某重砂矿氧化焙烧-磁选提钛降铬试验研究.pdf

某重砂矿氧化焙烧⁃磁选提钛降铬试验研究 ① 张立刚 （长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 对某重砂矿进行了回收利用钛选矿的试验研究，采用氧化焙烧⁃干式磁选工艺实现了钛精矿的提钛降铬，最终获得 ＴｉＯ２品 位 ４７．３４％、Ｃｒ２Ｏ３含量 ０．２８％的合格钛精矿。 该研究可为高铬型钛铁矿的回收利用提供技术参考。 关键词 重砂矿； 钛精矿； 氧化焙烧； 干式磁选； 提钛降铬 中图分类号 ＴＤ９８２文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１６．０２．０１２ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１６）０２－００４４－０２ Ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ Ｒｏａｓｔｉｎｇ⁃Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ Ｕｐｇｒａｄｉｎｇ Ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｎｄ Ｄｅｇｒａｄｉｎｇ Ｃｈｒｏｍｅ ｉｎ Ｈｅａｖｙ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｓａｎｄｓ ＺＨＡＮＧ Ｌｉ⁃ｇａｎｇ （Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｒｅｃｌａｉｍｉｎｇ ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｆｒｏｍ ａ ｈｅａｖｙ ｍｉｎｅｒａｌ ｓａｎｄｓ ｏｒｅ ｄｅｐｏｓｉｔ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ． Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ａｎ ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ｒｏａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ａ ｄｒｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｕｐｇｒａｄｅ ＴｉＯ２ｗｈｉｌｅ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｉｌｍｅｎｉｔｅ， ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｆｉｅｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｇｒａｄｅｄ ａｔ ４７．３４％ ＴｉＯ２ｗｉｔｈ Ｃｒ２Ｏ３ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ０．２８％． Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｏｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｈｅａｖｙ ｍｉｎｅｒａｌ ｓａｎｄｓ ｄｅｐｏｓｉｔ； ｔｉｔａｎｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ； ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ｒｏａｓｔｉｎｇ； ｄｒｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｎｄ ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｏｆ ｃｈｒｏｍｅ 高品质富钛料是氯化法钛白及海绵钛生产的原 料，由于自然界中天然的高品质金红石矿很少，目前高 品质富钛料主要由钛精矿生产获得。 某钛铁重砂矿资 源储量巨大，原矿含钛品位高、粒度均匀、单体解离度 高、氧化钙和氧化镁含量低，是非常好的氯化法钛白的 原料。 该资源唯一的缺点就是 Ｃｒ２Ｏ３含量偏高，如果 直接用电弧炉熔炼生产钛渣，会对电弧炉生产运行产 生不利影响，并且所获钛渣 Ｃｒ２Ｏ３含量偏高，影响其应 用范围。 所以行业内一般要求将钛铁矿中 Ｃｒ２Ｏ３含量 降至 ０．３％以下。 本文针对重砂矿进行了氧化焙烧⁃磁 选提钛降铬试验研究。 １ 原矿性质 重砂矿化学多元素分析结果见表 １，钛化学物相 分析结果见表 ２，样品中主要矿物含量见表 ３。 从分析结果可以看出，重砂矿中可供选矿回收的 有价元素分别为铁、钛和锆，钛主要以钛铁矿形式存 在；脉石矿物主要为石英、铬铁矿，其次为长石、高岭 石、绿泥石和云母等。 