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某细粒金红石矿重选富集工艺研究 ① 宋翔宇１，２， 邱冠周１， 周娇花２， 周新民２， 李 桔２ （１．中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 ４１００８３； ２．河南省岩石矿物测试中心，河南 郑州 ４５００１２） 摘 要 对河南某地细粒金红石矿进行了矿石性质及重选富集工艺研究。 应用螺旋溜槽、普通矿泥摇床、双曲波摇床、悬振锥面选 矿机和 Ｆａｌｃｏｎ 离心选矿机等几种重选设备，对 ＲＴｉＯ２品位为 ２．６８％的细粒金红石矿进行了抛尾富集试验。 结果表明，新型悬振锥 面选矿机对细粒金红石表现出较好的抛尾富集效果，得到的粗精矿品位和回收率分别为 ９．１３％和 ８０．９６％，抛尾产率可以达到 ７６％ 以上。 关键词 金红石； 矿石性质； 重选； 富集 中图分类号 ＴＤ９２２文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１４．０６．０１３ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１４）０６－００４９－０４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｇｒａｖｉｔｙ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｎｅｌｙ⁃ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｅｄ Ｒｕｔｉｌｅ Ｏｒｅ ＳＯＮＧ Ｘｉａｎｇ⁃ｙｕ１，２， ＱＩＵ Ｇｕａｎ⁃ｚｈｏｕ１， ＺＨＯＵ Ｊｉａｏ⁃ｈｕａ２， ＺＨＯＵ Ｘｉｎ⁃ｍｉｎ２， ＬＩ Ｊｕ２ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＆ Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｈｅｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｒｏｃｋ ＆ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００１２， Ｈｅｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｉｎｅｒａｌｏｇｙ ｓｔｕｄｙ， ｆｉｎｅｌｙ⁃ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｅｄ ｒｕｔｉｌｅ ｏｒｅ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ２．６８％ ｏｆ ＲＴｉＯ２ｗａｓ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ ｗｉｔｈ ｓｐｉｒａｌ ｃｈｕｔｅ， ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ， ｄｏｕｂｌｅ⁃ｗａｖｉｎｇ ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ， ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｅ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ａｎｄ Ｆａｌｃｏｎ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｉｓｃａｒｄ ｔａｉｌｉｎｇｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ｔｈｉｓ ｒｕｔｉｌｅ ｏｒｅ ｃａｎ ｂｅ ｗｅｌｌ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｗｈｅｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｅ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｄｉｓｃａｒｄｉｎｇ， ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ８０．９６％ ＴｉＯ２ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｏ ｔｈｅ ｒｕｔｉｌｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ９．１３％ ＴｉＯ２， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｄｉｓｃａｒｄｅｄ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｅｘｃｅｓｓｉｎｇ ７６％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｒｕｔｉｌｅ； ｍｉｎｅｒａｌ ｆｅａｔｕｒｅ； ｇｒａｖｉｔｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ； ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ 细粒金红石由于在矿石中的嵌布粒度细、矿物组 成与嵌布关系复杂，属于难选矿种。 