云南某细粒钛铁矿的选矿工艺试验研究.pdf

3 8 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第3 期 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 3 ．0 3 ．0 1 0 云南某细粒钛铁矿的选矿工艺试验研究 严鹏1 ，张桂芳1 ，肖军辉1 ，张昱2 1 ．昆明理工大学国土资源工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 ；2 ．昆明晶石矿冶有限公司，昆明6 5 0 0 9 3 摘要云南某细粒级钛铁矿含T i O 4 ．1 6 ％、T F e1 8 ．1 5 ％，主要含钛铁矿，还有少量的金红石和钙钛矿。针对矿物 嵌布粒度细、品位低、工艺矿物学性质复杂等特点，为了确定选矿工艺条件，本研究进行了磨矿细度试验、强磁选钛的 磁场强度试验，摇床重选试验等选矿工艺探索试验，根据试验结果，选出最佳试验工艺条件，采用弱磁强磁分粒级 摇床重选的联合流程，得到T i O 品位4 1 ．2 6 ％、回收率4 5 ．8 2 ％的钛粗精矿，为后续的进一步处理创造了条件。 关键词细粒钛铁矿；选矿工艺；磁选；重选 中图分类号T D 9 2 2 ．2 ；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 1 3 0 3 - 0 0 3 8 - - 0 4 E x p e r i m e n t a lR e s e a r c ho nP r o c e s s i n go fF i n eF r a c t i o nI l m e n i t eO r eo fY u n n a n Y A NP e n 9 1 ，Z H A N GG u i f a n 9 1 ，X I A OJ u n h u i l ，Z H A N G 蹦 1 ．F a c u l t yo fL a n da n dR e s o u r c eE n g i n e e r i n g ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a ；aK u n m i n gS p a rM i n i n gC o m p a n yL i m i t e d ， K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a A b s t r a c t Af i n ef r a c t i o ni l m e n i t eo r ec o n t a i n s4 ．1 6 ％T i 0 2a n d1 8 ．1 5 ％T F e ，a n di l m e n i t ei St h e m a i nv M u a b l em i n e a l ，a sw e l la sw i t has m a l lq u a n t i t yo fr u f f l ea n dp e r o v s k i t e ．B a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c s o f f i n e l yd i s s e m i n a t e ds i z e ，l o wg r a d ea n dc o m p l e xp r o p e r t i e so fp r o c e s sm i n e r a l o g y ，as e q u e n c eo ft e s t s w e r ec a r r i e do u t ，s u c ha sg r i n d i n gf i n e n e s st e s t ， m a g n e t i ci n t e n s i t yt e s ta n ds h a k i n gt a b l et e s t ．T h eo p t i m a l e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n sw e r ec o n f i r m e d ．B yt h ec o m b i n a t i o nf l o w s h e e to fl o w - i n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t i o n - h i g h - i n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t i o n s h a k i n gt a b l eg r a v i t yb a s e do ns i z ed i s t r i b u t i o n ，i l m e n i t er o u g hc o n c e n t r a t e g r a d i n g4 1 ．