山西某金红石矿选矿试验研究.pdf

2 0 0 8 年第2 期有色金属 选矿部分 1 5 山西某金红石矿选矿试验研究 任爱军1 ，赵希兵2 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 ；2 ．内蒙古矿产实验研究所，呼和浩特0 1 0 0 3 1 摘要山西某金红石矿采用重选主干流程进行选别，精矿产品T i O 品位为9 0 ％左右，但金红石 T i 0 9 的回 收率不足5 0 ％。为提高金红石的选矿回收率，开展了以浮选为主干流程的选矿工艺研究。确定的选矿方案为两次浮选 抛尾一金红石浮选 一次粗选、两次精选 一浮选精矿除杂 弱磁选强磁选一重选 。全流程试验结果表明采用 浮选主干流程大大提高了精矿T i 0 2 的回收率，总精矿T i 0 2 回收率为6 9 ．2 5 ％，金红石矿物的回收率达到8 6 ．4 2 ％，其中 精矿t 含T i 0 2 8 9 ．5 8 ％、T i O 回收率4 6 ．8 4 ％；精矿2 含T i O z 8 0 ．5 3 ％、T i O 回收率2 2 。4 1 ％。同时综合回收了磁铁矿和钛 铁矿。 关键词金红石；浮选；重选；磁选 中图分类号1 “ 1 9 5 2 ．7文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 8 0 2 0 0 1 5 - 0 5 金红石的化学成分是二氧化钛，不仅是生产金 属钛、钛合金的原料，还被广泛应用于化学工业领 域。天然金红石是理想的金红石型钛白原料，由于 其白度、着色力、遮盖力、耐温、耐磨和无毒等优 异性能，金红石型钛白已成为涂料、塑料、造纸、 合成橡胶和陶瓷等行业中一种价格高昂的精细化工 原料⋯。原生金红石矿是我国金红石矿的主要类 型，占国内金红石总量的8 6 ％。目前国内原生金红 石矿的开发依然处于起步阶段，仅有山西代县金红 石矿在小规模开采。代县金红石矿采用重选主干流 程进行选别，精矿产品T i O 品位为9 0 ％左右，但 金红石 T i O z 的回收率不足5 0 ％[ 2 ] 。为了提高 金红石的选矿回收率，开展了以浮选为主干流程的 选矿工艺研究。 1矿石性质 该金红石矿中金属矿物组成简单，主要为金红 石、钛铁矿、磁铁矿及少量黄铁矿、磁黄铁矿等； 脉石矿物以闪石、滑石、绿泥石为主，其次为长 石、石英、云母等。矿石中主要矿物的含量见表 1 。矿石中主要化学成分分析结果见表2 。 表1矿石中主要矿物含量 T a b l elC o n t e n to fm a j o rm i n e r a lo fr u n - o f - m i n eo r e％ 质鼍分数1 6 2 0 3 50 3 60 ．3 94 3 f i l3 3 8 93 ．5 41 0 3 56 ．0 50 ．0 4 收稿日期2 0 0 7 1 l - 0 5 作者简介任爱军 1 9 7 7 一 ，男，山西石楼人，工程师。 表2矿石中主要化学成分分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l t so fm a j o rc h e m i c a lc o m p o s i t i o no f 1 “ 1 1 舯‰i n eo r e％ 化学成分T i 0 2F eSN a 2 0C a OM s oS i 0 2A 1 2 0 3K 2 0 质量分数2 ．0 97 ．1 5 0 ．0 1 70 ．6 7 2 ．2 91 6 ．8 35 6 ．1 21 0 ．0 10 ．1 8 金红石主要呈不规则状中、粗粒嵌布于脉石矿 物粒间或裂隙中，与脉石矿物接触边界一般简单规 整，在磨矿过程中易于裂开。金红石以中粗粒为主 产出，分布于 7 4 1 比m 粒级的金红石含量为8 1 ．7 6 ％， 分布于一7 4 2 0 t x m 粒级的金红石含量为1 5 ．2 0 ％。在 不同磨矿细度条件下，金红石单体解离度的测定结 果见表3 。表3 结果表明，磨矿细度为一7 4 1 a , m 粒级 占5 0 ％左右时金红石解离较完全。确定选矿试验磨 矿细度为一7 4 1 止m 粒级占5 0 ％。 