某超贫磁铁矿中钛铁矿回收试验研究.pdf

2 0 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第5 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 5 ．0 0 6 某超贫磁铁矿中钛铁矿回收试验研究 朱阳戈，郑桂兵，肖婉琴，苏建芳，张杰 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 0 0 摘 要河北某超贫磁铁矿中钛品位极低，为对其进行综合利用，本试验确定了“阶段磨矿、强磁一浮选”技术 路线，即首先在较粗磨矿细度下进行钛铁矿的强磁选预富集，强磁粗精矿再磨后使用新型捕收剂B K 4 2 6 进行钛铁矿无 抑制剂浮选。采用该技术，可以从7 r i 0 2 品位为4 ．0 3 ％的超贫磁铁矿中得到T i O 品位4 5 ．4 8 ％、回收率为4 1 ．O l ％的钛铁 矿精矿，较好地实现了超贫磁铁矿资源中钛资源的综合回收。 关键词超贫磁铁矿；钛铁矿；浮选；捕收剂；磁选 中图分类号T D 9 5 2 ．7 ；T D 9 2 4 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 0 5 0 0 2 0 _ 0 5 R 朗e a r c ho nB e n 娟c i a t i 伽T e c h n o l o 野o f Ⅱm e l l i t ef h ma nI J l t mL o w G m d eM a 印e t i t e z 删№呦e ，幻踟G - u 访z 叼，X M 0W 咖i n ，S 【厂沉讲l 厂彻曰，Z 五酗ⅣGJ 蚀 J s t n ￡e 蜘上砌o r n t D 珂。厂尬n e 矧n D 鲫添i 叼，B 咧叼G 饥e 向R ∞∞r c ．I h S 蹴u 幻。厂 施n z 叼n ，l d 胁t 面Z u 啊兰，，B P 彬n g 如俄如D ，C h Z n 国 A b s t r a c t T or e a l i z ee c o n o m i c a la n dc o m p r eh e n s i v eu t i l i z a t i o no fi l m e n i t ef 而ma nu l t ml o w 一灯a d e o r ei nH e b e i ，t h et e c h n i c a lp m c e s so fs t a g eg r i n d i n g ， h i g hi n t e n s i t ym a g n e t i cs e p 啪t i o na n dn o t a t i o ni s d e t e 瑚i n e d ．I nt h i sp I D c e s s ，i l m e n i t ep r e c o n c e n t r a t i o nb vh i g hi n t e n s i t vm a g n e t i cs e p a r a t i o ni sf i r s d v c o n d u c t e du n d e rc o a r s e { 研n d i n gc o n d i t i o nf ．o U o w e db yt h er e 田r i n d i n go fr o u 曲c o n c e n n - a t e ， a n dt h e n i l m e n i t en o t a t i o ni sc a r r i e do u tu s i n gan e w t y p ec o U e c t o ro fB K 4 1 6w i t h o u td e p r e s s a n ta d d i t i o n ． B v a d o p t i n ga b o v em e n t i o n e dt e c h n i q u e ， t h ei l m e n i t ec o n c e n t r a t eg r a d i n g4 5 ．4 8 ％T i 0 2w a so b t a i n e d ，w i t h r e c o v e r yo f4 1 ．0 1 ‘殇， w h i l et h eu l t r a l o w 一肿d em a 霉田e t i t er { 1 wo r ec o n t a i n i n g4 ．0 3 ％T i 0 2 ，a n dt h i sc o u l d r e a l i z et h ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no fu l 缸．