朝鲜某钛铁矿选矿试验研究.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G l C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 朝鲜某钛铁矿选矿试验研究① 于雪 沈阳有色金属研究院，辽宁沈阳1 1 0 1 4 1 摘要朝鲜某地区钛铁矿矿砂主要元素为铁、钛。铁矿物主要为钛铁矿，少量为磁铁矿。钛铁矿单体仅占4 3 ．7 0 ％，部分钛铁矿 包裹脉石矿物，且包裹体细小。试验对溜槽重选，溜槽重选粗精矿磨矿一摇床重选、原矿分级重选等工艺流程进行了试验研究，最后 确定采用溜槽重选一摇床再选一摇床精矿弱磁选和摇床中矿再磨一摇床一精矿弱磁选的工艺流程，试验获得铁精矿铁品位6 1 ．3 0 ％、回 收率5 ．1 1 ％，钛精矿T i O 品位4 6 ．8 1 ％、T i 0 2 回收率7 1 ．6 2 ％。 关键词钛铁矿；磁铁矿；溜槽；摇床；中矿再磨；重选；弱磁选 中图分类号T D 9 2文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 2 3 6 0 5 钛及钛合金是极其重要的轻质结构材料，在航空、 航天、生物医学工程等领域具有非常重要的应用价值 和广阔的应用前景。1 j 。根据U S G S 等权威机构统 计- 2J ，世界钛矿地质储量总计为 5 ～1 2 1 0 8t 以 T i O 计 ，其中钛铁矿约占8 0 ％，金红石 包括锐钛 矿 约占2 0 ％。随着钛制品工业对钛精矿需求量的增 长，充分回收利用钛资源列入议事日程旧J 。因此开展 钛铁矿资源研究具有重要的现实意义。 试验研究样品取白朝鲜某地区钛铁矿矿砂。矿砂 中主要元素为铁、钛。其中矿物主要为钛铁矿，其次还 含有少量的磁铁矿、金红石、褐铁矿及微量的钛铁晶 石。铁矿物主要为钛铁矿，占金属矿物的8 5 ％左右， 其次为磁铁矿、金红石、褐铁矿等；脉石矿物占矿物总 量的2 2 ．6 2 ％，其中大部分脉石矿物呈单体存在，少部 分与钛铁矿和磁铁矿等呈连生体存在。 部分钛铁矿包裹脉石矿物，且包裹体细小，因此将 脉石矿物解离出来较困难，通过重选只能去除粒状的 脉石矿物，而充填在铁矿物中的脉石矿物则进入精矿 中，影响精矿质量。 1 矿砂性质 通过镜下对矿砂的矿物组成及含量统计发现，矿 砂中主要金属矿物为钛铁矿，其次有少量的磁铁矿、金 红石、褐铁矿及微量的钛铁晶石。矿砂矿物组成及含 量见表1 。 钛铁矿为矿砂中主要的金属矿物，多呈半自形、他 形粒状及不规则状，部分呈多孔状和蜂窝状，粒度以中 表1 矿砂矿物组成及含量统计结果 质量分数 ／％ 粒为主，且粒度不均匀，在各粒级中分布量较平均。部 分钛铁矿的孔洞和裂隙很发育，少量钛铁矿颗粒呈多 孔状，孔洞和裂隙中充填有脉石矿物。部分钛铁矿颗 粒呈单体颗粒，大部分钛铁矿与脉石矿物呈连生体，有 少量细粒钛铁矿被脉石包裹。有的钛铁矿包裹金红石 与之呈连晶共生关系，另见少量钛铁矿中有板片状的 钛铁晶石充填在其解理中。 磁铁矿在矿砂中含量较少，多呈半自形状、他形粒 状及不规则状，粒度以中粒为主，且粒度不均匀，与钛 铁矿相近略细。