某地难选钛中矿选矿工艺研究.pdf

2 0 1 6 年第3 期有色金属 选矿部分 2 7 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 6 ．0 3 ．0 0 7 某地难选钛中矿选矿工艺研究 冯海亮，车小奎，郑其，马立成，王雷 北京有色金属研究总院稀有金属冶金材料研究所，北京l O 0 0 8 8 摘 要某地钛中矿物组成复杂，且粒度分布粗细不均，少量已赤铁矿化、褐铁矿化，并且部分钛磁铁矿磁性、可浮性与钛 铁矿相似，属较难分选矿物。针对该矿石性质进行了多种选矿工艺试验研究，确定了弱磁脱除部分磁铁矿、强磁预抛尾、重选 与浮选联合处理磁选租精矿的磁选一重选一浮选联合选矿流程。浮选是回收细粒级钦铁矿的有效方法。增加浮选流程可提 高钛精矿中T i 0 2 回收率1 3 ％，而T i 0 2 品位基本不变。在获得最佳浮选条件的基础上，进行了全流程闭路试验，获得了“ r i 0 2 品位4 7 ．1 l ％、回收率6 9 ．8 8 ％的钛精矿，为当地钛矿物的有效回收提供了技术依据。 关键词钛中矿；难选；预抛尾；磁选一重选一浮选 中里分类号 1 “ 9 9 5 2 。7文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 6 0 3 - 0 0 2 7 - 0 6 S t u d yo nB e n e f i c i a t i o nP r o c e s so faR e f r a c t o r yT i t a n i u mM i d d l i n g0 他 F E N GH a i l i a n g 。C H EX i a o k u i ，Z H E N GQ i ，M AL i c h e n g 。W A N GL e i R a r eM e t a lM e t a l l u r g i c a lM a t e r i a l sR e s e a r c hI n s t i t u t e ，G e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t e 加rN o n f e r r o u sM e t a l s ，B e i j i n gJ D 嬲8 。C h i n a A b s t r a c t At i t a n i u mm i d d l i n gc o m p o s i t i o ni sc o m p l e xa n dt l l ed i s s e m i n a t e dg r a i ns i z eo fv a l u a b l em i n e r a l s h e t e r o g e n e o u s ，s o m ei l m e n i t eh a sb e e nh e m a t i t i z a t i o na n df e r r i t i z a t i o n ．B e s i d e s 。t i t a n i cm a g n e t i t ei nm a g n e t i s ma n d f l o t a t i o ni Ss i I l l i l a 五四t oi l m e n i t e 。w h i c hi n c r e a s et 1 1 ed 溉c u l t yi ns e p a r a t i o nf r o me a c ho t h e r ．A c c o r d i n gt ot h e o c c u r r e n c eo ft h eo r ep r o p e r t i e s ，m a n yp r o c e s ss t u d i e sh a v eb e e nd o n ea n dac o m b i n e dt e c h n i c a ls o l u t i o no f “m a g n e t i t er e m o v e db yl o w i n t e n s i t ym a g n e t i ca n dp r e - c o n c e n t r a t i o nf o rt a i l i n g sd i s c a r d i n gb yh i g h - i n t e n s i t ym a g n e t i c s e p a r a t i o n ，a n dt h e nh a n d l e dt h er o u g hc o n c e n t r a t eb yc o m b i n a t i o no fg r a v i t ys e p a r a t i o nw i t hf l o t a t i o n ”i sd e s i g n e d ． F l o t a t i o nh a sb e e na ne f f e c t i v em e t } I o do fr e c y c l i n gf i n ei l m e n i t e ．