2 6 ％T i 0 2 w a so b t a i n e dw i t h r e c o v e r y o f4 5 ．8 2 ％，a n di tc o u l dp r o v i d et h es e r v i c ef o rf u r t h e r t r e a t m e n t ． K e yw o r d s f i n ei l m e n i t e ；m i n e r a lp r o c e s s i n gp r o c e s s ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；g r a v i t ys e p a r a t i o n 钛及钛合金具有高强度、抗腐蚀等优良性质， 广泛应用于航空航天、海洋开发、化工、医疗等许 多领域；用于生产海绵钛、钛白粉及钛合金制品的 原材料主要来自于钛铁矿 F e T i 0 3 和金红石 T i O z 。我国原生钛 磁 铁矿和钛铁砂矿资源储 量丰富，但分布不均，且金红石和易采选的钛铁矿 资源探明储量不多，大多属于原生矿且品位相对较 低，近年来我国钛精矿 尤其金红石 和高档钛白 粉的进口量逐年增大。因此，对云南某细粒级低品 位的钛铁矿进行选矿试验研究，对解决我国钛资源 的供需矛盾具有重要意义[ 1 - 3 ] 。 目前重选法、磁选法、浮选法、电选法及联合 分选法在钛铁矿的回收利用中都有报道。其中联合 分选法是在综合考虑各种单一分选法优点的基础上 提出的一种适合于处理细粒级难选钛铁矿的选矿方 法[ ] 。本文采用联合流程对云南某细粒级钛铁矿 进行了选矿试验研究。 1 研究方法 1 ．1 试样性质 1 ．1 ．1 试样的主要化学组分 本次试验的矿样来自于云南某地区的细粒级钛 基金项目云南省学科带头人后备人才基金 2 0 0 6 P Y 0 1 0 5 收稿日期2 0 1 2 0 5 2 6 修回日期2 0 1 3 0 2 2 7 作者简介严鹏 1 9 8 9 一 ，男，湖北荆门人，硕士研究生，研究方向为磁电选矿。 万方数据 2 0 1 3 年第3 期严鹏等云南某细粒钛铁矿的选矿工艺试验研究 3 9 含量0 ．0 0 8 0 ．0 0 10 ．0 0 30 ．0 50 ．0 9o ．0 1 1 00 ．2 1 ．20 ．0 1 9 Q 壁．Q 塑Q 塑塑 塑Q 铁矿，原矿含T i 0 24 ．1 6 ％，T F e1 8 ．1 5 ％。试样的 光谱分析结果、多元素分析结果、钛物相分析结果 见表1 ～3 。 表2试样多元素分析结果 T a b l e2T h em u l t i - - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so lt h es a m p l ef ％ 垂童 Q 曼垒 旦 竺塑丝鲤竺垄 含量1 8 ．1 54 ．1 60 ．2 0 1 0 ．0 6 60 ．0 1 7 72 8 ．2 01 ．0 5 2 ．6 51 8 ．1 1 表3钛的物相分析结果 T a b l e3T h ea 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 ／％ 相别全T i 。z 金篆夏中麓篙；繁警钙蕞夏中帮 i ；；翟 占有率1 0 0 ．06 ．0 16 4 ．9 54 ．7 62 4 ．2 8 从表1 3 的结果可以分析出，试样中具有回收 价值的元素只有钛和铁，其他有价元素银、铜、 钴、铅等的含量都较低而无回收价值，有害元素 硫、磷、砷的含量也均没有超标。试样中钛的品位 不高，可回收利用的钛矿物为金红石、钛铁矿和钙 钛矿，脉石矿物榍石及硅酸盐中的钛无法回收。 1 ．1 ．2 试样的粒度特性及钛在各粒级的分布情况 对试样进行粒度及金属分布率分析可以查明不 同粒级中二氧化钛的含量和金属分布率情况，对于 选矿过程中控制磨矿细度尤为重要。矿样破碎到 3m i l l 以下，粒度分析结果见表4 。 表4 T a b l e 矿样的粒度组成及钛在各级粒的分布率 4T h er e s u l t so fs i z e c o m p o s i t i o na n dt h e t i t a n i u md i s t r i b u t i o n ／％ 粒度分析结果可知，矿样中一7 4 3 8 m 的粒 级含量最高，一3 8 斗m 的细粒级的含量也较多，但 各粒级的T i O 品位差异不大、T i O 的金属分布率也 不太集中，试样中的T i O 的分布比较分散，没有 明显的集中在某一个粒级中。 1 ．2 试验方案 由于矿石中含泥多且钛以细粒级钛铁矿和钛磁 铁矿嵌布在矿石中，品位低，用常规的选矿方法很 难得到合格精矿产品。