表 １ 重砂矿化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅＯＦｅ２Ｏ３ＴｉＯ２Ｖ２Ｏ５Ｃｒ２Ｏ３ＺｒＯ２ＣｏＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ ３６．２３ １８．６４ ３１．０８ ２８．７４０．３２２．４３１．５５０．００８８ １０．７３ ３．３８ ＣａＯＭｇＯＭｎＯＮａ２ＯＫ２ＯＰＳＣ烧失 ０．０６００．３２０．７４０．０５１ ０．０８０ ０．０３４ ０．０１５０．０３００．７８ 表 ２ 重砂矿钛化学物相分析结果 钛相含量／ ％分布率／ ％ 钛磁铁矿中 ＴｉＯ２３．７８１３．１５ 钛铁矿中 ＴｉＯ２２２．９６７９．８９ 金红石中 ＴｉＯ２１．１５４．００ 硅酸盐中 ＴｉＯ２０．８５２．９６ 合计２８．７４１００．００ 表 ３ 主要矿物组成（质量分数） ／ ％ 钛磁 铁矿 假象 赤铁矿 褐铁矿 钛铁矿 金红石 铬铁矿 尖晶石 锆英石 独居石 １１．０６２４．２５２．８０４２．５８１．２７５．４２０．０５２．１５０．１７ 石英 磷钇矿长石云母高岭石 绿泥石滑石红柱石其他 ７．６７０．０２０．９００．１９０．６３０．３２０．１３０．２４０．１５ ①收稿日期 ２０１５－１０－２５ 作者简介 张立刚（１９８１－），男（满族），河北平泉人，硕士，工程师，主要从事矿物加工技术及管理工作。 第 ３６ 卷第 ２ 期 ２０１６ 年 ０４ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３６ №２ Ａｐｒｉｌ ２０１６ ２ 选矿试验研究 ２．１ 弱磁选⁃强磁选试验 首先针对重砂矿进行了弱磁选⁃强磁选试验，通过 弱磁选可获得强磁选钛磁铁矿精矿，弱磁尾矿经强磁 选可去除石英、长石等脉石矿物，进一步提高钛品位， 锆英石主要富集在强磁尾矿中。 试验流程见图 １，结 果见表 ４。 D3 9*28* 9** 3 图 １ 弱磁选⁃强磁选试验流程 表 ４ 弱磁选⁃强磁选试验结果 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ ＴＦｅＴｉＯ２ＴＦｅＴｉＯ２ 铁精矿２０．５６５５．２４１４．８７３１．３０１０．８４ 钛粗精矿６１．５０３７．６５３８．０４６３．８２８３．７４ 中矿１．００４８．２０１９．６２１．３２０．６９ 尾矿１６．９４７．６２７．８８３．５６４．７３ 原矿１００．００３６．２８２８．２１１００．００１００．００ ２．２ 钛粗精矿氧化焙烧磁选试验 由于钛铁矿与铬铁矿的密度、比磁化系数、导电性 等主要物理性质较为接近，采用常规物理选矿方法难 以实现二者的有效分离［１－６］，因此针对钛粗精矿进行 了氧化焙烧⁃磁选提钛降铬试验研究。 ２．２．１ 焙烧温度试验 针对钛粗精矿，在马弗炉中进 行了氧化焙烧温度试验，焙烧时间为 ９０ ｍｉｎ，焙烧矿采 用干式磁选选别，磁场强度为 ０．５ Ｔ，试验结果见图 ２。 ,  45.5 45.0 44.5 44.0 43.5 43.0 90 80 70 60 50 40 600700800900 TiO28 /;5              图 ２ 氧化焙烧温度试验结果 由图 ２ 可以看出，当焙烧温度高于 ６５０ ℃时，随着 焙烧温度升高，磁选精矿回收率和 ＴｉＯ２品位均逐渐减 小，但变化幅度不大。 综合考虑精矿 ＴｉＯ２品位及回收 率，选择氧化焙烧温度为 ６５０ ℃。 ２．２．２ 焙烧时间试验 焙烧温度 ６５０ ℃，干式磁选磁 场强度 ０．５ Ｔ，对钛粗精矿进行了焙烧时间条件试验， 结果见图 ３。 ;0min 45.5 45.0 44.5 44.0 43.5 88 86 84 82 80 78 76 6090120150180 TiO28 /;5           图 ３ 氧化焙烧时间试验结果 由图 ３ 可以看出，当焙烧时间超过 １２０ ｍｉｎ 时，随 着焙烧时间延长，磁选精矿 ＴｉＯ２品位及回收率变化不 大，选择氧化焙烧时间为 １２０ ｍｉｎ。 ２．２．３ 焙烧矿磁选磁场强度试验 对焙烧温度为 ６５０ ℃、焙烧时间为 １２０ ｍｉｎ 条件下获得的氧化焙烧矿进 行了干式磁选磁场强度试验，结果见图 ４。 *8,T 47 46 45 44 88 87 86 85 84 83 0.30.40.50.6 TiO28 /;5         图 ４ 焙烧矿干式磁选磁场强度试验结果 综合考虑精矿品位及回收率，选择干式磁选磁场 强度为 ０．４ Ｔ，此时可获得产率为 ７０．１６％、ＴｉＯ２品位 ４６．４３％、回收率 ８４．９５％的钛精矿，精矿中 Ｃｒ２Ｏ３含量 为 ０．５６％。 ２．２．４ 焙烧矿干式磁选流程试验 对最佳焙烧条件 下获得的焙烧矿进行了干式磁选一次粗选、一次精选 试验，磁场强度为 ０．４ Ｔ，结果见表 ５。 表 ５ 焙烧矿干式磁选流程试验结果 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ ＴｉＯ２Ｃｒ２Ｏ３ＴｉＯ２Ｃｒ２Ｏ３ 精矿６７．３２４７．３４０．２８８３．１７５．１３ 中矿３．４２２３．１０２．７８２．０６２．５９ 尾矿２９．２６１９．３５１１．５８１４．７７９２．２８ 给矿１００．００３８．３２３．６７１００．００１００．