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从尾矿中回收钛铁矿的试验研究 ① 刘能云， 陈 超， 张裕书， 张少翔 （中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 ６１００４１） 摘 要 攀枝花某钛铁矿选矿厂尾矿库中尾矿 ＴｉＯ２和 ＴＦｅ 品位分别为 １０．２８％和 １０．３８％，采用弱磁选铁⁃强磁预富集钛⁃浮选工艺 回收其中的铁和钛。 弱磁选铁可获得铁品位 ５７．５％、回收率 ２２．１９％的铁精矿；弱磁选铁尾矿经强磁预富集得到 ＴｉＯ２品位 １５．６３％、 回收率 ７９．６９％的强磁钛粗精矿；强磁钛粗精矿经一次粗选一次扫选四次精选浮选闭路试验可获得 ＴｉＯ２品位 ４５．９７％、对强磁钛粗 精矿回收率 ７６．３２％、对尾矿库尾矿回收率 ６０．８２％的钛精矿。 该工艺实现了钛铁矿尾矿二次资源的综合利用。 关键词 钛铁矿； 浮选； 尾矿； 综合利用； 弱磁选； 强磁选 中图分类号 ＴＤ９８１文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２０．０１．０１５ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０２０）０１－００６５－０４ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ Ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｆｒｏｍ Ｔａｉｌｉｎｇｓ ＬＩＵ Ｎｅｎｇ⁃ｙｕｎ， ＣＨＥＮ Ｃｈａｏ， ＺＨＡＮＧ Ｙｕ⁃ｓｈｕ， ＺＨＡＮＧ Ｓｈａｏ⁃ｘｉａｎｇ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１， Ｓｉｃｈｕａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｇｒａｄｉｎｇ １０．２８％ ＴｉＯ２ａｎｄ １０．３８％ ＴＦｅ ｆｒｏｍ ａ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐｏｎｄ ｏｆ ａｎ ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｏｒｅ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ｐｌａｎｔ ｉｎ Ｐａｎｚｈｉｈｕａ， ａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ， ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗ⁃ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ （ＬＩＭＳ） ｆｏｒ ｉｒｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ｈｉｇｈ⁃ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ （ＨＩＭＳ） ｆｏｒ ｐｒｅ⁃ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｎｄ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｒｅｃｏｖｅｒ ｔｈｅ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｔｈｅｒｅｉｎ． Ｔｈｅ ＬＩＭＳ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃａｎ ｐｒｏｄｕｃｅ ａｎ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ５７．５％ Ｆｅ ａｔ ２２．１９％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ， ａｎｄ ｔｈｅ ＬＩＭＳ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｒｅ ｔｈｅｎ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ＨＩＭＳ ｆｏｒ ｐｒｅ⁃ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ， ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ａ ｓｔｒｏｎｇｌｙ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏａｒｓｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ １５． ６３％ ＴｉＯ２ａｔ ７９． ６９％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ． Ｔｈｅ ＨＩＭＳ ｃｏａｒｓｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ａｒｅ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ａ ｃｌｏｓｅｄ⁃ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｏｎｅ ｒｏｕｇｈｉｎｇ， ｏｎｅ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｕｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ， ｙｉｅｌｄｉｎｇ ａ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ４５．９７％ ＴｉＯ２， ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ ａ ７６．３２％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｃｏａｒｓｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ａｎｄ ａ ６０．８２％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｔａｌｌｉｎｇｓ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｉｌｍｅｎｉｔｅ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｔａｉｌｉｎｇｓ； ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ； ｌｏｗ⁃ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ （ ＬＩＭＳ ）； ｈｉｇｈ⁃ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ （ＨＩＭＳ） 四川攀枝花地区是我国最大的钒钛磁铁矿基 地［１］。 目前钒钛磁铁矿选矿主要采用磁⁃浮联合工艺， 由于受限于技术装备，在强磁预富集作业和浮选分离 作业中，部分钛铁矿不可避免地进入尾矿库损失［２］。 目前攀枝花地区钒钛磁铁矿开发利用产生的尾矿中还 含有相当部分钛铁矿，综合回收利用这部分钛铁矿，对 充分利用我国钛资源、提高我国钛资源保有储量具有 重要意义。 １ 试样性质 试样为攀枝花地区某选矿厂尾矿（以下简称原 矿）。 原矿化学多元素分析结果见表 １，物相分析结果 见表 ２。 原矿 ＴＦｅ 含量 １０．３８％，ＴｉＯ２含量 １０．２８％；钛 主要赋存于钛铁矿中，钛铁矿是选矿回收钛的主要目 的矿物。 表 １ 原矿化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅ２Ｏ３ＴｉＯ２Ｋ２ＯＣａＯＣｏ３Ｏ４ＭｇＯＭｎＯ １０．３８１７．５１１０．２８１．２６１２．５６１．５５０．２６０．１８ Ａｌ２Ｏ３ＳＯ３ＳｉＯ２ＺｒＯ２ ＢａＯＮｉＯＺｎＯ Ｎｂ２Ｏ５ １２．４０１．３２４２．７２０．０７０．０５０．０４０．０３０．０１ ①收稿日期 ２０１９－０８－１１ 基金项目 攀枝花矿业城市地质环境调查（ＤＤ２０１８９５０１） 作者简介 刘能云（１９８２－），男，云南曲靖人，工程师，硕士，主要从事选矿药剂和工艺研究工作。 第 ４０ 卷第 １ 期 ２０２０ 年 ０２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．４０ №１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０２０ 万方数据 表 ２ 原矿钛物相分析结果 物相含量／ ％分布率／ ％ 钛铁矿中钛８．６４８０．７３ 硅酸盐中钛１．４４１３．４６ 金红石中钛０．０４２０．３９ 钛磁铁矿中钛０．５８５．４２ 合计１０．７０２１００．００ ２ 选矿试验及结果 根据试验性质，拟采用磁⁃浮联合工艺回收铁和 钛。 试验原则工艺流程见图 １。 333 -V V233 9* TiO2/;5 图 ４ 强磁钛粗精矿浮选磨矿细度试验结果 ２．２．２ 捕收剂种类及用量试验 仅使用抑制剂硫酸，用量为 ４ ｋｇ／ ｔ 时，进行了捕收 剂种类对比试验，捕收剂用量均为 ４ ｋｇ／ ｔ，试验结果见 表 ３。 