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乳化煤油对钛铁矿浮选的辅助捕收效果 ① 王维清1， 林一明1， 王洪彬2 （1.西南科技大学 环境与资源学院， 四川 绵阳 621010； 2.钒钛资源综合利用国家重点实验室， 四川 攀枝花 617000） 摘 要 以乳化煤油作为辅助捕收剂对某辉长岩型钛铁矿进行了浮选试验研究，探索了 H2SO4用量、MOH 用量、乳化煤油用量对钛 铁矿浮选分离效果的影响，并进行了浮选闭路试验。 以乳化煤油作为钛铁矿浮选的辅助捕收剂，通过一粗两扫四精闭路浮选流程， 获得了 TiO2品位 47.21％、回收率 79.93％的钛精矿。 乳化煤油对钛铁矿具有良好的辅助捕收效果，可降低捕收剂 MOH 用量，并显 著提高精矿品位。 关键词 钛铁矿； 浮选； 乳化煤油； 辅助捕收剂 中图分类号 TD923文献标识码 Adoi10.3969／ j.issn.0253-6099.2018.03.011 文章编号 0253-6099（2018）03-0046-03 Auxiliary Collecting Effect of Emulsified Kerosene on Ilmenite Flotation WANG Wei-qing1， LIN Yi-ming1， WANG Hong-bin2 （1.School of Environment and Resource， Southwest University of Science and Technology， Mianyang 621010， Sichuan， China； 2.State Key Laboratory of Vanadium and Titanium Resources Comprehensive Utilization， Panzhihua 617000， Sichuan， China） Abstract Emulsified kerosene was used as the auxiliary collector in flotation of a gabbro-hosted ilmenite. Effects of H2SO4 dosage， MOH dosage， and emulsified kerosene dosage on ilmenite flotation were investigated. Adopting a closed-circuit process consisting one stage of roughing， two stages of scavenging and four stages of cleaning， an ilmenite concentrate with TiO2grade of 47.21％ and recovery of 79.93％ was obtained. Emulsified kerosene shows a good auxiliary collecting perance in ilmenite flotation， as it can reduce the dosage of collector MOH and improve the grade of ilmenite concentrate significantly. Key words ilmenite； flotation； emulsified kerosene； auxiliary collector 攀枝花-西昌地区的钛铁矿资源占国内钛资源总 量的 80％［1-2]，加强攀西地区原生钛铁矿浮选分离新 工艺研究，对于我国钛资源的高效开发利用具有重要 意义。 当前原生钛铁矿选矿一般采用磁选-浮选联合工 艺，常用捕收剂以 MOH 为主［3]，此外可添加煤油或柴 油等烃油作为辅助捕收剂以强化钛铁矿的浮选。 如以 苯乙烯膦酸浮选钛铁矿，适量添加煤油可提高钛铁矿 浮选速度、扩大浮选粒度界限，还可降低主捕收剂用 量、提高选择性并改善泡沫性质。 其机理在于，分散在 矿浆中的细小油滴可粘附在疏水的钛铁矿表面，并在 固-液-气三相界面上增加了油相，进而强化了钛铁矿 的疏水上浮［4]。 由于烃油化学性质不活泼而难于在 矿浆中均匀分散，如用量过大将易形成油团聚并夹杂 脉石上浮［5]，从而降低精矿指标。 将烃油乳化后可提 高其分散性，如煤油乳化后应用于选煤工艺中，可显著 提升煤粒的疏水性，进而降低煤油用量。 