表3单体解离度分析 T a b l e3 A n a l y s i sr e s u l t so fd e g r e eo fl i b e r a t i o no fr u t i l e ％ 2 选矿工艺研究 2 ．1 方案的选择 金红石浮选预选试验时，发现矿石中天然可浮 性好的滑石含量较大，消耗了大量的金红石浮选捕 万方数据 1 6 有色金属 选矿部分2 0 0 8 年第2 期 收剂。因此，确定在金红石浮选之前采用浮选工艺 预先脱除大部分天然可浮性好的滑石矿物。金红石 浮选粗精矿经过多次精选后仍有少量肉眼可见的其 他矿物。为此，对金红石浮选精矿进行弱磁选和强 磁选脱除磁性矿物，再经摇床重选获得重选精矿。 确定的选矿原则工艺流程为两次浮选抛尾一金红石 浮选 一次粗选、两次精选 一浮选精矿除杂 弱 磁选一强磁选一重选 ，如图1 所示。 滑石 原矿 矿 精矿1 精矿2 尾矿 图1 试验方案原则工艺流程 F i g ．1P r i n c i p a lf l o w s h e e to fe x p e r i m e n tp l a n 2 ．2 脉石矿物浮选试验 脉石矿物的浮选分两步进行，第一步采用起泡 剂将天然可浮性好的滑石等易浮脉石矿物脱除；第 二步采用脂肪酸捕收剂将较易浮脉石矿物脱除，并 且提高金红石的浮选性能。脉石矿物浮选试验流程 见图2 。脉石矿物浮选试验结果列于表4 。 尾 尾矿2金红石浮选给矿 图2 脉石矿物浮选试验流程 F i g ．2 F l o w s h e e to fg a n g u ef l o t a t i o n 表4脉石矿物浮选试验结果 T a b l e4 E x p e r i m e n tr e s u l to fg a n g u ef l o t a t i o n ％ 表4 试验结果表明，采用起泡剂和脂肪酸捕收 剂可以预先脱除大量脉石矿物，能够消除天然可浮 性好的脉石对金红石浮选的影响。为金红石浮选创 造了很好的浮选环境。 2 ．3 金红石浮选试验 目前金红石浮选研究采用的捕收剂有脂肪酸、 苄基胂酸、苯乙烯膦酸、烷基仪一羟基二膦酸、烷 基氨基二次甲基膦酸、氧肟酸等。膦酸类捕收剂毒 性小、性能好但价格昂贵；氧肟酸类捕收剂，性能 好、毒性小、价格昂贵。需重金属离子铅离子 作活化剂；苄基胂酸I 生能好、价格比较便宜，但毒 性高；羧酸类捕收剂价格便宜，毒性低，捕收能力 强，选择性差[ 3 1 。本次试验采用的金红石浮选捕 收剂B K 4 2 3 为膦酸类捕收剂。硫酸为矿浆p H 调整 剂。以水玻璃、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素、糊精 为抑制剂的试验结果表明，添加抑制剂后金红石浮 选粗精矿T i O 品位和回收率均很低。因此，本次 金红石浮选试验为无抑制剂浮选。脉石浮选脱除脉 石矿物的矿浆为金红石浮选的给矿。金红石浮选药 剂用量试验流程见图3 。 2 m i n 硫酸1 C 3 r a i n ；B K 4 2 32 2 m i n 丁基醚醇1 6 金纤石浮选 精矿尾矿3 图3 金红石浮选药剂用量试验流程 F i g , ．3 F l o w s h e e to ft e s tf o rr e a g e n td o s a g eo nr u t i l e f l o t a t i o n 2 ．3 ．1 硫酸用量试验 试验流程同图3 ，硫酸用量变化，其他条件不 变。试验结果如图4 所示。 万方数据 2 0 0 8 年第2 期任爱军山西某金红石矿选矿试验研究 1 7 堡 趔 咯 g l 零 旃 善 回 g E 硫酸用量／ g t 。1 图4 硫酸用量试验结果 F i g ．4E x p e r i m e n tr e s u l to fH 2 s 0 4d o s a g e 从图4 曲线可知，p H 调整剂硫酸在金红石浮 选中起着关键的作用。不添加硫酸时。矿浆p H 为 8 ，精矿T i O 品位和T i O 回收率都很低，B K 4 2 3 对 金红石没有捕收作用；随着硫酸用量的增加，精矿 T i 0 2 品位升高；硫酸用量1 0 0 0 9 ／t 时，矿浆p H 为 6 ，精矿T i 0 2 回收率最高，浮选效果最佳；继续增 大硫酸的用量精矿T i O 回收率大幅降低。