微细粒级钛铁矿预富集工艺研究.pdf
微细粒级钛铁矿预富集工艺研究 ① 王洪彬1, 李丽匣2, 申帅平2, 袁致涛2, 张 晨2 (1.攀钢集团矿业有限公司设计研究院 钒钛资源综合利用国家重点实验室,四川 攀枝花 617063; 2.东北大学 资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 110819) 摘 要 针对攀西地区微细粒级钛铁矿作为矿泥丢弃的问题,进行了强化微细粒级钛铁矿的预富集研究。 采用高梯度强磁选、离 心选矿、悬振锥面流膜选矿进行微细粒级钛铁矿的预富集,并分别与浮选组成联合选别流程。 对比分析表明强磁、离心、悬振预富 集精矿回收率分别为 38.92%,65.57%和 35.56%;悬振预富集精矿粒度及矿物组成较离心预富集的优,有利于后续浮选作业;悬振+浮 选流程简单,开路浮选试验获得 TiO2品位 47.39%、回收率 24.93%的钛精矿。 悬振预富集工艺为微细粒级钛铁矿的最佳预富集工艺。 关键词 微细粒级钛铁矿; 预富集; 悬振锥面选矿; 高梯度磁选; 离心选矿; 浮选 中图分类号 TD952文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2016.05.010 文章编号 0253-6099(2016)05-0037-04 Optimization of Preconcentration Process to Reclaim Microfine Ilmenite WANG Hong⁃bin1, LI Li⁃xia2, SHEN Shuai⁃ping2, YUAN Zhi⁃tao2, ZHANG Chen2 (1.State Key Laboratory of Vanadium and Titanium Comprehensive Utilization, Design and Research Institute of Pangang Group Mining Co Ltd, Panzhihua 617063, Sichuan, China; 2.School of Resources & Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, Liaoning, China) Abstract To recover microfine ilmenite from Panzhihua⁃Xichang region, which was previously discarded as slime, the preconcentration technique was adopted for enrichment. High gradient magnetic separation ( HGMS), centrifugal separation (CS) and hanging vibrating cone separation (HVCS) were adopted as preconcentration processes, and the effects of each separately combined with flotation were as well compared. The results showed that the process of HGMS, CS and HVCS could lead to the recovery of 38.92%, 65.57% and 35.56%, respectively. The particle size distribution and mineral compositions of rough concentrate for HVCS were superior to those for CS, which may benefit the subsequent flotation operation. With this simple HVCS⁃flotation flowsheet, an ilmenite concentrate with TiO2grade and recovery of 47.39% and 24.93%, respectively, was obtained from an open⁃circuit flotation. It is concluded that HVCS was the best preconcentration approach for microfine ilmenite. Key words microfine ilmenite; preconcentration; hanging vibrating cone separation; high gradient magnetic separation; centrifugal separation; flotation 攀西地区是全国最大的钛资源基地。 受技术限 制,钒钛磁铁矿分选过程中产生了大量-38 μm 微细 粒级钛铁矿。 微细粒钛铁矿不但难以有效回收,而且 还会影响较粗粒级钛铁矿的浮选,大量微细粒级钛铁 矿作为矿泥直接丢弃,造成钛资源流失。 研究和生产 实践表明氧化矿可浮的粒度下限为 10 μm[1-2],该粒 级矿物由于质量小、比表面积大、表面键力不饱和等原 因,恶化其它粒级矿物分选[3-4]。 