大部分磁铁矿呈单体颗粒，少部分与 脉石矿物呈连生体，且磁铁矿较钛铁矿要致密一些。 少量磁铁矿的孔洞和裂隙充填有脉石矿物，偶见细小 粒状磁铁矿包裹在脉石中；偶见磁铁矿解离中充填脉 状的钛铁晶石。 矿砂中脉石矿物含量不多，主要呈单体存在，部分 与钛铁矿、磁铁矿呈连生体，少量充填在钛铁矿、磁铁 矿等的孔洞、解理缝和裂隙中；部分粒状脉石矿物中包 裹细粒的磁铁矿等铁矿物，铁矿物的包裹体一般极细 小。经显微镜下统计，约占8 5 ％的脉石矿物呈单体颗 粒，约占1 5 ％的脉石矿物与钛铁矿和磁铁矿呈连 生体。 钛铁矿和磁铁矿为矿砂中的主要矿物，对其粒度 进行测定，结果见表2 。 ①收稿日期2 0 1 2 _ 0 6 ．2 7 作者简介于雪 1 9 7 3 一 ，男，吉林农安人，硕士，教授级高级工程师，主要从事选矿工艺、选矿药剂及矿产资源综合利用研究工作。 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月于雪朝鲜某钛铁矿选矿试验研究 表2 钛铁矿和磁铁矿粒度统计结果 由表2 可以看出，钛铁矿与磁铁矿的粒度属中等 粒度，且较不均匀，钛铁矿比磁铁矿略粗一些。 砂矿多元素分析结果见表3 。 表3 砂矿多元素分析结果 质量分数 ／％ 相别含量／％ 分布率／％ 2 选矿试验研究 2 。1 溜槽重选试验 钛铁矿选矿常采用重选抛尾设备螺旋溜槽或它与 其它设备组合等H 山J 。本试验研究重选采用似0 0 螺 旋溜槽选矿机进行粗选抛尾试验。 溜槽重选给矿量试验给矿浓度为2 5 ％，冲洗水为 6L ／r a i n ，采用一次粗选，得到粗精矿和尾矿。溜槽重 选给矿量对重选指标的影响见图1 。 给矿量／0 h ’1 图1溜槽重选给矿量对重选指标的影响 琴 ＼ 翅 喀 从图1 可以看出，当处理量1 ．0t ／h 时，钛精矿 T i O ，品位达4 1 ．5 1 ％，回收率达8 9 ．5 1 ％，品位和回收 率相对较好。 溜槽重选给矿浓度试验时给矿量1 ．0t ／h ，冲洗水 为6L ／r a i n ，采用一次粗选，得到粗精矿和尾矿。溜槽 重选给矿浓度对重选指标的影响见图2 。 紧 、 静 擎 囡 给矿浓度／％ 图2 溜槽重选给矿浓度对重选指标的影响 从图2 可以看出，当溜槽重选给矿浓度超过2 5 ％ 时，随着溜槽重选给矿浓度的增加，精矿T i O 品位和 回收率皆有所下降，试验确定溜槽重选给矿浓度 2 5 ％。 为有效提高重选精矿品位，试验进行了溜槽精选试 验。溜槽精选试验工艺流程见图3 ，试验结果见表5 。 原矿 糈矿 中矿 图3 溜槽精选试验工艺流程 表5 溜槽精选试验结果 从表5 可知，溜槽第一次精选精矿品位达 4 1 ．5 2 ％，品位提高了1 ．8 6 个百分点，第二次精选精矿 品位仅比第一次精选精矿品位提高了0 ．3 4 个百分点， 精矿品位提高幅度较小。可见仅靠溜槽重选，无法达 帅鳃％舛s如鼯％甜跎鲫 摹＼瓣擎雹 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 到精矿品位合格。 2 ．2 溜槽粗精矿一摇床精矿一弱磁选试验 2 ．