金红石 浮选硫酸的最佳用量为1 0 0 0 9 ；，t 左右，矿浆p H 为6 左右。 2 ．3 ．2B K 4 2 3 用量试验 试验工艺流程同图3 。B K 4 2 3 用量变化，其他 条件不变。试验结果如图5 所示。 堡 瓣 擎 厦 g 每 图5B K 4 2 3 用量试验结果 F i g ．5E x p e r i m e n tr e s u l to fB K 4 2 3d o s a g e 从图5 曲线可知，B K 4 2 3 用量从1 0 0 9 ／t 增／J n N 2 0 0 9 ／t ，精矿T i 0 2 品位和回收率快速增加；B K 4 2 3 用量大于2 0 0 9 ／t 之后，随着B K 4 2 3 用量的增加， 精矿T i O 品位降低，T i O 回收率略有升高。综合 考虑，确定金红石浮选B K 4 2 3 的最佳用量为2 0 0 9 ／t 左右。 2 ．3 ．3 浮选流程试验 金红石浮选闭路试验效果较差，精矿T i O 品 位仅为4 0 ％左右，且中矿产率很大。综合考虑开路 试验精矿品位较高及中矿损失较小等因素，决定金 红石浮选采用开路流程。金红石浮选试验流程如图 6 所示，试验结果列于表5 。 给矿药剂用量加 精矿 尾矿3 图6 浮选试验工艺流程 F i g ．6 F l o w s h e e to fr u t i l ef l o t a t i o n 表5金红石浮选试验结果 T a b l e5 E x p e r i m e n tr e s u l to fr u t i l ef l o t a t i o n ％ 表5 试验结果表明，金红石浮选一次粗选、两 次精选，采用B K 4 2 3 作为金红石浮选的捕收剂， 用量为2 2 0 9 ／t ，即可获得T i 0 2 品位6 6 ．6 6 ％、T i 0 2 回收率7 4 ．9 5 ％的金红石精矿。 2 ．4 浮选精矿除杂试验 金红石浮选精矿中杂质矿物主要有磁铁矿、钛 铁矿、褐铁矿等磁性矿物和透闪石、直闪石等非磁 性的硅酸盐矿物。采用弱磁选脱除磁铁矿等强磁性 矿物，采用强磁选脱除钛铁矿和褐铁矿等弱磁性矿 物。采用重选脱除硅酸盐矿物。 2 ．4 ．1 磁选试验 磁选试验流程如图7 所示。试验结果列于表6 。 铁 给矿 强磁产品金红石精矿 图7 磁选试验流程 F i g ．7E x p e r i m e n tf l o w s h e e to fm a g n e t i es e p a r a t i o n 万方数据 ．1 8 有色金属 选矿部分 2 0 0 8 年第2 期 表6 磁选试验结果 T a b l e6E x p e r i m e n tr e s u l to fm a g n e t i cs e p a r a t i o n ％ 产品名称赫T i 0 2 品位铁品位器鬻产品名称葡簇五赢n o 品位铁品位菊丽羞专赫萧 表6 试验结果表明，浮选精矿弱磁选可以得到 铁品位6 4 ．8 6 ％的铁精矿；强磁选可以得到T i O 品 位2 3 ．4 8 ％的强磁产品，金红石精矿T i O 品位从 6 6 ．6 6 ％提高到7 4 ．4 8 ％。 2 ．4 ．2 重选试验 浮选金红石精矿经“弱磁选一强磁选”脱除磁 性产品后，精矿中仍有少量硅酸盐矿物。采用重选 脱除硅酸盐矿物，获得金红石精矿。重选试验的原 则为窄级别入选、中矿单独再选。将磁选金红石 精矿分级为 1 5 0 斗m 、一1 5 0 7 4 1 - L m 和一7 4 1 山m 三个粒 级，分别进行摇床重选试验。重选试验流程如图8 所示。试验结果列于表7 。 给矿 金红石精矿 精矿2精矿l尾矿4 图8 重选试验流程 F i g ．8E x p e r i m e n tf l o w s h e e to fg r a v i t ys e p a r a t i o n 表7重选试验结果 T a b l e7E x p e r i m e n tr e s u l to fg r a v i t ys e p a r a t i o n ％ 大大提高金红石精矿品位。