已有选矿实 践表明，在煤油中加入表面活性剂后制成乳化煤油使 用，可改善煤油在矿浆中的分散性，不但可以减少煤油 用量，而且可以改善浮选选择性、提高煤粒浮选速度并 降低精煤水分含量［6-7]。 基于乳化煤油在选煤中的良 好效果，本文在乳化煤油制备的基础上，以攀枝花某辉 长岩型钛铁矿作为浮选原矿，以 MOH 作为钛捕收剂， 研究乳化煤油对钛铁矿浮选的辅助捕收效果。 ①收稿日期 2017-12-07 基金项目 钒钛资源综合利用国家重点实验室开放基金项目；西南科技大学博士基金（16zx7129）；固体废物处理与资源化教育部重点实验 室平台基金（13zxsk06） 作者简介 王维清（1979-），男，湖南娄底人，博士，副教授，硕士研究生导师，主要研究方向为矿石分选理论与工艺。 第 38 卷第 3 期 2018 年 06 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.38 №3 June 2018 万方数据 1 原矿性质 试验所用矿样为攀枝花某辉长岩型钒钛磁铁矿弱 磁选铁尾矿，经强磁选抛尾后即为钛铁矿浮选原矿，化 学多元素分析结果见表 1。 原矿 TiO2品位为 23.25％， 其中硫含量低，钛铁矿浮选前可不进行浮选脱硫；原矿 属辉长岩型钛铁矿，主要脉石矿物为钛辉石和长石，另 有一定量的绿泥石、云母等。 原矿筛析结果表明，原矿 -0.074 mm 粒级含量 43.75％、TiO2分布率 46.14％，但 -0.038 mm 细粒级含量高达 18.90％（TiO2分布率为 20.90％），现场捕收剂 MOH 用量为 7.8 kg／ t钛精矿。 表 1 原矿化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ TFe SiO2TiO2 MgO Al2O3 CaO SO3 20.5621.8723.258.588.227.710.07 2 试验方法 2.1 试验流程 以 H2SO4为 pH 调整剂，MOH 为钛捕收剂，乳化 煤油为辅助捕收剂进行浮选试验，并依次加入浮选药 剂，调浆时间均为 3 min，试验主要探索调整剂 H2SO4、 捕收剂 MOH 及乳化煤油用量对钛铁矿浮选指标的影 响，结合粗选精矿 TiO2品位和回收率确定最佳的浮选 条件，再于最优条件下进行浮选闭路试验。 试验原则 流程见图 1。 原矿 H2SO4 MOH 乳化煤油 浮 选 钛精矿尾矿 3 min 3 min 3 min 图 1 试验原则流程 2.2 乳化煤油的制备 采用数显高速搅拌机制备乳化煤油。 首先向搅拌 杯中加入一定量的煤油，低速搅拌下加入乳化剂吐温 -80（加入量为煤油质量的 1％），搅拌均匀后（5 min）， 再按煤油与水的体积比为 1 ∶3缓慢加入自来水，在 4 000 r／ min 下高速搅拌10 min 后，再超声15 min 即得 到乳化煤油。 所制备的乳化煤油光学显微镜下照片见 图 2，可见油滴平均大小约 10 μm。 呈高度弥散状态 分布的油滴将有利于钛铁矿的辅助捕收。 图 2 乳化煤油光学显微照片 3 结果与讨论 3.1 硫酸用量试验 固定捕收剂 MOH 用量 2 000 g／ t，乳化煤油用量 800 g／ t，进行了 H2SO4用量试验，结果见图 3。 由图 3 可见，随着 H2SO4用量增加，精矿 TiO2品位呈先升高 再降低趋势，回收率则逐渐降低。 依据 H2SO4用量对 钛铁矿粗精矿品位及回收率的影响规律，确定其用量 以 1 400 g／ t 为宜（矿浆 pH≈4），即弱酸性条件有利于 钛铁矿浮选。 相关文献及课题组前期研究表明［8-9]， 弱酸性条件下，MOH 捕收剂中的油酸根更容易与钛铁 矿表面的铁离子反应生成油酸盐而吸附于钛铁矿表 面，从而疏水上浮。 H2SO4用量／g t-1 45 40 35 30 25 100 80 60 40 20 0 600950130016502000 TiO2品位／ TiO2回收率／ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ● ● ● ● ●● ● ● -- TiO2品位 -- TiO2回收率 ■ ● 图 3 H2SO4用量试验结果 3.2 捕收剂 MOH 用量试验 固定 H2SO4用量 1 400 g／ t，乳化煤油用量 800 g／ t， 进行了捕收剂 MOH 用量试验，同时为分析乳化煤油 的辅助捕收效果，于相同条件下进行了不加煤油的 MOH 用量试验（空白试验），结果见图 4。 由图 4 可 见，随着 MOH 用量增加，精矿 TiO2品位逐渐降低，回 收率逐渐升高。 MOH 用量大于 1 600 g／ t 时，精矿品 位呈明显下降趋势。 