表 ３ 捕收剂种类试验结果 捕收剂种类ＴｉＯ２品位／ ％回收率／ ％ ＭＯＨ２１．８６６．７０ ＭＯＳ３４．０６２５．５１ 羟肟酸１６．１６６．７１ ＥＭＴＦ２６．２５８６．４０ ６６矿 冶 工 程第 ４０ 卷 万方数据 从表 ３ 可以看出，ＥＭＴＦ 对该尾矿具有较好的捕 收效果，ＭＯＳ［３］、ＭＯＨ［４］和羟肟酸都是钛铁矿的高效 捕收剂，但对该尾矿捕收效果不太好。 ＥＭＴＦ 捕收剂为 ３ 组分有机物反应合成，分子结 构中含有ＣＯＯＨ、ＣＳＯＨ、酚羟基及 Ｎ 原子，相邻 的ＣＯＯＨ 和ＣＳＯＨ 与钛铁矿表面金属离子形成多 元螯合环，同时ＣＳＯＨ 结构中 Ｓ 羰基中的孤对电子 也与钛铁矿表面亚铁离子键合［５］。 常规捕收剂对钛 铁矿回收效果不好的原因主要是由于试验所用试样为 尾矿库中尾矿，其中的钛铁矿矿物为前期选矿未能有 效回收的钛铁矿，加之长时间堆存和前期浮选残留药 剂对尾矿中钛铁矿可浮性有一定影响，浮选前还需根 据实际情况经过脱药处理工序［６］。 确定以 ＥＭＴＦ 为浮选捕收剂的基础上，进行了 ＥＭＴＦ 用量试验，结果如图 ５ 所示。 从图 ５ 可以看出， 捕收剂 ＥＭＴＦ 用量增加，浮选钛精矿 ＴｉＯ２品位逐渐降 低，回收率呈上升趋势；当 ＥＭＴＦ 用量超过 ４ ｋｇ／ ｔ 后， 粗精矿 ＴｉＯ２品位和回收率都趋于稳定。 综合考虑，粗 选 ＥＭＴＦ 用量以 ４ ｋｇ／ ｔ 为宜，此时粗精矿 ＴｉＯ２品位为 ２７．８７％，回收率为 ８５．６４％。 ;0EMTFA4g t-1 40 35 30 25 20 90 70 50 30 10 350030004500400050005500 TiO28 TiO2/;5 图 ５ 粗选 ＥＭＴＦ 用量试验结果 ２．２．３ 粗选抑制剂种类及用量试验 水玻璃、草酸、氟硅酸钠及水玻璃与草酸的组合物 都是钛铁矿浮选常用的抑制剂［７－９］。 固定粗选 ＥＭＴＦ 用量 ４ ｋｇ／ ｔ，进行了粗选抑制剂种类筛选试验，结果见 表 ４。 表 ４ 结果表明，水玻璃、草酸、氟硅酸钠及水玻 璃与草酸组合抑制剂对钛铁矿的上浮都有一定的抑制 作用，不同抑制剂对钛铁矿上浮抑制作用强弱程度顺 序为草酸＋水玻璃＞水玻璃＞草酸＞氟硅酸钠＞Ｈ２ＳＯ４＞ ＥＭＹ，这与目前实际生产多为单独使用硫酸作为抑制 剂结论是一致的［２］。 抑制剂 ＥＭＹ 比单用硫酸效果要 好。 ＥＭＹ 为大分子烯基芳香族磺酸盐聚合物，磺酸根 与脉石矿物表面的 Ｃａ ２＋ 、Ｍｇ ２＋ 作用后在脉石矿物表面 形成带负电荷的致密水化膜，通过静电斥力作用防止 酸性矿浆中矿物颗粒因捕收剂而凝聚形成较大粒径聚 团，减少了浮选矿浆体系的杂凝现象，防止较大聚团中 包裹夹杂的微细粒级钛铁矿随聚团下沉，有利于细粒 级钛铁矿的回收，同时也有利于精选作业消除脉石矿 物与钛铁矿的相互杂凝，提高钛铁矿和脉石矿物浮选 分离的选择性。 表 ４ 粗选抑制剂种类试验结果 抑制剂种类用量／ （ｇｔ －１ ） ＴｉＯ２品位／ ％回收率／ ％ 硫酸２００２６．２５８４．４０ 水玻璃２００２６．６１７４．０３ 草酸２００２８．３７６４．３５ 草酸＋水玻璃５０＋１５０２７．９１５３．５５ 氟硅酸钠２００２４．４８７８．２８ ＥＭＹ２００２７．１２８８．５３ 进行了粗选抑制剂 ＥＭＹ 用量试验，结果见图 ６。 从图 ６ 可见，ＥＭＹ 用量增加，粗精矿 ＴｉＯ２品位逐渐增 加，回收率逐渐下降；ＥＭＹ 用量增加到 ２００ ｇ／ ｔ 后，继 续增加用量意义不大，因此确定粗选 ＥＭＹ 用量以２００ ｇ／ ｔ 为宜，此时粗精矿 ＴｉＯ２品位为 ２７．１３％，ＴｉＯ２回收率为 ８８．１７％。 AD0EMYA4g t-1 28 27 26 25 90 88 86 84 150100200250300 TiO28 TiO2/;5 图 ６ 粗选抑制剂 ＥＭＹ 用量试验结果 ２．２．４ 浮选闭路试验 在开路综合条件试验基础上进行了浮选闭路试 验，结果见表 ５，闭路流程见图 ７。 经一次粗选、一次扫 选，四次精选，中矿循序返回，最终获得了 ＴｉＯ２品位 ４５．９７％、对强磁钛粗精矿回收率 ７６．３２％的钛精矿。 表 ５ 强磁钛粗精矿浮选闭路试验结果 产品名称作业产率／ ％ＴｉＯ２品位／ ％作业回收率／ ％ 钛精矿２４．１８４５．９７７６．３２ 浮选尾矿７５．８２５．０１２３．６８ 强磁钛粗精矿１００．００１５．０５１００．００ ７６第 １ 期刘能云等 从尾矿中回收钛铁矿的试验研究 万方数据 8*V*23 A0g/t * 24 V23-3 5 min 3.5 min 23 4 min 3 minH2SO4 EMY 1500 25 22 21 4 min 4 min 2 min  3 minH2SO4 EMY 1500 25 3 minH2SO4 EMY 1500 75 3 minH2SO4 EMY 2000 150 3 min 3 min 5 min H2SO4 EMY EMTF 1000 50 500 5 min 3 min 5 min H2SO4 EMY EMTF 4000 200 4000 图 ７ 尾矿库尾矿磁选⁃浮选闭路试验流程 ３ 结 论 攀西某钛铁矿选矿厂尾矿库尾矿 ＴｉＯ２和 ＴＦｅ 品 位分别为 １０．