金红石总精矿 精矿 1 精矿2 T i 0 2 品位为8 6 ．4 3 ％，T i 0 2 回收率为 6 9 ．2 7 ％，其中精矿l 含T i 0 28 9 ．5 8 ％，T i 0 2 回收率 为4 6 ．8 4 ％；精矿2 含T i 0 28 0 ．5 3 ％，T i 0 2 回收率为 2 2 ．4 3 ％。 2 ．5 全流程试验 按照确定的最佳条件进行金红石矿的选矿全流 程试验，试验流程为两次浮选抛尾一金红石浮选 一次粗选、两次精选 一浮选精矿除杂 弱磁选 一强磁选一重选 。金红石选矿试验的数质量流程 见图9 。金红石选矿试验结果列于表8 。 0 ．5 8 表7 试验结果表明，采用重选流程除杂，可以 F i g 9 图9 金红石选矿试验数质量流程 M a s sb a l a n c ef l o w s h e e to fr u f f l ep r o c e s s i n g 万方数据 2 0 0 8 年第2 期任爱军山西某金红石矿选矿试验研究 1 9 表8金红石选矿试验结果 T a b l e8 E x p e r i m e n tr e s u l to fr u t i l ep r o c e s s i n g ％ 产品名称产率T i O 品位金红石含量T i O 回收率金红石回收率 表8 试验结果表明，采用两次浮选抛尾一金红 石浮选 一次粗选、两次精选 一浮选精矿除杂 弱磁选一强磁选一重选 的选矿流程，可以获得 精矿l 含T i 0 28 9 ．5 8 ％、T i O 回收率4 6 ．8 4 ％，精矿2 含T i 0 28 0 ．5 3 ％、T i O 回收率2 2 ．4 1 ％，精矿1 与精 矿2 合计T i O 回收率为6 9 ．2 5 ％，金红石回收率为 8 6 ．4 2 ％。 3 结论 1 该金红石矿中钛主要以独立矿物金红石、 钛铁矿、榍石等形式存在，少部分钛分散于闪石、 滑石等矿物中；金属矿物还有少量磁铁矿、钛铁 矿、黄铁矿、磁黄铁矿等；脉石矿物以透闪石、阳 起石、直闪石、滑石、绿泥石为主，其次为石英、 长石及白云母、绢云母、黑云母等层状铝硅酸盐矿 物，还有少量锆石、磷灰石等矿物。矿石中T i O 品位为2 ．0 9 ％，金红石含量为1 ．6 0 ％。矿石中金红 石以中粗粒为主产出，细粒金红石次之，微粒金红 石很少，分布于7 4 岬粒级以上的金红石含量为 8 1 ．7 6 ％。 2 影响金红石浮选的主要因素是易浮矿物 滑石含量较大，钛铁矿与金红石浮选特性相似。确 定的选矿方案为两次浮选抛尾一金红石浮选 一次 粗选，两次精选 一浮选精矿除杂 弱磁选一强磁 选一重选 。 3 p H 调整剂硫酸的用量是决定金红石浮选的 关键因素，矿浆p H 为6 时，金红石浮选效果最佳。 4 B K 4 2 3 作为金红石浮选捕收剂，具有很好 的选择性和捕收性能。 5 金红石选矿全流程试验结果表明，采用浮 选主干流程大大提高了精矿T i O 的回收率，总精 矿T i O 回收率为6 9 ．2 5 ％，金红石的回收率达到 8 6 ．4 2 ％。同时综合回收了磁铁矿和钛铁矿。 参考文献 [ 1 ] 马建明．世界矿产资源年评 2 0 0 2 2 0 0 3 [ M ] ．北京地质 出版社，2 0 0 4 ，1 6 2 1 6 7 ． [ 2 ] 吴贤，张健．我国大型原生金红石矿的选矿工艺[ J ] ． 稀有金属快报，2 0 0 6 5 5 一l O ． [ 3 ] 赵军伟，王虎，岳铁兵．原生金红石选矿研究现状[ J ] ． 矿产保护与利用，2 0 0 7 1 4 4 - 4 9 ． S C 皿N T l F I CR E S E A R C Ho NM I N E R A LP R o C E S S 州GT E C H N o L o G YF o RA C E R T A I NR U T I L EI NS H A N X I R E NA i j u n I , Z H A OX i b i n g s “．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g ＆M e t a l l u r g y , B e i j i n g1 0 0 0 4 4 , C h i n a , “ 2 ．