al o w g r a d ei l m e n i t eo r er e s o u r c e s ． K e yw o r d s u l t r al o w 一孕a d em a g n e t i t e ； i l m e n i t e ；n o t a t i o n ；c o U e c t o r ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n 我国钛资源非常丰富，储量居世界之首，其中 9 2 ％以上赋存于四川攀枝花和河北承德两地钒钛磁 铁矿矿床中[ 1 引。赋存于该类型矿床中的钛铁矿含 量低，且与脉石矿物之间性质相近，难以获得高质 量钛精矿与较高的资源利用率，属难选的低品位原 生钛铁矿，目前钛铁矿的高效回收仍然是公认的选 矿难题。为提高我国钛资源利用水平，研究人员在 钛铁矿选矿基础理论、浮选药剂与选矿工艺等方面 进行了大量卓有成效的研究，使我国钛铁矿选矿水 平不断进步∞] 。 目前我国钛铁矿选矿研究以攀枝花钒钛磁铁矿 资源中钛铁矿的回收为主，与之相比，超贫磁铁矿 资源中伴生的钛铁矿资源品位更低，回收难度更 大，尚缺乏有针对性的经济高效开发技术。近年 来，随着铁矿石价格的高企，河北承德地区掀起了 超贫磁铁矿资源开发的热潮。由于超贫磁铁矿品位 极低，其开发利用过程中存在利润低、尾矿排出量 大等问题[ w ] 。因此，对超贫磁铁矿中伴生的钛铁 矿、磷灰石等可供选矿回收的有价组分进行综合利 用，既可提高经济效益，同时也可降低尾矿排出 量，有利于矿山可持续发展。本文重点针对河北某 超贫铁矿资源中钛铁矿的回收问题开展研究，针对 其品位极低的特点与自身矿石性质，开发适于该类 型矿石中钛铁矿回收的工艺与药剂，为超贫磁铁矿 资源综合利用提供技术支撑。 1 矿石性质 该超贫磁铁矿中铁、磷、钛等有价组分可供综 基金项目“十二五”国家科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A B 2 3 G 0 2 择薯屠霁i 架捃聋i 嚣8 5 一 ，男，山东临沂人，博士，工程师，主要从事难处理矿分选理论与技术研究。作者简介朱阳戈 1 9 8 5 一 ，男，山东临沂人，博士，工程师，主要从事难处理矿分选理论与技术研究。 万方数据 2 0 1 3 年第5 期朱阳戈等某超贫磁铁矿中钛铁矿回收试验研究 2 1 合回收，其中T F e 品位1 5 ．5 6 ％ M F e 品位5 ．2 9 ％ ， T i O 品位4 ．0 3 ％。矿石中的钛主要以钛铁矿形式存 在，钛在钛铁矿中的分布率为6 2 ．6 1 ％，此外，矿 石中含有磁性铁、赤褐铁矿、钛铁矿和榍石等含铁 钛矿物以及少量硫化矿物，脉石矿物以闪石为主， 其次为绿泥石、辉石、长石和云母。该矿石化学成 分与钛物相分析结果分别见表1 和表2 。 表2钛物相分析结果 T a b l e2 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 ／％ 相别磁性铁中钛钛铁矿中钛榍石中钛其它钛总钛 分布率 1 7 ．8 26 2 ．6 11 5 ．6 63 ．9 11 0 0 ．0 2 试验研究 对于样品中有价组分，总体上以“铁钛一 磷”的顺序进行综合回收。即首先弱磁选回收磁铁 矿、选铁尾矿进行钛铁矿强磁选预富集、强磁选尾 矿中浮选磷灰石的技术路线。对于钛铁矿的回收，采 用目前钛铁矿回收主流的“强磁一浮选”技术[ s | ， 并结合总体技术路线与经济性，采用强磁选前粗 磨，强磁选精矿再磨后浮选的阶段磨矿方式，考察 磨矿细度、磁场强度、捕收剂种类与用量、调整剂 种类与用量等因素对分选指标的影响。 2 ．1 钛铁矿强磁选预富集 2 ．1 ．1 磨矿细度对钛铁矿强磁选预富集效果的影响 试验在磁场强度0 ．8T 的条件下考察了磨矿细 度对钛铁矿强磁选预富集效果的影响，试验结果见 图1 。从图l 可看出，随磨矿细度提高，钛粗精矿 T i 0 品位先升高后降低，回收率逐渐降低，尤其是 磨矿细度为一7 4 斗m 占4 5 ％以上时回收率降低明显。 综合考虑，对于钛铁矿的强磁选预富集，磨矿细 度一7 4 斗m 含量为4 5 ％时效果最佳。另外，此磨矿 细度下也有利于磁铁矿的弱磁选回收，在适宜的磁 场强度下，弱磁选可以得到铁品位6 8 ．1 3 ％、回收率 3 6 ．0 9 ％ M F e 回收率9 8 ．9 8 ％ 的合格铁精矿。 2 ．1 ．2 磁场强度对钛铁矿强磁选预富集效果的影响 在磨矿细度为一7 4 “m 含量为4 5 ％的条件下， 考察了磁场强度对钛铁矿强磁选预富集效果的影 堡 翅 Ⅱ罟 g 茸 零 、 褂 擎 回 N Q 一 一7 4 ‘L m 含量，％ 图1 磨矿细度对钛铁矿强磁选效果的影响 F i g ．1 E f 玷c to fg r i n d i n gf i n e n e s so nh 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 o fi l m e n i t e 响，试验结果示于图2 。