2 ．1 溜槽粗精矿一摇床重选为提高溜槽重选粗精 矿品位，试验进行了溜槽重选粗精矿．摇床重选试验。 摇床冲程1 5r a i n ，摇床冲次2 9 0m i n ～，横向给水7 5m L ／8 ， 给矿槽给水3 5 一m 。L ／s ，摇床的横向倾角2 ．5 。 以下相 同 。摇床重选试验工艺流程见图4 ，试验结果见表6 。 溜槽粗精矿 精矿尾矿 图4 溜槽粗精矿一摇床重选试验工艺流程 表6 溜槽精矿一摇床重选试验结果 从表6 试验结果看，摇床精选三次，品位达 4 6 ．4 3 ％，精选二次，品位达4 6 ．1 1 ％，品位仅提高 0 ．3 2 ％，而其回收率则损失为1 4 ．1 9 ％，可见，仅靠加 强重选精选次数，对提高精矿质量难度较大。摇床精 选产品团矿考查发现在精矿中钛铁矿单体占 8 9 ．3 6 ％，磁铁矿单体占9 5 ．4 5 ％，在中矿2 中钛铁矿 单体有6 8 ．1 3 ％，磁铁矿单体占7 5 ．3 6 ％，在中矿1 中 钛铁矿单体有3 8 ．8 6 ％，磁铁矿单体占4 3 ．6 5 ％，在尾 矿中钛铁矿单体有3 6 ．6 9 ％，磁铁矿单体占3 8 ．5 4 ％； 同时在各产品的单体中，颗粒中有细小孔洞，其内含有 细小脉石颗粒和铁矿物。可见，摇床可以精选二次。 2 ．2 ．2 溜槽粗精矿一摇床精矿一弱磁选由于在钛精 矿中含有少量的磁铁矿单体，故试验把摇床精矿进行 弱磁选，脱除其中的磁铁矿。溜槽粗精矿一摇床精矿． 弱磁选试验工艺流程见图5 ，试验结果见表7 。 从表7 试验结果可知，摇床精矿经过弱磁选，T i O 品位从4 6 ．1 5 ％提高到4 7 ．4 5 ％，品位提高了1 ．3 0 ％， 而作业回收率仅损失了1 ．4 0 ％，可见，增加弱磁选作 业技术上可行。 摇床精矿 铁精矿 钛精矿 图5溜槽粗精矿- 摇床精矿- 弱磁选试验工艺流程 表7 溜槽粗精矿- 摇床精矿弱磁选试验结果 2 ．2 ．3摇床中矿磨矿一摇床重选试验为加强摇床中 矿的有效回收和利用，试验对摇床中矿进行了磨矿 磨矿粒度为一0 ．0 7 5m m 粒级占7 7 ％ 一摇床重选回 收试验，结果见表8 。 表8 摇床中矿磨矿一摇床重选试验结果 从表8 可知，摇床中矿磨矿后，摇床试验虽然进行 了大量的抛尾，但精矿品位仅达4 1 ．8 9 ％，中矿品位达 4 1 ．8 5 ％，镜下观察发现，影响精矿品位魄庄要是钛铁 矿颗粒中包裹的细小脉石颗粒和混人酌磁铁矿颗粒。 2 ．2 ．4 摇床中矿磨矿一摇床重选一精矿磁选试验为 脱除精矿中的磁铁矿单体颗粒，试验进行了摇床中矿 磨矿一摇床重选一精矿弱磁选试验。摇床中矿磨矿一摇床 重选一精矿弱磁选试验采用一次磁选，磁场强度1 1 6 k A ／m ，得到铁精矿和钛精矿。试验结果见表9 。 表9摇床中矿磨矿摇床重选一精矿弱磁选试验 从表9 试验结果可知，通过增加弱磁选作业，钛精 矿品位达到4 3 ．0 8 ％，提高了1 ．2 1 ％。 2 ．2 ．5溜槽粗精矿磨矿一摇床重选试验 由原矿工艺 矿物学可知，在原矿中钛铁矿单体仅占4 3 ．