I n n e rM o n g o l i aT e s tI n s t i t u t eo fG e o l o g ya n dM i n e r a lR e s o u r c e s , H u h e h a o t e0 10 0 3 1 ，C h i n a A B S T R A C T T h eo r e ，d e a l tw i t hi nt h i sp a p e r ，i Sac e r t a i nr u f f l ei ns h a n x ip r o v i n c e ，C h i n a ．At r u n kf l o w s h e e tw i t h g r a v i t yc o n c e n t r a t i o nw a su s e dt ot r e a tt h eo r e ，a n dt h eg r a d eo fm t i l ec o n c e n t r a t ei S a b o u t9 0 ％T i 0 2 ，b u t t h er e c o v e r yi sl e s st h a n5 0 ％T i 0 2 ．I no r d e rt oe n h a n c et h er e c o v e r yf o rf u t i l e ，t h el a b o r a t o r yt e s t ，u s i n g t h et r u c kf l o w s h e e tw i t hf l o t a t i o n ．w e r ec a r r i e do u t ．T h ef l o w s h e e ti st h a t f i r s t l y f l o a t a b l eg a n g u ei sr e m o v e d w i t hf l o t a t i o n ；s e c o n d l yr u t i l ei sr e c o v e r e dw i t hf l o t a t i o n ；a n dt h i r d l yi m p u r i t yi Ss e p a r a t e dw i t hL I M S ，H I M S ， g r a v i t yc o n c e n t r a t i o nf r o mt h er u t i l ec o n c e n t r a t e ．T h ee x p e r i m e n tr e s u l ts h o w e dt h a tt h er e c o v e r yo fr u f f l e c o n c e n t r a t ei Si m p r o v e do b v i o u s l y 。a n dt h er e c o v e r yo fu l t i m a t er u f f l ec o n c e n t r a t ei s6 9 ．2 5 ％T i 0 2a n d 8 6 ．4 2 ％r u f f l e ．7 1 1 1 eg r a d eo ff i r s tc o n c e n t r a t ei s8 9 ．5 8 ％T i 0 2 ，a n dt h er e c o v e r yi s4 6 ．8 4 ％T i 0 2 ．T h eg r a d e o fs e c o n dc o n c e n t r a t ei S8 0 ．5 3 ％，a n dt h er e c o v e r yi s2 2 ．4 1 ％T i 0 2 ．I na d d i t i o n ，m a g n e t i t ea n di l m e n i t ea r e r e c o v e r e di nt h ef l o w s h e e t ． K e yw o r d s r u t i l e ；f l o t a t i o n ；g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n 万方数据