空白对比试验结果表明，在相同 MOH 用量情况下，加入乳化煤油后，精矿品位可提高 2％、回收率增加 10％，说明乳化煤油可提高选择性并 74第 3 期王维清等 乳化煤油对钛铁矿浮选的辅助捕收效果 万方数据 强化钛铁矿的浮选；相同回收率下，加入乳化煤油后 MOH 用量可减少 25％，即乳化煤油可有效降低捕收剂 用量。 综合考虑，确定 MOH 适宜用量为 1 600 g／ t。 MOH用量／g t-1 54 51 48 45 42 39 36 90 60 30 0 140016001800220020002400 TiO2品位／ TiO2回收率／ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ● ● ● ● ● ● -- TiO2品位乳化煤油 -- TiO2品位空白 -- TiO2回收率乳化煤油 -- TiO2回收率空白 ■ ● ■ ● ■ ■ ■ ■ ● ● ● ● ■ ■ ● ● 图 4 MOH 用量试验结果 3.3 乳化煤油用量试验 固定 H2SO4用量 1 400 g／ t、MOH 用量 1 600 g／ t， 进行了乳化煤油用量试验，同时为分析乳化对煤油辅 助捕收效果的影响，进行了煤油用量对比试验，结果见 图 5。 由图 5 可知，随着乳化煤油用量增加，钛精矿 TiO2品位先增加再降低，回收率则先下降再上升。 当 乳化煤油用量高于 800 g／ t 时，精矿指标有所下降，说 明过量的乳化煤油不利于钛铁矿的分选，即乳化煤油 用量以 800 g／ t 为宜。 相对于煤油，乳化煤油具有更好 的选择性，但回收率稍低，需加强扫选以提高回收率。 乳化煤油煤油用量／g t-1 54 50 46 42 38 90 80 70 60 50 40 30 60080012001000160014001800 TiO2品位／ TiO2回收率／ -- TiO2回收率乳化煤油 -- TiO2回收率煤油 ■ ● -- TiO2品位乳化煤油 -- TiO2品位煤油 ■ ● ■ ■ ● ● ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● ■ ■ ■ ■ ■ ■ ● ● ● ● ● ● ● ■ ■ ● 图 5 煤油用量试验结果 3.4 浮选闭路试验 在条件试验及开路试验基础上进行了浮选闭路试 验，试验流程如图 6 所示，结果见表 2。 由试验结果可 知，通过一粗两扫四精闭路流程，最终可获得 TiO2品 位 47.21％、回收率 73.93％的钛精矿，满足钛铁矿精矿 四级产品要求（TiO2品位不低于 47％） ［10]。 依据精矿 产率换算，闭路试验捕收剂用量为 6.6 kg／ t钛精矿，显著 低于现场捕收剂用量（7. 8 kg／ t钛精矿），相对可降低 MOH 用量达 15％。 闭路试验所获得的钛精矿 XRD 分 析结果表明，精矿纯度高，但含有少量的绿泥石、钛辉 石、长石等脉石矿物。 原矿 药剂单位g/t H2SO4 MOH 乳化煤油 300 600 300 H2SO4 MOH 乳化煤油 200 200 100 H2SO4 MOH 乳化煤油 1400 1600 800 粗 选 精选 4 钛精矿尾矿 H2SO4 100 精选 3 H2SO4 125 精选 2 扫选 2 精选 1扫选 1 H2SO4 175 H2SO4 150 图 6 浮选闭路试验流程 表 2 浮选闭路试验结果 产品名称产率／ ％TiO2品位／ ％TiO2回收率／ ％ 精矿36.4147.2173.93 尾矿63.599.5326.07 原矿100.0023.25100.00 4 结 论 1） 浮选原矿属辉长岩型钛铁矿，硫含量低，主要 脉石矿物有绿泥石、钛辉石和长石等。 2） 以 MOH 为捕收剂、乳化煤油为辅助捕收剂，通 过一粗两扫四精闭路浮选流程，可获得 TiO2品位 47.21％、回收率 73.93％的高质量钛精矿。 3） 乳化煤油对钛铁矿具有良好的辅助捕收效果， 可降低捕收剂 MOH 用量，还能显著提高精矿品位。 参考文献 ［1] 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）1-6. ［2] Han G H， Tao J， Zhang Y B， et al. High-Temperature Oxidation Be- havior of Vanadium， Titanium-Bearing Magnetite Pellet［J]. 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