A d d i n gf l o t a t i o np r o c e s sc o u l di m p r o v et h eT i O ． r e c o v e r yb y1 3 ％，w h i l et h eg r a d eo fT i 0 2b a s i c a l l yr e m a i nu n c h a n g e d ．B a s e do nt h eo p t i m a lt e c h n i c a lc o n d i t i o n ，a f u l lp r o c e s so fc l o s e d ．c i r c u i tt e s ti Sc a r r i e do u t ．w h i c ho b t a i n sai h n e n i t ec o n c e n t r a t ec o n t a i n i n g4 7 ．1 l ％T i 0 ，a n d T i O ，r e c o v e r yo f6 9 ．8 8 ％．T h er e s e a r c ha c h i e v e m e n th a sp r o v i d e da ni m p o r t a n tb a s i sf o rt h ee x p l o i t a t i o na n d u t i l i z a t i o no ft h ei l m e n i t eo r ei nt h i sp l a c e ． K e yw o r d s t i t a n i u mm i d d l i n g ；r e f r a c t o r y ；p r e - c o n c e n t r a t i o nf o rt a i l i n gd i s c a r d i n g ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n - g r a v i t y s e p a r a t i o n f l o t a t i o n 钛广泛应用于航天、耐腐蚀材料等相关领域，是 现代工业的重要原料引。我国钛资源储量丰富，但 主要以钛铁矿为主，天然金红石很少，并且大部分钛 铁矿中非铁杂质含量较高∞J 。对于这类杂质含量高 的钛铁矿石，T i O 含量常常达不到直接生产海绵钛、 人造金红石、钛白粉以及高钛渣的工业要求。另外， 随着我国经济的发展，钛资源的需求量越来越大，但 矿山钛资源品位却日趋贫化，钛资源短缺问题已经 日益严重HJ 。因此，采用选矿尽可能提高钛精矿品 位，对于减少不必要的能源损耗，综合开发我国钛铁 矿资源十分重要。浮选是处理细粒、微细粒钛铁矿 的有效手段【5 引，同时又能大幅降低钛精矿中钙、镁 含量，提高T i O 品位。据有关文献表吲9 1 ，钛磁铁 矿可浮性优于钛铁矿，在钛铁矿浮选中会优先上浮， 导致钛精矿品位降低。本文旨在通过对某地钛中矿 的选矿试验研究，确定最佳的选矿工艺与合理的浮 选药剂制度。 1 矿石性质 1 ．1 原矿的化学组成 试样中主要金属矿物为钛铁矿、钛磁铁矿、金红 石，少量磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿；脉石矿 物以钛辉石、角闪石为主，少量斜长石、绿泥石、橄榄 收稿日期2 0 1 5 - 0 1 - 2 0修回日期2 0 1 6 4 3 - 1 5 作者简介冯海亮 1 9 8 7 一 ，男，山东东明人，硕士，主要从事有色及稀有金属选矿工艺方而的研究。 万方数据 2 8 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第3 期 石等。原矿 钛中矿 含T i O 2 1 ．1 9 ％、铁2 5 ．3 0 ％， 钛的物相分析结果以及主要矿物含量分别见表l 和 表2 。 表1钛物相分析结果 T a b l e1 A n a l y s i sr e s u l t so ft i t a n i u mp h a s e ／％ 相别钛铁矿钛辉石金红石钛磁铁矿其它合计 芝塑鱼整竺壁堡笙 塾堡笙堕丝芏塾鳖互箜丝互箜 含量 2 02 5 ～3 00 ．1 - 0 ．25 0 - 5 5 1 ．2 主要矿物嵌布特征 钛铁矿呈灰色带淡粉红色，非均质体，粒径0 ．0 7 ～0 ．1 7m m ，多为单体解离，连生体则多与脉石矿物 平滑接触连生，与铁矿物连生颗粒较少。少量已赤 铁矿、褐铁矿化。 钛磁铁矿呈灰色带淡褐色，均质体，粒径0 ．0 1 ～ 0 ．8 8m m ，部分内嵌片状钛铁矿；钛磁铁矿多已发生 磁赤铁矿化，但仍属磁性较强的矿物，多数与脉石连 生，但也存在固体分解物如片状钛铁矿、条状钛铁晶 石、镁铝尖晶石。 