7 0 ％，要提 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月于雪朝鲜某钛铁矿选矿试验研究 高钛铁矿的质量和有效回收，试验对溜槽重选粗精矿 磨矿，解离钛铁矿，然后进行选别。溜槽重选粗精矿未 磨矿时钛铁矿粒度一0 ．0 7 5m m 粒级含量占1 5 ．9 0 ％。 溜槽粗精矿磨矿- 摇床重选试验工艺流程见图6 ，试验 结果见图7 。 溜槽粗精矿 精矿 中矿 图6 溜槽粗精矿磨矿- 摇床重选试验工艺流程 8 5 舯 7 5 7 0 芝稻 哥卯 蔷弱 蜘 4 5 4 0 3 5 l - 0 ．0 7 5m m 粒级含量／％ 图7 溜槽粗精矿磨矿- 摇床对精矿指标的影响 从图7 试验结果可看出，随着人选粒度变细，精矿 T i O ，品位先提高，后又逐渐降低，说明随人选粒度变 细，一些细粒级的细小单体颗粒随水流进人中矿和尾 矿，从而影响了精矿品位，并且损失率较高。可见溜槽 重选粗精矿不易直接磨矿。 2 ．2 ．6 溜槽重选尾矿磨矿- 摇床重选试验为加强资 源的有效回收和利用，试验对溜槽重选尾矿进行了磨 矿一摇床重选回收试验，试验工艺流程见图8 ，试验结 果见表1 0 。 溜槽尾矿 7 7 ％ 精矿尾矿 图8 溜槽重选尾矿磨矿摇床重选试验工艺流程 表1 0 溜槽重选尾矿磨矿- 摇床重选试验结果 从表1 0 结果可知，虽然对溜槽重选尾矿进行细磨 矿，但精矿品位仅达到3 9 ．4 2 ％，达不到合格品级。 2 ．3 原矿分级- 摇床重选试验 为研究原矿分级一摇床重选的试验效果，试验对 一0 ．1 5 0 ．1 0 6m i l l 和一0 ．1 0 6l n n l 粒级产品分别进行 了摇床重选试验。原矿分级摇床重选试验工艺流程 见图9 。 原矿分级粒级产品 摇 床 【 j 精矿 中矿尾矿 图9 原矿分级产品摇床重选试验工艺流程 一0 ．1 5 0 ．1 0 6m m 粒级产品摇床重选试验试验 结果见表1 1 。 表1 1一O ．1 5 0 ．1 0 6m m 粒级产品摇床重选试验 产品产率 曼垡[ 丝 ．望堕型丝 名称／％T i O ，F e、彳i 0 ，一F e 精矿 8 4 ．8 04 2 ．7 23 6 ．1 69 5 ．9 39 1 ．2 3 中矿 7 ．1 08 ．7 32 0 ．2 51 ．6 44 ．2 8 尾矿 8 ．1 01 1 ．3 41 8 ．6 42 ．4 34 ．4 9 粒级产品 l o o ．0 03 7 ．7 63 3 ．6 11 0 0 ．0 01 0 0 ．0 0 从表1 1 试验结果可知，一0 ．1 5 0 ．1 0 6m m 粒级 产品摇床重选精矿T i O 品位仅达4 2 ．7 2 ％，达不到精 矿合格品。 一0 ．1 0 6m m 粒级产品摇床重选试验试验结果见 表1 2 。 表1 2 0 ．1 0 6m m 粒级产品摇床重选试验 万方数据 矿冶工程 第3 2 卷 从表1 2 试验结果可知，一0 ．1 0 6m m 粒级摇床重 选精矿T i O 品位可达4 5 ．5 6 ％，作业回收率6 5 ．9 2 ％， 而对原矿回收率仅为2 5 ．9 9 ％，试验回收率较低。 从原矿分级．摇床重选试验结果看，一0 ．