从试验结果可知，随着磁 场强度的提高，钛粗精矿回收率逐渐提高，但品位 逐渐降低。综合考虑，适宜的强磁选磁场强度为 O ．7T 。在此条件下，强磁选可以得到T i O 品位为 1 7 ．0 7 ％、回收率为7 6 ．5 6 ％的钛粗精矿，以该矿样 用于浮选试验。 堡 型 暗 g 晶 零 、 瓣 娶 回 H o 每 磁场强度，I ’ 图2 磁场强度对钛铁矿强磁选效果的影响 F i g ．2 E Ⅱb c to fm a g n e t i cf i e l di n t e n s i t yo nh 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 no fi l m e n i t e 2 ．2 钛铁矿浮选 2 ．2 ．1 磨矿细度对钛铁矿浮选的影响 以强磁选粗精矿为浮选给矿，考察了再磨磨矿 细度对钛浮选效果的影响，试验过程中采用硫酸调 整矿浆p H 至5 ．5 左右，然后加入用量为6 0 0 ∥t 的 捕收剂B K 4 2 6 进行浮选，试验结果见图3 。图3 的 结果表明，随磨矿细度提高，浮选粗精矿作业回收 率逐渐提高，但T i O 品位先升高后降低，在磨矿 细度为一7 4 斗m 占8 0 ％时，钛矿物选别综合指标最 佳，后续试验在此条件下考察调整剂与捕收剂对钛 如为他“％巧“仍记 万方数据 2 2 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第5 期 铁矿浮选效果的影响。 堡 翅 略 S 茸 堡 褂 罄 回 爿 世 S 笛 一7 4 仙m 含量，％ 图3 磨矿细度对钛铁矿浮选的影响 F i g ．3 E 珏．e c to fg r i n d i n gf i n e n e s so ni l m e n i t en o t a t i o n 2 ．2 ．2 p H 对钛铁矿浮选的影响 硫酸为钛铁矿浮选常用调整剂，研究表明，除 可调节矿浆p H 至适于捕收剂与矿物表面作用外， 硫酸还可以改变有用矿物与脉石矿物表面活性质点 差异，扩大可浮性差异[ 9 ] 。以硫酸为调整剂，在捕 收剂B K 4 2 6 用量为6 0 0 趴的条件下考察了p H 对 钛铁矿浮选的影响，试验结果见图4 。 堡 翅 略 S 每 零 、 镁卜 篓 回 爿 世 。 目 4 ．85 ．0 5 ．2 5 ．4 5 ．6 5 ．86 ．O 6 ．2 6 ．4 p H 图4p H 对钛铁矿浮选的影响 F i g ．4 E f f e c to fp HV a l u eo ni l 瑚l e n i t en o t a t i o n 从图4 可以看出，随着p H 的降低，钛粗精矿 T i O 品位上升，但作业回收率下降；较低p H 条件 下，钛铁矿的可浮性差，在p H4 ．9 5 时，T i O 的回 收率只有4 2 ．6 3 ％；在较高的p H 下，药剂对钛铁矿 的选择性差，在p H6 1 3 1 时，钛粗精矿的T i O 品位 只有2 0 ．8 2 ％；综合分析，钛铁矿在p H 为5 ．5 0 附近 分离富集效果最好。 2 ．2 ．3 捕收剂用量对钛铁矿浮选的影响 近年来，在传统的脂肪酸、氧化石蜡皂与塔尔 油等氧化矿浮选捕收剂的基础上，我国开发出M O S 、 M O H 和R O B 等多种钛铁矿浮选捕收剂[ 肛1 2 ] ，使钛 铁矿浮选技术不断进步。B K 4 2 6 为北京矿冶研究总 院开发出的新型钛铁矿捕收剂，以改性脂肪酸为主 要组分，可较好地适应超贫磁铁矿的矿石性质，进 行钛铁矿的综合回收。试验在p H5 ．5 左右的浮选 环境中考察了捕收剂B K 4 2 6 用量对钛铁矿浮选效 果的影响，试验结果见图5 。试验结果表明，随捕 收剂用量的增大，浮选粗精矿T i O 品位逐渐降低， 作业回收率升高，6 0 0 卧为适宜的捕收剂用量。 堡 通 咯 S l 堡 碍 擎 回 爿 世 d l B K 4 2 6 用量， g ’t 。1 图5 捕收剂B K 4 2 6 用量对钛铁矿浮选的影响 F i g ．5 E f ．f e c to fc o U e c t o rd o s a g eo ni l m e n i t en o t a t i o n 2 ．2 ．4 抑制剂种类与用量对钛铁矿浮选的影响 钛铁矿浮选中常加入酸化水玻璃和六偏磷酸钠 作为脉石抑制剂[ 13 | ，为考察两种药剂对钛铁矿浮 选的影响，采用硫酸调节矿浆p H5 ．5 左右，在捕 收剂B K 4 2 6 用量为6 0 0 趴的条件下进行了试验， 试验结果见图5 。试验结果可以看出，添加少量的 酸化水玻璃或六偏磷酸钠对钛精矿品位和回收率影 响不大，抑制剂用量增大精矿T i O 品位有所提高， 但作业回收率明显下降。