脉石矿物主要为钛辉石、角闪石、少量的斜长石 以及次生的黝帘石、橄榄石、绿泥石，脉石矿物多已 发生蚀变，原矿直观为黄土状，即为脉石蚀变后被铁 质污染所致。脉石矿物的粒度在0 ．0 3 0 ．9m m ，少 量达到1 ．2m m 。钛辉石与钛铁矿的组成相似，可浮 性相似，两者很难分离0 l ，是影响钛铁矿品位的主 要脉石矿物。有研究表明1 1 ，在弱酸性矿浆中，用 油酸钠作为捕收剂时，粒径小于1 0p , m 的钛辉石还 可罩盖钛铁矿表面，从而严重影响钛铁矿的可浮性。 2 工艺流程的选择 由矿石性质研究可知，钛中矿主要是以含铁和 钛矿物为主，杂质含量较少。为探索出钛铁矿与钛 辉石等脉石矿物有效分离的途径，试验分别进行了 直接磁选、分级重选、弱磁一强磁一分级重选及磁 选一重选一浮选联合工艺等多种流程方案比较。 2 ．1 单一磁选 按照图1 的试验流程进行单一磁选试验，磨矿 细度定为一7 4 斗m 含量占6 5 ％，先经弱磁选得到一 部分强磁性的铁精矿，然后经一次粗选、一次扫选、 一次精选得最终钛精矿，试验结果见表3 。试验结果 表明，单一磁选即使加强精选也很难得到高品位的 钛精矿，并且尾矿中T i O 品位较高，钛精矿回收 率低。 给矿 铁 图1 磁选试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fm a g n e t i cs e p a r a t i o nt e s t 表3磁选试验结果 T a b l e3R e s u l t so fm a g n e t i cs e p a r a t i o nt e s t，％ 2 ．2 单一重选 试验为考察不同粒级的重选效果，将磨矿后的 粒级分为 1 0 4 、一1 0 4 7 4 、一7 4 m ，试验流程如图 2 ，试验结果见表4 。由表4 可发现，分级后， 7 4 斗m 的粒度范围重选效果较好，T i O 回收率均超过 9 3 ％，但钛精矿中T i O 品位较低；一7 4t x m 粒级采用 重选工艺，虽然获得T i O 品位较高，但T i O 回收率 只有5 8 ．2 5 ％，钛损失较大。试验结果说明，摇床重 选对于粗粒级的钛矿物回收效果较好，但较难得到 高品位钛精矿且重选对回收细粒钛矿物效率低。 原矿 1 0 4p , m 分I 选 一7 4p , md i 6 5 ％ 一1 0 4 7 4u m 钛精矿尾矿钛精矿尾矿钛精矿 尾矿 图2 重选试验流程 F i g ．2 H o w s h e e to fg r a v i t ys e p a r a t i o nt e s t 万方数据 2 0 1 6 年第3 期冯海亮等某地难选钛中矿选矿工艺研究 2 9 表4重选试验分析结果 T a b l e4 R e s u l t so fg r a v i t rs e p a r a t i o nt e s t／％ 2 ．3 磁选一重选联合选矿 将图l 中粗选和扫选精矿给人摇床进行磁选一 重选联合选矿流程对回收钛矿物的影响，试验结果 见表5 。试验结果表明，采用磁选一重选联合选矿流 程，可以得到较高品位的钛精矿，但钛铁矿精矿回收 率较低。主要是因为重选对处理细粒矿物回收率偏 低以及试验为获得高品位钛铁矿将重选中矿直接作 为尾矿丢弃，从而导致钛矿物回收率偏低。 表5磁选一重选联合选矿试验结果 T a b l e5R e s u l t so fm a g n e t i c - g r a v i t rs e p a r a t i o nt e s t ／％ 2 ．4 磁选一重选一浮选流程 采用磁选一重选联合选矿流程，可以得到较高 品位的钛精矿，但重选尾矿含T i O 较高，钛精矿回 收率较低。主要原因是重选作业中，细粒级 一7 4 斗m 钛矿物没能得到有效回收以及重选中矿 未得到有效处理。因此，试验探索了将磁选钛粗精 矿先进行分级处理，粗粒级 7 4p ．m 用重选处理， 细粒级 一7 4t h n 以及重选中矿进行浮选回收，具 体试验流程如图3 ，试验结果见表6 。试验结果表 明，增加浮选作业，可以明显降低尾矿中钛含量，提 高钛回收率，最终可获得钛精矿中T i O 品位达到了 4 6 ．9 5 ％。 3 浮选条件试验 3 ．1 p H 值调整剂试验 试验选取捕收剂M O S ‘1 2 J 3 I 1 ．5k g ／t ，酸化水玻 璃1 ．0k g ／t ，探索了矿浆酸碱性对浮选回收细粒钛矿 物的影响，试验结果见图4 。从试验结果可以看出， 随着矿浆p H 值的增大，T i O 品位及回收率均是先 提高后降低；当矿浆p H 值超过6 后，继续增大p H 值，T i O 品位及回收率下降幅度明显，因此确定浮选 矿浆最佳p H 值为6 。 给矿 图3 磁选一重选一浮选联合选矿流程 F i g ．