２８％和 １０．３８％，采用弱磁选钛⁃强磁预富 集钛⁃浮选选钛工艺回收铁和钛，弱磁选铁可获得 ＴＦｅ 品位 ５７．５０％、回收率 ２２．１９％的铁精矿，弱磁选尾矿通过 强磁选预富集得到 ＴｉＯ２品位 １５．６３％、回收率 ７９．６９％的 强磁钛粗精矿；采用捕收剂 ＥＭＴＦ 和脉石抑制剂 ＥＭＹ， 强磁钛粗精矿经一次粗选、一次扫选、四次精选浮选闭 路试验，可获得 ＴｉＯ２品位 ４５．９７％、对强磁钛粗精矿回 收率 ７６．３２％、对尾矿库尾矿回收率 ６０．８２％的钛精矿。 参考文献 ［１］ 朱俊士． 中国钒钛磁铁矿选矿［Ｍ］． 北京冶金工业出版社，１９９５． ［２］ 陶章明，刘道义． 龙蟒 ＭＰＦ 浮钛捕收剂研究与应用［Ｊ］． 矿产综合 利用， ２０１５（３）４５－４８． ［３］ 刘伟军，王维清，闫 武，等． ＭＯＨ 浮选橄辉岩型钒钛磁铁矿中钛 铁矿试验［Ｊ］． 钢铁钒钛， ２０１６，３７（１）１－４． ［４］ 冯海亮，车小奎，郑 其，等． 某地难选钛中矿选矿工艺研究［Ｊ］． 有色金属（选矿部分）， ２０１６（３）２７－３２． ［５］ 李广超，路长青，杨文忠，等． 硫脲及其衍生物的缓蚀行为研究进 展［Ｊ］． 腐蚀科学与防护技术， ２００１，１３（３）１６９－１７３． ［６］ 谢琪春． 攀西选钛尾矿中再回收钛铁矿工艺研究与应用［Ｊ］． 矿 冶工程， ２０１８（３）４０－４２． ［７］ 邓传宏，马军二，张国范，等． 水玻璃在钛铁矿浮选中的作用［Ｊ］． 中国有色金属学报， ２０１０（３）５５１－５５５． ［８］ Ｌｉｕ Ｘｉｎｇ， Ｈｕａｎｇ Ｇｕｏｙａｏ， Ｌｉｕ Ｃｈｅｎｇｘｉｕ， ｅｔ ａｌ． Ｄｅｐｒｅｓｓｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ ｏｎ ｔｉｔａｎａｕｇｉｔｅ ｄｕｒｉｎｇ ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｅｎｇｉ⁃ ｎｅｅｒｉｎｇ， ２０１５，７９６２－６７． ［９］ Ｙａｎｇ Ｙａｏｈｕｉ， Ｘｕ Ｌｏｎｇｈｕａ， Ｔｉａｎ Ｊｉａ， ｅｔ ａｌ． Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｌ⁃ ｍｅｎｉｔｅ ｆｒｏｍ ｏｌｉｖｉｎｅ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｉｄｉｆｉｅｄ ｗａｔｅｒ ｇｌａｓｓ ａｓ ｄｅｐｒｅｓｓａｎｔ［Ｊ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ２０１６，１５７７３－７９． 引用本文 刘能云，陈 超，张裕书，等． 从尾矿中回收钛铁矿的试验研 究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０２０，４０（１）６５－６８． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 矿冶工程杂志 ２０２０ 年征订启事 矿冶工程（双月刊）由中国金属学会、长沙矿冶研究院有限责任公司主办，面向国内外公开发行。 本刊是 中国期刊方阵“双效期刊”、全国中文核心期刊、中国科学引文数据库（ＣＳＣＤ）及中国学术期刊综合评价数据 库来源期刊、中国核心学术期刊（ＲＣＣＳＥ），是集学术性和技术性于一体的综合性刊物，已被中国知网（ＣＮＫＩ）、 万方数据库、重庆维普资讯、台湾华艺数据库等全文收录，是国外多家知名检索机构的检索对象。 矿冶工程读者对象是采矿、选矿、冶金、材料、地质、化工等系统的有关生产人员、院校师生和管理人员。 主要栏目为采矿、选矿、冶金、材料、矿冶行业企业管理等，内容新颖，是开拓、激发创造力的良师益友。 矿冶工程编辑部承接彩色、黑白及文字广告业务，欢迎各企事业单位来电来函联络。 矿冶工程真诚欢迎新、老订户向全国各地邮局订阅本刊，也可直接向编辑部订阅。 邮发代号４２－５８，大 １６Ｋ，定价 ２０ 元，全年 １２０ 元。 地 址 湖南省长沙市麓山南路 ９６６ 号联 系 人 黄小芳 邮 编 ４１００１２开户名称 矿冶工程杂志（长沙）有限公司 电 话 （０７３１）８８６５７０７０／８８６５７１７６／８８６５７１７３开户银行 工商银行长沙左家垅支行 传 真 （０７３１）８８６５７１８６帐号 １９０１０１３００９２０１０９５５０２ Ｅ－ｍａｉｌ ｋｕａｎｇｙｅｇｏｎｇｃｈｅｎｇｚｚ＠ １６３．ｃｏｍ网址 ｗｗｗ．ｋｙｇｃ．ｎｅｔ ８６矿 冶 工 程第 ４０ 卷 万方数据