对于+10 μm 粒级矿 物,浮选是获得合格细粒级精矿最有效的手段,而高效 的预富集工序是保证入浮原料品位及最终回收率的重 要阶段。 国内外对细粒级矿物的回收进行了研 究[5-7],微细粒级矿物分选设备主要有高梯度强磁机、 离心选矿机、悬振锥面选矿机(以下分别简称“强磁” “离心”“悬振”)。 总体来看,这 3 类选矿机分选原理 各不相同,分别为磁选、离心重选、剪切松散和流膜选 矿。 目前只有强磁应用于微细粒级钛铁矿的分选,离 心、悬振尚未应用于微细粒级钛铁矿的回收;这 3 类设 备对微细粒级钛铁矿预富集效果的优劣对比也未有 ①收稿日期 2016-04-17 基金项目 国家科技支撑计划课题(2015BAB19B01);钒钛资源综合利用国家重点实验室开放课题 作者简介 王洪彬(1978-),男,四川仁寿人,高级工程师,主要从事选矿科研设计工作。 第 36 卷第 5 期 2016 年 10 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.36 №5 October 2016 万方数据 报道。 本文结合攀西钒钛磁铁矿中钛铁矿及微细粒级矿 物成功回收经验[8],本着“能抛早抛”、为下步浮选准 备优质原料的选矿原则,采用近几年对细粒级矿物回 收效果较好的强磁、离心、悬振设备及工艺,进行微细 粒级钛铁矿浮选原料富集,并与浮选组成联合选别工 艺。 通过深入对比分析各选别工艺指标,获得微细粒 级钛铁矿高效预富集工艺,为提高钒钛磁铁矿中钛资 源利用率提供借鉴和参考。 1 试验矿样、方法及设备参数 1.1 试验矿样 试验矿样为攀西某选钛厂脱泥作业的溢流,试样 中有价元素为铁和钛,其中 TFe 含量 14.06%、TiO2含 量 8.80%,磁性铁含量 0.43%;试样中钛矿物以钛铁矿 为主,矿物含量为 14.86%,占总钛的 80.91%,其余钛 以钛磁铁矿及钛硅酸盐形式存在;脉石矿物以长石和 辉石为主,含量分别为 33.54%和 30.96%,另外还有部 分绿泥石和角闪石;有害元素硫偏高,钛铁矿回收时需 关注硫的走向并进行脱硫处理。 矿样粒度组成及金属 分布情况见表 1。 表 1 试样粒度组成及金属分布 粒级 / μm 产率/ % 个别累计 TiO2品位 / % 金属分布率/ % 个别累计 +38 15.2115.218.7215.0915.09 -38+1939.47 54.689.9344.5859.67 -19+1020.84 75.528.8120.9280.59 -10 24.48100.006.9719.41100.00 合计100.008.79100.00 从表 1 可知,原矿中-38 μm 粒级含量达 84.79%, 且-19 μm 粒级含量达 45.32%,属于微细粒级钛铁 矿[9]。 除-10 μm 粒级 TiO2品位 6.97%外,其余粒级 TiO2品位均在8.50%以上;-19 μm 粒级金属分布率为 40.33%,且-10 μm 粒级金属分布率为 19.41%。 1.2 试验方法及设备参数 钛铁矿是原矿中主要有用矿物,辉石、绿泥石、角 闪石等为钛铁矿回收的干扰性弱磁性矿物,与钛铁矿 密度存在一定的差异,中⁃拉长石则为非磁性矿物。 针 对该原矿特点,利用强磁、离心和悬振分别对原矿进行 预富集。 并将 3 种预富集工艺分别与浮选组成“强磁 +浮选”、“离心+浮选”、“悬振+浮选”联合流程,通过 对各预富集产品、联合流程分选指标对比分析,确定微 细粒级钛铁矿较优的预富集工艺。 经过多组条件试验确定各预富集工艺最佳作业参 数。 强磁富集工艺为一粗二精,工艺参数棒介质 1 mm、冲次 300 次/ min、冲程 35 mm、一段强磁场强 760 kA/ m、二段强磁场强 700 kA/ m、三段强磁场强 450 kA/ m;离心富集为一粗一精,条件参数给矿浓度 12%、漂洗水量 4 L/ min、转速 800 r/ min;悬振富集为 一段粗选、中矿扫选,条件参数粗选给矿浓度 20%、 转速 22 r/ min、振频 18 Hz/ min,扫选转速 20 r/ min、振 频 20 Hz/ min。 预富集工艺流程如图 1 所示。 B3 8*233 A,8* ,,8* 9,8* B3 3233 A,3 ,,3 ab B3 C233 C* c C 图 1 钛铁矿预富集工艺 (a) 强磁工艺; (b) 离心工艺; (c) 悬振工艺 2 试验结果及讨论 2.1 微细粒级钛铁矿预富集试验研究 通过有效的手段对原矿进行钛铁矿有效预富集, 可以减少入浮原矿量,提高入浮钛铁矿品位,保证较好 回收效果。 根据已确定的预富集设备及设备运行参数 确定最佳预富集工艺,预富集试验结果如图 2 所示。 70 60 50 40 30 20 10 0 58/;5 D 8*23 323 C23 图 2 3 种预富集工艺分选指标对比 从图 2 可知,强磁、离心、悬振预富集精矿的产率分 83矿 冶 工 程第 36 卷 万方数据 别为 14.67%,29.21%和 22.49%;3 种预富集精矿中, TiO2品位最高的是悬振精矿,最低的是强磁精矿,离心 精矿 TiO2品位居中;离心精矿回收率最高,为 65.57%, 远高于强磁精矿(38.92%)和悬振精矿(35.56%)。 综合 分析,悬振可以获得品位较高的预富集精矿,有利于后 续浮选作业,离心可以获得回收率较高的预富集精矿, 可保证钛铁矿的有效回收。 2.2 预富集精矿粒度特性对比分析 利用连续水析试验,查明预富集精矿的粒度分布 情况,试验结果见表 2。 