 干磁选钛试验 对螺旋溜槽试验制得的钛粗精矿进行烘干处 理，然后混匀缩分制取5 0k g 矿样进行了干磁选钛 试验。干磁选试验设备采用最新L H 一5 铁钛联合干 磁机 此设备为一种复合永磁设备，对粗粒钛铁矿分 选效果比较理想 ，预分选段场强为0 ．1 5T ，弱磁选 铁段场强为0 ．1 0T ，强磁选钛段场强为0 ．8 0T 。试 验流程见图2 ，试验结果见表6 ， 钛粗精矿 、 【铁钛联合 汗磁选 ／ 钛精矿钛中矿钛尾矿钛粗精矿铁尾矿 图2干磁选钛试验流程图 F i g ．2 F l o w s h e e to fd r ym a g n e t i cs e p a r a t i o nt e s t 万方数据 5 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第2 期 表6干磁选钛试验结果 T a b l e6R e s u l t so fd r ym a g n e t i cs e p a r a t i o nt e s t ／％ 由表6 结果可知，在给矿T i 0 2 品位2 8 ．5 6 ％，含 T F e2 6 ．8 9 ％，含S c 2 0 38 4 ．5 9 ／t 的条件下，经一段干磁 选，可获得T i 0 2 品位为4 6 ．1 7 ％、含s c 20 36 4 ．6 9 ／t 的 钛精矿，其T i 0 2 作业回收率为9 3 ．6 6 ％。同时，钛中 矿可返回至螺旋溜槽扫选作业，进一步分选提升最终 钛精矿回收率；铁粗精矿和铁尾矿均可返回至弱磁精 选前磨矿作业，然后进一步细磨后提质降杂，获得T F e 品位6 0 ％以上的铁精矿。 2 ．4 全流程试验 由于三段作业要求给矿的干湿不一致，因此，整 个试验被分成上述三段进行。现将三段作业合并计 算，得到全流程的选矿技术指标，全流程试验结果见 表7 。 表7全流程试验结果 T a b l e7 R e s u l t so fw h o l ep r o c e s st e s t ／％ 由表7 全流程试验结果分析可知，原矿经粗粒 重磁拉抛尾，抛尾精矿弱磁选铁，选铁尾矿螺旋预富 集，螺旋精矿干磁选工艺，最终可得到铁精矿和钛精 矿两个产品。分别为T F e 含量为6 0 ．7 8 ％的铁精 矿，回收率为1 3 ．1 0 ％，和T i O 品位为4 6 ．1 7 ％的钛 精矿，回收率为4 6 ．7 2 ％。最终总尾矿的T F e 含量 仅为7 ．5 6 ％、T i O 品位为2 ．4 1 ％。该工艺流程简 单，选矿成本低。 3结论 1 该钛铁矿主要工业矿物为钛铁矿和磁铁矿， 主要脉石矿物为角闪石、长石。 2 该矿采用粗粒 一6m m 重磁拉抛尾，可抛除 3 0 ．4 1 ％的尾矿，为后续回收铁、钛作业创造了良好 条件。 3 选铁尾矿采用“螺旋一干磁”流程，可获得 T i O 。品位为4 6 ．1 7 ％的钛精矿，回收率为4 6 ．7 2 ％。 参考文献 E 1 - ] 刘建国，张军，于丽丽，等．陕西某难选原生钛铁矿选矿 工艺研究F J 3 ．矿产综合利用，2 0 1 4 6 2 4 2 7 ． [ 2 ] 刘星，李成秀，刘飞燕，等．甘肃大滩某低品位钛铁矿石 选矿试验E J ] ．金属矿山，2 0 1 4 1 2 7 5 7 8 ． [ 3 ] 蒋昊，朱树生，孙忠诚，等．云南某低品位钛铁矿选矿试 验研究E J ] ．矿冶工程，2 0 1 5 ，3 5 4 4 0 4 3 ，4 7 ． 1 - 4 3 朱阳戈，郑桂兵，肖婉琴，等．某超贫磁铁矿中钛铁矿回收 试验研究E J 3 ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 5 2 0 2 4 ． [ 5 3 黄思捷，叶志勇，游蔓莉．陕西某钛铁矿选矿试验E J 3 ．金 属矿山，2 0 1 2 9 4 8 5 1 ． [ 6 ] 陈晓鸣，严鹏，陈力行．磁性螺旋溜槽回收细粒钛铁矿 试验[ J ] ．金属矿山，2 0 1 4 3 1 3 2 一1 3 5 ． [ 7 ] 张建文．甘肃某低品位难选钛铁矿磁电选矿试验研究 [ J ] ．矿产保护与利用，2 0 1 6 6 2 1 2 5 ． [ 8 ] 魏德洲．固体物料分选学[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 9 2 4 6 2 4 8 ． 万方数据