3 F l o w s h e e to fm a g n e t i c g r a v i t y f l o t a t i o ns e p a r a t i o n c o m b i n e dt e s t 表6 磁选一重选一浮选联合选矿流程试验结果 T a b l e6R e s u l t so fm a g n e t i c - g r a v i t y f l o t a t i o ns e p a r a t i o n t e s t／％ 图4 矿浆p H 值试验结果 F i g ．4 R e s u l t so fp u l pp Hv M u et e s t 蔷 蔷 万方数据 3 0 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第3 期 3 ．2 抑制剂种类及用量试验 由于脉石矿物含量高，且钛辉石、橄榄石与钛铁 矿的可浮性相似。要想获得合格的钛铁矿产品，选 择合适的调整剂至关重要。试验选取酸化水玻璃、 六偏磷酸钠、氟硅酸钠及羧甲基纤维素 C M C 作为 脉石抑制剂，固定矿浆p H 值为6 ，捕收剂M O S1 ．5 k g ／t ，试验结果见表7 。从表7 试验结果可知，使用 酸化水玻璃与C M C 组合时，浮选效果最好，此时，精 矿中T i 0 2 品位3 2 ．6 3 ％，回收率6 8 ．2 7 ％。 表7抑制剂种类及用量试验结果 T a b l e7R e s u l t so fi n h i b i t o r ss p e c i e sa n dd o s a g et e s t ／％ 3 ．3 捕收剂种类试验 浮选药剂的选择是决定浮选工艺能否实施的关 键【l4 | 。本试验选用油酸钠、水杨羟肟酸、氧化石蜡 皂、B Y - 9 。、M O S 及水杨羟肟酸 煤油进行捕收剂种 类试验，试验结果见表8 。表8 试验结果表明，水杨 羟肟酸与M O S 对钛铁矿的选择性均较好，但水杨羟 肟酸对钛铁矿的捕收能力相对M O S 太弱，即使添加 中性油类辅助也很难达到理想的回收效果。因此试 验选取M O S 作为钛铁矿的捕收剂，获得粗精矿中 T i 0 2 品位与回收率分别达到了3 2 ．6 3 ％和6 8 ．2 7 ％。 3 ．4 捕收剂用量试验 适当的捕收剂用量可以提高钛铁矿的品位及回 收率。图5 为捕收剂M O S 用量试验结果。从图5 结 果可发现，开始时，钛精矿中T i O 品位及回收率均 随着捕收剂M O S 用量的增加而增加；当捕收剂用量 超过1 ．5k g ／t 后，继续增大捕收剂用量，钛精矿中 T i O 回收率增加缓慢，T i O 品位却急剧下降。因此 试验选取M O S 最佳用量为1 ．5k g ／t 。 表8捕收剂种类试验结果 T a b l e8R e s u l t so fc o l l e c t o rt y p e st e s t ／％ 蔷 暗 M O S 用量／ k g ’t 。 图5 捕收剂M O S 用量试验结果 F i g ．5 R e s u l t so fM o sd o s a g et e s t 3 ．5 全流程闭路试验 在条件试验的基础上，进行全流程闭路试验，试 验流程见图6 ，试验结果见表9 。从表9 的试验结果 可以发现，经过弱磁选除铁，强磁回收钛铁矿，磁选 精矿分级后粗粒级进入摇床精选，摇床中矿与细粒 级进一步的浮选回收的磁选一重选一浮选联合选矿 流程，可获得T i O 含量4 7 ．1 l ％、回收率6 9 ．8 8 ％的 混合钛精矿。 4结论 1 某地钛中矿的工艺矿物学研究表明，主要金 万方数据 垫 鱼生筮三塑 冯海亮等某地难选钛中矿选矿工艺研究3 l 属矿物为钛铁矿、钛磁铁矿、金红石，少量磁黄铁矿、 黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿；脉石矿物以钛辉石、角闪石 为主，少量斜长石、绿泥石、橄榄石等。钛铁矿粒度 分布粗、细不均，且少量已赤铁矿化、褐铁矿化，同时 钛磁铁矿在磁性、可浮性上与钛铁矿相似，属难选 矿物。 图6 闭路试验 F i g ．6 F l o w s h e e to fl o s e d - c i r c u i tt e s t 表9闭路试验结果 T a b l e9 R e s u l t so fc l o s e d ．c i r c u i tt e s t ／％ 2 试验分别探索了单一磁选、重选、磁选一重 选以及磁选一分级一重选一浮选的选矿工艺对回收 钛铁矿的影响。从试验结果看，采用单一磁选、重选 或磁选一重选联合均很难获得理想的选矿指标。试 验推荐的磁选一重选一浮选联合选矿流程，不仅可 用磁选进行预先富集及脱除部分磁铁矿，磁选另有 部分脱泥作用；摇床重选可直接得到部分钛精矿，并 且对 7 4p a n 粒级回收效果好；浮选是回收细粒级 钛铁矿的有效方法，增加浮选流程可提高钛精矿中 T i O 回收率1 3 ％，且T i 0 2 品位基本不变。 