００ （下转第 ４９ 页） ５４第 ２ 期张立刚 某重砂矿氧化焙烧⁃磁选提钛降铬试验研究 有很强的捕收能力，对铁铝榴石捕收能力较差，而且其 选择性好，能保证较高的 ＴｉＯ２回收率。 2030104050 1 9V3 2 V3 3 1/; 4 ;A 5 54; 60708090 2 / θ 1 2 3 3 4 4 4 4 4 4 5 4 4 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 2 2 2 1 111 1 1 1 1 1 11 1 1 ,-23 C-23 图 ７ 精矿 ＸＲＤ 分析结果 ３ 结 论 １） 正浮选得到了 ＴｉＯ２品位 ３７．９５％、回收率 ２３．７９％ 的钛精矿，而反浮选可得到 ＴｉＯ２品位 ３０．０７％、回收率 ７０．４６％的钛精矿，采用反浮选流程可明显提高钛回 收率。 ２） 正浮选中，ＹＳ⁃３ 捕收剂不浮铁铝榴石，但对含 钛矿物和石英的选择性差，草酸抑制脉石的同时，也抑 制了含钛矿物，造成精矿品位高而回收率低。 ３） 反浮选中，淀粉是含钛矿物的有效抑制剂，１６４ 捕收剂能有效浮选石英，但对铁铝榴石捕收能力差，使 反浮选精矿 ＴｉＯ２品位不高。 ４） 该矿石矿物嵌布粒度细，共生关系复杂，即使 细磨也不能实现有用矿物的单体解离。 原矿反浮选抛 掉产率 ６８．８２％尾矿的同时保证了较高的回收率，因此 可作为粗选抛尾流程，实现 ＴｉＯ２的初步富集，为进一 步深入研究和开发利用奠定基础。 参考文献 ［１］ 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，２００４，２８（１）２６５－２６７． ［２］ 蒋 昊，朱树生，孙忠诚，等． 云南某低品位钛铁矿选矿试验研究 ［Ｊ］． 矿冶工程，２０１５（４）４０－４３． ［３］ 张凯熙，葛英勇，郭开希． 陕西某选铁尾矿中钛铁矿的浮选实验研 究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１４（６）３８－４０． ［４］ 易运来，魏 茜，刘忠荣． 国外某复杂钛铁矿的选矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１４（１）４１－４３． ［５］ 戴新宇． 原生钛铁矿选矿技术的进展［Ｊ］． 中国矿业，２００２，１１ （２）４０－４２． ［６］ 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，２００６，２５（８）５－１０． ［７］ 高利坤，戴惠新，陈禄政． 细粒难选锐钛矿浮选试验研究［Ｊ］． 昆 明理工大学学报（理工版），２０１２，３７（３）１－５． ［８］ 朱建光． 金红石和钛铁矿的浮选［Ｊ］． 有色矿冶，１９９７，１３（３）２８－ ３５． ［９］ 朱建光． 浮选金红石用的捕收剂和调整剂［Ｊ］． 国外金属矿选矿， ２００８，４５（２）３－８． ［１０］ 赵一鸣，李大新，吴良士，等． 内蒙古磨石山沉积变质型锐钛矿矿 床一个大型新类型钛矿床的发现、勘查和研究［Ｊ］． 地质学报， ２０１２，８６（９）１３５０－１３６６． ［１１］ 魏焕民，苗淑贤，赵争争，等． 司家营研山铁矿浮选尾矿回收研究 ［Ｊ］． 矿业工程，２０１３，１１（２）２４－２６． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 （上接第 ４５ 页） 通过氧化焙烧⁃磁选试验，可获得ＴｉＯ２品位４７．３４％、Ｃｒ２Ｏ３ 含量 ０．２８％的合格钛精矿。 ３ 结 论 １） 重砂矿中主要有用矿物为钛铁矿，其次为钛磁 铁矿和锆英石，脉石矿物主要为石英、铬铁矿，其次为 长石、高岭石、绿泥石和云母等，其中去除铬铁矿是该 资源有效利用的关键。 ２） 经弱磁⁃强磁⁃氧化焙烧⁃干式磁选流程，最终可 获得 ＴｉＯ２品位 ４７．３４％、Ｃｒ２Ｏ３含量 ０．２８％的合格钛精 矿以及 ＴＦｅ 品位 ５５．２４％的钛磁铁精矿。 ３） 采用氧化焙烧的方法，可增强钛铁矿与铬铁矿 的磁性差异，通过磁选实现二者的分离，最终达到提钛 降铬的目的。 参考文献 ［１］ 唐德生，邹贻薪． 原生钛铁矿氧化焙烧的磁性变化与磁选分离 ［Ｊ］． 矿产综合利用，１９８５（２）５－１１． ［２］ 刘云龙，郭培民，庞建明，等． 钛铁矿磁化焙烧分离的热力学分析 ［Ｊ］． 钢铁钒钛，２０１３（３）７－１２． ［３］ 马 浩，陈铁军，黄献宝，等． 镜铁矿粉矿磁化焙烧⁃磁选试验研究 ［Ｊ］． 矿冶工程，２０１５（５）３９－４１． ［４］ 唐立靖，唐 云，梁居明． 高铝高硅褐铁矿钠化焙烧⁃磁选试验研 究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１５（２）１１７－１１９． ［５］ 李 解，韩腾飞，李保卫，等． 赤铁矿微波还原焙烧⁃弱磁选工艺研 究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１４（１）８２－８６． ［６］ 张志荣，孙体昌，胡天洋． 酒钢镜铁山铁矿石直接还原⁃磁选试验 研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１４（５）５４－５７． ９４第 ２ 期王友昌等 锐钛矿和钛铁矿混合型钛矿石的浮选分离研究