可见，采用B K 4 2 6 为捕收 剂，抑制剂的选择性抑制效果并不明显，可不添加 抑制剂，精矿品位与回收率的平衡主要通过矿浆 p H 环境进行调节。 抑制剂种类与用量 图6 抑制剂种类与用量对钛铁矿浮选的影响 F i g ．6 E 虢c to fd e p r e s s 锄tt y p e 肌dd o s a g eo n i l Ⅱl e I l i t en o t a t i o n 2 ．3 闭路试验 在上述研究的基础上，采用图7 的流程进行了 闭路试验，试验结果见表3 。从结果可知，以强 磁粗精矿再磨脱铁脱硫一浮选的流程，以 万方数据 2 0 1 3 年第5 期朱阳戈等某超贫磁铁矿中钛铁矿回收试验研究 ‘2 3 原矿 药剂用量 搅拌、浮 钛精矿 图7 闭路试验流程 F i g ．7 n o w s h e e to fc l o s e d c i I ℃u i tt e s t B K 4 2 6 为捕收剂可以实现无抑制剂浮选，有效回收 超贫磁铁矿中的钛铁矿。采用此技术，可以从铁品 位为1 5 ．5 6 ％，T i O 品位为4 ．0 3 ％的超贫磁铁矿，得 到铁品位6 8 ．0 6 ％、回收率3 6 ．8 3 ％ M F e 回收率 9 8 ．9 8 ％ 的铁精矿，和T i 0 品位4 5 ．4 8 ％、回收率 为4 1 ．0 1 ％的钛铁矿精矿。 3 结论 表3闭路试验结果 T a b l e3R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t／％ 1 该超贫磁铁矿中铁、磷、钛资源可供综合 回收，其中T i 0 品位4 ．0 2 ％。钛在钛铁矿中的分布 万方数据 2 4 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第5 期 率为6 2 ．6 l ％，可供回收的钛铁矿资源含量极低， 采用“阶段磨矿一强磁选一浮选”工艺有利于钛资 源的经济利用。 2 捕收剂B K 4 2 6 作为钛铁矿浮选捕收剂具有 良好的选择性和较强的捕收能力，配合硫酸使用可 实现钛铁矿无抑制剂浮选。 3 “原矿粗磨选铁一选铁尾矿强磁选钛一强 磁粗精矿再磨脱铁脱硫钛铁矿浮选”的技术路 线，可以实现超贫磁铁矿中铁钛资源的高效回收。 针对铁品位为1 5 ．5 6 ％、T i 0 品位为4 ．0 3 ％的超贫 铁矿，得到铁品位6 8 ．0 6 ％、回收率3 6 ．8 3 ％ M F e 回收率9 8 ．9 8 ％ 的铁精矿，和T i O 品位4 5 ．4 8 ％、 回收率为4 1 ．0 1 ％的钛铁矿精矿。 参考文献 [ 1 ] 吴贤，张健．中国的钛资源分布及特点[ J ] ．钛工业 进展，2 0 0 6 ，2 3 6 8 1 2 ． [ 2 ] 王立平，王镐，高颀，等．我国钛资源分布和生产现 状[ J ] ．稀有金属，2 0 0 4 ，2 8 1 2 6 5 2 6 7 ． [ 3 ] 朱阳戈．微细粒钛铁矿浮选理论与技术研究[ D ] ．长沙 中南大学，2 0 1 1 ． [ 4 ] 朱俊士．中国钒钛磁铁矿选矿[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 6 ． [ 5 ] 陈名洁，文书明，胡天喜．国内钛铁矿浮选研究的现状与 进展[ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 5 7 1 7 1 9 ． [ 6 ] 贾文龙，陈甲斌．低品位铁矿资源开发经济性分析[ J ] ． 金属矿山，2 0 0 9 ，3 9 3 l - 4 ． [ 7 ] 李金河．承德市钒钛磁铁矿资源现状及开发利用前景 [ J ] ．金属矿山，2 0 0 5 ，3 5 7 2 1 2 5 ． [ 8 ] 戴新宇．原生钛铁矿选矿技术的进展[ J ] ．中国矿业， 2 0 0 2 ，1 1 2 4 0 - 4 2 ． 1 9Jz H uY a n g g e ，z H A N GG u o f a n ，F E N GQ i m i n g ，e ta 1 ．E 蝈f e c t o fs u 如c ed i s s o l u t i o no nn o t a t i o n s e p a m t i o n o ff i n e d m e n i t ef 而mt i t a n a u g i t el JJ ．7 I h n s a c t i o n so fN o n f e r r o u s M e t a l sS o c i e t yo fC h i n a ，2 0 1 1 ，2 1 5 1 1 4 9 1 1 5 4 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