根据钛铁矿的弱磁特性及此 矿样嵌布粒度较细、品位低等特点，本研究拟进行 磨矿细度试验、强磁选钛的磁场强度试验、摇床重 选的细度和给矿浓度试验。根据试验结果选出最佳 试验条件，进行探索试验，确定最优选矿工艺。具 体试验研究方案见图1 。 试样 矿 钛精矿尾矿 图1 细粒钛铁矿的选矿工艺流程 F i g ．1 T h ef l o w s h e e to fm i n e r a lp r o c e s s i n g p r o c e s s f o rf i n ei l m e n i t e 2 试验研究结果与讨论 2 ．1 磁选预先富集试验 通过原矿的工艺矿物学研究表明，试样中存在 少部分强磁性铁矿物，而钛铁矿属于弱磁性矿物。 故可以先进行弱磁选来分选出强磁性铁矿物。一方 面可以考察是否能得到合格的铁精矿，另一方面可 以减少后续强磁分选钛过程中强磁性矿物的干扰。 2 ．1 ．1 弱磁一强磁选磨矿细度试验 磨矿细度是反应单体矿物解离程度的一个重要 指标，也是影响选矿指标的一个重要因素。磨矿细 万方数据 4 0 有色金属 选矿部分 2 0 1 3 年第3 期 度越高，矿物的单体解离程度也会相应的提高；磨 矿细度过高时，不但会增加磨矿成本，还会造成矿 物的泥化而难选别。磨矿细度是影响选矿指标的一 个重要条件。本试验在弱磁场强度0 ．1T 、强磁场 强度0 ．8T 的条件下进行了磨矿细度的条件试验， 磨矿细度分别为一7 4 斗m 占7 0 ％、8 0 ％、9 0 ％、 1 0 0 ％，试验结果见图2 。 堡 趟 雌 冰 、 褂 娶 回 一7 4 “m 所占比例，％ 图2 弱磁一强磁磨矿细度试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t so fl o w i n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t i o na n dh i g hi n t e n s i t y m a g n e t i cs e p a r a t i o n 通过不同磨矿细度的弱磁一强磁选试验的结果 可以看出，磨矿细度越高，铁精矿和钛精矿的品位 都有所上升，但提高幅度不大；钛的回收率呈先上 升后下降的趋势。此段工艺为粗选阶段，应尽量提高 回收率，所以选择了磨矿细度为一7 4i x m 占9 0 ％， 可以得到T i 0 2 品位9 ．1 0 ％、钛回收率为6 1 ．6 5 ％的 粗精矿。 2 ．1 ．2 强磁选磁场强度试验 通过磨矿细度试验可知，当一7 4 斗m 占9 0 ％时 可以得到一个比较满意的选矿指标，但是离合格的 产品还有很大的差距；由于磁场强度是影响选矿指 标的一个重要因素，针对钛粗精矿品位提高不大的 情况下对强磁选钛过程中的磁场强度进行条件试 验，聚磁介质选1 1 2 的齿板，试验结果见图3 。 堡 趔 蝮 堡 瓣 擎 叵 磁场强度，I 图3 磁场强度试验结果 F i g ．3 R e s u l t so fm a g n e t i cf i e l di n t e n s i t ye x p e r i m e n t 从图3 的试验结果可以分析得到，在尽量保证 回收率的前提下，当强磁选的磁场强度定为1 ．2T 时，可以得到T i O 品位8 ．4 7 ％、钛回收率为6 9 ．3 7 ％ 的粗精矿。同时可以看出采用单一的磁选工艺不能 得到合格的钛精矿。 2 ．2 单一重选试验 磁选条件试验的结果表明，采用单一的磁选方 法不能得到合格的钛精矿，因此进行了摇床重选的 探索试验。摇床是一种利用不同密度和粒度的矿粒 在摇床表面受到的机械合力不同来进行分选的设 备，其富集比高[ 7 ] ，广泛地应用于钛的分选。 2 ．2 ．1 摇床重选的入选粒度试验 对于不同类型的矿石，摇床的最佳分选粒度是 不同的，粒度过粗或者过细对于分选指标都会产生 明显的影响，故进行了入选粒度为一1 5 0 1 0 0 、 一1 0 0 7 4 、一7 4 6 3 、一4 5 斗m 占9 0 ％的摇床分选试 验，结果见图4 。 零 ＼ 遥 Ⅱ暑 堡 瓣 擎 回 入选粒级，斗m 图4 摇床重选入选细度试验结果 F i g ．4 R e s u l t so fs h a k i n gt a b l ee x p e r i m e n tw i t h d i f f e r e n tf i n e n e s sf e e d 从图4 的结果可以看出，人选细度对于摇床的 精矿和中矿的回收率的影响很大，当磨矿细度在 一1 0 0 斗m 占9 0 ％时，精矿中T i 0 2 的品位为2 9 ．7 6 ％， 但回收率却能达到5 1 ．7 4 ％。 2 ．2 ．2 摇床重选给矿浓度试验 给矿浓度是影响摇床处理能力的一个重要因 素，同时也对分选过程产生重要影响[ 8 ] 。