1 5 企4 l o _粒级产品摇床重选精矿 品位仅达．6 m mT i O 4 2 ．7 2 ％i 达不到精矿合格品；一0 ．1 0 6m m 粒级摇床重 选精矿T i 0 2 品位达4 5 ．5 6 ％，对原矿回收率仅为 2 5 ．9 9 ％，二种分级产品摇床重选试验指标均较低。 2 ．4 综合条件试验 根据不同工艺流程及条件对比试验，试验确定采 用溜槽重选- 摇床再选一摇床精矿弱磁选和摇床中矿再 磨- 摇床．精矿弱磁选的工艺流程，其综合条件试验工 艺流程见图1 0 ，试验结果见表1 3 。 原矿 图1 0 综合条件试验工艺流程 表1 3 综合条件试验结果 从表1 3 试验结果可知，试验获很铁精矿铁品位 6 1 ．3 0 ％，回收率5 ．1 1 ％，钛精矿T i 0 2 品位4 6 ．8 1 ％， T i 0 2 回收率7 1 ．6 2 ％。 3 结语 1 朝鲜某地区钛铁矿矿砂中主要元素为铁、钛。 工艺矿物学研究表明，铁矿物主要为钛铁矿，占金属矿 物的8 5 ％左右，其次为磁铁矿、金红石、褐铁矿等；脉 石矿物占矿物总量的2 2 ．6 2 ％，其中大部分脉石矿物 呈单体存在，少部分与钛铁矿和磁铁矿等呈连生体。 矿砂中钛铁矿单体仅占4 3 ．7 0 ％，部分钛铁矿包裹脉 石矿物，且包裹体细小，导致精矿品位无法提高。 2 由于钛铁矿、褐铁矿和脉石矿物存在着显著的 密度差异，采用重选的方法能够有效地抛弃大量的脉 石矿物，使目的矿物得到较好的富集，因此试验采用处 理能力大、选矿成本低的重选工艺抛去脉石矿物，实现 铁矿物与脉石矿物的有效分离；重选所得的重矿物主 要为磁铁矿、钛铁矿等铁矿物的混合物，这些矿物存在 一定的磁性差异，采用弱磁选的方法，实现钛铁矿与磁 铁矿的分离。 3 试验对溜槽重选，溜槽重选粗精矿磨矿一摇床重 选、原矿分级重选等工艺流程进行了试验研究，但效果 均不理想，最后确定采用溜槽重选一摇床再选．摇床精矿 弱磁选和摇床中矿再磨一摇床一精矿弱磁选的工艺流程， 试验获得铁精矿铁品位6 1 ．3 0 ％，回收率5 ．1 1 ％，钛精矿 T i 0 2 品位4 6 ．8 1 ％，T i 0 2 回收率7 1 ．6 2 ％。 参考文献 [ 1 ] 王珍，孙体昌，纪军，等．某细粒钛铁矿选矿试验研究[ J ] ． 矿产保护与利用。2 0 1 0 5 2 5 2 8 ． [ 2 ] 邓国珠．世界钛资源及其开发利用现状[ J ] ．钛工业进展，2 0 0 2 5 9 1 2 ． [ 3 ]陈正学，张卫．攀枝花细粒钦铁矿选矿工艺研究[ J ] ．矿冶工 程，1 9 9 6 ，1 6 2 3 7 4 2 ． [ 4 ] 周光华．攀枝花选钛厂工艺流程优化研究及工业试验[ J ] ．金属 矿山，1 9 9 6 4 3 2 3 5 ． [ 5 ]向延松．南港钛矿筛选一螺旋粗选新工艺的研究与生产实践[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，1 9 9 7 4 1 2 1 4 ． [ 6 ] 李斌，如学海．多段螺旋溜槽回收钛的试验研究[ J ] ．金属矿 山，1 9 9 8 3 2 3 2 4 ． 万方数据