3 捕收剂M O S 对细粒钛铁矿的捕收能力及选 择性均较好，在条件试验的基础上，经弱磁选除铁， 强磁抛尾，粗粒级 7 4 斗m 重选，细粒级 一7 4 H 脚 及重选中矿浮选的磁选一重选一浮选联合选矿 流程最终获得了7 n 0 2 品位4 7 ．1 l ％、回收率6 9 ．8 8 ％ 的钛精矿。 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第3 期 参考文献 [ 1 ] 邓国珠，王向东，车小奎．钛工业的现状和未来[ J ] ．钢铁 钒钛，2 0 0 3 。2 4 t 3 5 - 4 1 ． [ 2 ] 王立刚，陈金中．某钛粗精矿提高品位选矿试验研究 [ J ] ，有色金属 选矿部分 ，2 0 0 7 3 l _ 4 ． [ 3 ] 丁运清，钟宏，叶宏齐，等．哈密钛铁矿选矿与综合利 用研究[ J ] ．矿冶工程1 9 9 7 ，1 7 1 2 9 - 3 3 ． [ 4 ] 刘明宝，印万忠．我国钛矿资源现状及其选别工艺评述 [ C ] ．2 0 1 1 中国矿产资源综合利用与循环经济发展论坛 论文集．2 0 11 3 l O ． [ 5 ] 田建利，肖国光，黄光耀，等．新型捕收剂的合成及其对攀 西钛铁矿的浮选性能[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 3 ，3 3 4 5 9 - 6 2 ． [ 6 ] 刘星，谢建国，黄光耀．阳离子捕收剂浮选钛铁矿试验 研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 3 ，3 3 5 7 9 - 8 1 ． [ 7 ] 刘万峰，于梅花，滕根德．河北某钛铁矿选矿试验研究 [ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 8 4 1 0 ．1 4 ． [ 8 ] 傅文章，张渊，洪秉信，等．攀枝花微细粒级钛铁矿选 矿试验研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 0 2 3 7 4 0 ． [ 9 ] 徐翔，章晓林，张文彬．钛磁铁矿对钛铁矿浮选的影响 [ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 6 6 9 - 7 2 ． [ 1 0 3 魏民．T A O 系列捕收剂选别攀枝花钛铁矿的研究 [ J ] ．广东有色金属学报，2 0 0 6 ，1 6 2 8 0 - - 8 3 ． [ 1 1 ] 张国范，王丽，冯其明，等．钛辉石与钛铁矿颗粒问相 互作用的影响因素[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 1 0 ，2 0 2 3 3 9 - 3 4 5 ． [ 1 2 ] 谢泽君．M O S 捕收剂浮选微细粒级钛铁矿的研究[ J ] ．矿 冶工程，1 9 9 8 增刊 7 8 - 8 1 ． [ 1 3 ] 朱建光，刘作政，王升鹤．利用协同效应最佳点配制新型 捕收剂[ J ] ．化工矿山技术，1 9 9 7 2 1 7 ．3 0 ． [ 1 4 ] 张汉平，刘玫华，陈献梅．云南某红土型风化钛砂矿选矿 工艺研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 4 3 0 - 3 4 ． 1 上接第2 2 页 参考文献 [ 1 ] 乔吉波，郭宇，王少东．某复杂难选铜铅锌多金属矿选 矿工艺研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 2 3 4 ．7 ． [ 2 ] 胡熙庚．有色金属硫化矿选矿[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 8 7 1 5 9 ．1 6 0 ． [ 3 ] 刘述忠，李晓阳，余云柏，等．新型起泡剂7 3 0 A 在铅锌矿 的浮选研究[ J ] ．有色矿冶，2 0 0 2 ，1 8 6 1 1 ．1 3 ． [ 4 ] 罗仙平，高莉，马鹏飞，等．安徽某铜铅锌多金属硫化矿 选矿工艺研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 4 5 1 1 ． 1 6 ．3 4 ． [ 5 ] 常宝乾，张世银，李天恩．复杂难选铜铅锌银多金属硫化 矿选矿工艺研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 0 1 1 5 - 1 9 ． [ 6 ] 刘宝山，邱树敏，李国栋，等．西北某难选混合铅锌矿浮选 试验[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 4 6 1 7 - 2 0 ，5 8 ． [ 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 ，2 0 1 4 5 1 7 - 2 0 ． 万方数据