给矿浓 度越高，分选过程中矿物间夹杂越严重；给矿浓度 过低，不能在摇床表面形成稳定的矿浆流，也降低 摇床的处理能力，故对摇床给矿浓度进行了详细的 条件试验，试验结果见图5 。 图5 的结果表明，用摇床重选的方法可得到的 T i O 品位较高的粗精矿；在综合考虑了品位和回收 率的情况下，给矿浓度为2 0 ％时，可以得到T i O 品 位3 5 ．5 4 ％、回收率5 0 ．7 5 ％的粗精矿。 酊∞巧卯邻∞弱如 O 9 8 7 6 5 4 3 2 舳加∞∞∞加加m 0 踟加印如∞如加m o 2 1 O 9 8 7 6 5 4 万方数据 2 0 13 年第3 期 严鹏等云南某细粒钛铁矿的选矿工艺试验研究』生 零 、 趔 呕 给矿浓度，％ 图5 摇床重选给矿浓度试验结果 零 、 褂 掣 回 F i g ．5 R e s u l t so fs h a k i n gt a b l ee x p e r i m e n tw i t h d i f f e r e n tf e e dc o n c e n t r a t i o n 从图4 和图5 的结果可以得出，单一的摇床重 选对钛铁矿的富集程度较高，但仍然不能够得到合 格的钛精矿，因而还需要在此基础上进行进一步的 试验研究。 2 ．3 弱磁一强磁分粒级摇床联合流程 通过前面的探索试验可以看出，磁选和重选对 有用矿物都有一定程度的富集。摇床重选时，不同 粒度大小的矿粒间会相互影响，使得分选效果不 佳。为了获得更好的选矿指标，提出了弱磁一强 磁一分粒级摇床重选的联合流程，对其可行性进行 了考察。一段采用弱磁一强磁工艺，弱磁0 ．1T 、 强磁1 ．2T ，分离出其中的强磁性矿物，并脱去一 部分矿泥，得到钛的粗精矿；二段流程对钛粗精矿 分成一1 5 0 7 4 、一7 4 4 5 、- 4 5 “m 三个粒级分别进 行摇床精选试验，试验结果见表5 。 表5闭路流程试验结果 T a b l e5R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t／％ 联合流程闭路试验结果表明，钛精矿中T i O 的品位较粗精矿有了较大幅度的提高，第一步弱磁 除铁、然后再强磁富集钛、最后采用摇床来回收不 同粒级钛铁矿是针对此种难选细粒钛铁矿的可行流 程。采用弱磁一强磁分粒级摇床重选联合流程最 终可以得到T i 0 2 品位4 1 ．2 6 ％、回收率4 5 ．8 2 ％的钛 粗精矿，这给后面的进一步的湿法处理奠定了好的 基础。 3 结论 1 针对云南某细粒级钛铁矿进行工艺矿物学 研究，结果表明，矿样中榍石及硅酸盐之T i O 的 含量过高，达到了2 4 ．2 8 ％，由此决定了获得高回 收率的选矿指标比较困难。 2 由于此矿中有价元素分布分散、粒度细， 单一的重选、磁选都不能获得合格产品，在综合各 单一流程优势基础上，提出了弱磁一强磁分粒级 摇床重选联合流程的工艺，得到了T i O 品位 4 1 ．2 6 ％、回收率4 5 ．8 2 ％的钛粗精矿，为后续的湿 法处理创造了条件。 参考文献 [ 1 ] 王彦莉，曲鸿鲁．山东某钛铁矿的磁选试验研究[ J ] ．有 色金属 选矿部分 ，2 0 1 0 1 2 9 3 2 ． [ 2 ] 龙运波，张裕书．低品位钒钛磁铁矿选铁尾矿综合回收 钛试验研究i - j2 ．矿业快报，2 0 0 7 ，2 3 7 2 2 2 4 ． 13JZ h a n gGQ ，O s t r o v s k i0 ．E f f e c to fp r e o x i d a t i o na n d s i n t e r i n g o n p r o p e r t i e s o f i l m e n i t ec o n c e n t r a t e s [ Jj ． M i n e r a lP r o c e s s i n g ，2 0 0 2 ，5 6 4 2 0 1 2 1 8 ． [ 4 ] 王珍，孙体昌，纪军，等．某细粒钛铁矿选矿试验研 究[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 1 0 5 2 5 2 7 ． [ 5 ] 肖军辉，张宗华，张昱，等．风化细粒钛铁矿及伴生金 红石的选矿试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 7 3 1 2 一1 4 ． [ 6 ] 李亮，杨成．攀枝花某地钒钛磁铁矿选矿基础试验 研究[ J ] ．钢铁钒钛，2 0 1 l ，3 2 1 2 9 3 3 ． [ 7 ] 张强．选矿概论[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 9 9 l - 9 8 ． [ 8 ] 张一敏．固体物料分选理论与工艺[ M ] ．北京冶金工 业出版社，2 0 0 7 1 3 6 1 4 5 ． 万方数据