表 2 预富集精矿粒度分布 粒级/ μm 产率/ % 强磁精矿离心精矿悬振精矿 +38 23.523.6740.17 -38+1941.94 24.4841.48 -19+1024.33 35.3414.43 -10 10.2136.513.92 合计100.00100.00100.00 结合表 1、表 2 分析可知,与原矿粒度分布相比,强 磁精矿中-10 μm 粒级相对含量减少,由 24.48%减小为 10.21%;离心精矿中-19+10 μm、-10 μm 粒级相对含量 均增大,分别由 20.84%增大为 35.34%、24.48%增大为 36.51%;悬振精矿中+38 μm、-38+19 μm 粒级相对含 量均增大,分别由 15.21%增大为 40.17%、39.47%增大 为 41.48%。 说明悬振比较适宜对+19 μm 粒级钛铁矿 的回收,离心则比较适宜对-19 μm 粒级钛铁矿的回 收,而强磁对-10 μm 粒级钛铁矿的回收能力较弱,对 +10 μm 各粒级钛铁矿回收效果差别不大。 2.3 钛铁矿预富集精矿浮选试验研究 高质量的钛铁矿可以通过多种选矿技术获得,在 降低钛铁矿预富集精矿中呈细粒嵌布的有害杂质方 面,浮选具有其他物理选矿方法无法比拟的优势。 将 3 种预富集精矿分别进行浮选试验,通过各浮选流程 及药剂制度的分析比较,确定最佳的入浮原料,进而确 定适宜的预富集手段。 根据多条件试验获得各预富集 钛铁矿精矿最佳浮选流程及药剂制度。 各分选流程如 图 3 所示,浮选流程试验结果如图 4 所示。 从图 3 可以看出,强磁精矿与离心精矿需要设置浮 选脱泥作业,悬振精矿则无需浮选脱泥。 强磁精矿和离 心精矿中含有较多的-10 μm 矿泥,为消除-10 μm 矿 泥恶化其它粒级矿物的浮选,需设置脱泥作业;同时强 磁精矿和悬振精矿同为 3 次精选得到钛精矿,但强磁 精矿由于品位低造成硫酸用量较高,而离心精矿需要 4 次精选得到钛精矿。 8*23 4*2 V23VD3-6 42 -4* -41 a A0g/t A0g/t A0g/t 5 min4MOH 100 21 3 min4250 22 3 min4 200 23 3 min4642 -4* -4 b 5 min4MOH 100 21 3 min4250 22 3 min4 200 23 3 min4 150 3 min442 -4* -4 c 5 min4 3 min/A 2 min2/A 1500 500 60 3 min/A 2 min2/A 200 30 5 min4MOH 1600 2200 -V* 21 3 min4250 22 3 min4 200 3 min4/;5 D 8*-23 3-23 C-23 图 4 开路浮选试验结果 2.4 3 种联合流程选别过程及指标对比分析 从精矿中 TiO2品位、S 含量、TiO2回收率 3 个选矿 指标对比分析 3 个试验流程的选矿效率,结果见表 3。 表 3 3 种选别工艺分选指标 选别流程 产率 / % TiO2品位 / % S 品位 / % TiO2回收率 / % 强磁+浮选2.2047.390.15611.92 离心+浮选4.0046.580.41121.06 悬振+浮选4.6747.280.07524.96 从表 3 可看出,“悬振+浮选”联合流程对微细粒 级钛铁矿的选别效果好,“离心+浮选”联合流程的产 率和回收率都较“强磁+浮选”联合流程的高,但钛精 矿 TiO2品位略低,且其中有害元素 S 含量超过了国家 标准(S<0.2%) [10]。 由原矿组成可知,有害元素 S 主要以磁黄铁矿和 黄铁矿的他形硫化物集合体形式存在,矿物密度与钛 铁矿相近,利用重选方法不能有效抛除有害元素 S,且 离心预富集产物粒度极细,浮选脱硫效果有限,导致 “离心+浮选”最终精矿 S 含量超标。 研究表明,-38 μm 粒级钛铁矿和钛辉石的比磁化 系数分别为(1.4~1.7)10 -6 和(0.7~1.1)10 -6 m3/ kg, 磁选可选系数较小[11],预富集精矿中含有大量钛辉 石,预富集产品品位较低,钛辉石可浮性与钛铁矿可浮 性相似[11],两方面原因导致“离心+浮选”流程的钛铁 矿回收率最低。 悬振选矿机是依据拜格诺剪切松散理论和流膜选 矿原理研制开发出的一种微细粒新型重选设备[7],可以 看出,其预富集产品主要集中在+19 μm 粒级,-10 μm 粒级钛铁矿在预富集作业中丢弃,钛铁矿浮选前无需 进行脱泥作业。 并且,对于细粒级矿物,粒度较粗时有 利于浮选。 “悬振+浮选”开路试验获得了 TiO2品位 47.28%、回收率 24.96%的钛精矿。 3 结 论 1) 微细粒级钛铁矿样-38 μm 粒级含量达 84.79%, 主要有用矿物为钛铁矿,主要脉石矿物为辉石、中⁃拉 长石,其次为绿泥石和角闪石。 2) 悬振比较适宜对+19 μm 粒级的回收,而离心 则比较适宜对-19 μm 粒级的回收。 原矿经强磁、离 心、悬振预富集后,钛铁矿回收率分别为 38. 92%, 65.57%和 35.56%。 3) 悬振预富集精矿浮选流程较强磁和离心简单, 回收率依次为 70.14%,30.68%和 32.29%。 4) “悬振+浮选”联合流程的指标较“强磁+浮选” 与“离心+浮选”的优,悬振为微细粒级钛铁矿浮选前 适宜的预富集工艺。 参考文献 [1] Wills B, Napier⁃Mum T. 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