浮选工艺由于具 有较高作业回收率，通常被用于处理细粒金红石 矿［１－３］，但金红石浮选工艺的药剂制度复杂，药剂种类 繁多，对矿泥的适应性差，且对环境存在污染，因此，实 际生产中难于应用。 重选工艺在金红石选矿富集中经 常使用［４－７］，但普通的重选设备普遍存在对细粒金红 石回收率低的缺点。 因此，探索细粒金红石的绿色高 效富集工艺，对细粒金红石开发利用具有重要意义。 本文对河南某地区的细粒金红石矿进行了几种重 选抛尾富集工艺的对比研究，取得了较好的效果。 １ 原矿性质 研究用的金红石原矿样品采自河南省某金红石矿 区。 该矿段金红石储量大、品位稳定，是该矿区的首采 选区，具有较强的代表性。 该矿石自然类型主要为角闪片岩类和黑云母片岩 类；矿石工艺类型属区域变质⁃细粒嵌布金红石矿石。 主 要由角闪石、黑云母、长石、方解石等矿物组成，含钛矿物 主要为金红石、钛铁矿、锐钛矿及含钛硅酸盐等矿物。 矿石的主要结构类型有鳞片柱状变晶结构、柱状 变晶结构、鳞片变晶结构、柱状鳞片变晶结构等。 矿石 主要构造有浸染状构造和片状构造两种。 经光薄片镜下鉴定、Ｘ⁃射线衍射和 ＭＬＡ 自动检测 分析，原矿的主要矿物成分及含量见表 １，原矿主要化 学成分分析结果见表 ２。 表 １ 原矿主要矿物成分及含量（质量分数） ／ ％ 金红石角闪石黑云母斜长石方解石石英 ３３２２６１０１０５ 白云石绿泥石褐铁矿榍石磷灰石其它 ５４３０．５０．５１ ①收稿日期 ２０１４－０６－１７ 作者简介 宋翔宇（１９７１－），男，河南西平人，博士研究生，教授级高级工程师，主要研究方向为矿物加工工艺、微生物冶金等。 第 ３４ 卷第 ６ 期 ２０１４ 年 １２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３４ №６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１４ 表 ２ 原矿主要化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ ＴＴｉＯ２ＲＴｉＯ２ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ ＴＦｅＭｎＣａＯ ３．８３２．６８３７．４６８．７２７．０２０．０６５１１．０６ ＭｇＯＮａＫＰＳ合计 １２．０４０．８２１．６２０．２３０．００２８３．１４７ 该矿石中金红石多数呈红褐色、棕褐色、棕色、黄 褐色，多数半自形柱状，少数呈它形粒状，单晶粒径一 般 ０．０１０．０２～０．０３０．２２ ｍｍ２，主要分布于角闪石、黑 云母晶体间隙中或解理缝隙中，少部分被角闪石、黑云 母、长英矿物包裹。 多数零星分布，少数聚粒分布，定 向排列。 金红石嵌布状态以粒间金红石为主，占 ７３．６３％， 包裹金红石次之，占 ２６．３７％。 粒间金红石以角闪石与 长英矿物粒间、角闪石粒间为主，其它次之或少量，这 部分金红石相对较易单体解离。 包裹金红石以角闪石 包裹为主，其它次之或少量，其中长英矿物和方解石包 裹金红石较难与其载体矿物完全单体解离。 经电子探针分析， 较纯净的金红石 ＴｉＯ２品位可 达到 ９７％以上， 部分金红石颗粒因含 Ｓｉ、Ｃａ、Ｆｅ 相对 较高， ＴｉＯ２品位受到影响。 为了查清该矿粒度组成及金红石分布，寻找合适 的分选粒度， 矿样破碎至 ２ ｍｍ 以下， 进行了原矿粒 度组成研究， 结果见表 ３。 由表 ３ 可以看出金红石在 各粒级的分布率与产率基本成正比关系，－０．０７４ ｍｍ 粒级分布率达到 ４２．５５％，相对富集，这说明该矿石中 金红石粒度的分布较细，不能采用处理粗粒金红石时 直接筛分后对细粒级抛尾的工艺；选矿过程中应该注 意加强细粒级金红石的回收。 表 ３ －２ ｍｍ 金红石矿筛析结果 粒度级别 ／ ｍｍ 产率／ ％ ＲＴｉＯ２品位／ ％ＲＴｉＯ２分布率／ ％ 级别累积级别累积级别累积 ＋１ １０．６０１０．６０１．８８１．８８７．６６７．６６ －１ ＋０．５１８．１５ ２８．７５２．２４２．１１１５．６２２３．２８ －０．５＋０．３２５．９２ ５４．６７２．２０２．１５２１．９１４５．１９ －０．３＋０．１５１２．４１６７．０８ ２．０５２．１３９．７７５４．９６ －０．１５＋０．０７４３．３０７０．３８ １．９６２．１２２．４９５７．４５ －０．０７４＋０．０４０１９．０６８９．４４ ３．２９２．３７２４．１０８１．５５ －０．０４０１０．５６ １００．００４．５５２．６１１８．４５１００．００ 合计１００．００１００．００２．６１２．６１１００．００１００．００ 由金红石单体解离度分析可知，矿石中金红石嵌 布粒度较细，要使得金红石完全单体解离比较困难。 但矿石中金红石粒度较均匀，与主要脉石矿物角闪石 和黑云母的镶嵌关系较简单，且二者存在抗风化能力 的差异，故地表矿石的金红石单体解离性较好。 ２ 金红石高效抛尾富集试验 经实测，该矿区金红石矿物密度为 ４．３４ ｇ／ ｃｍ３，主 要脉石矿物角闪石、黑云母、斜长石、方解石、石英、白 云石及绿泥石等矿物密度都在 ２．５～３．２ ｇ／ ｃｍ３之间， 平均密度约为 ２．８ ｇ／ ｃｍ３，在水中的重选难度系数为 １􀆱 ８６，属于重选中等可选性矿石。 但由于金红石的嵌 布粒度较细，－０．０３８ ｍｍ 粒级回收效果难以保证。 由于该矿区金红石的嵌布粒度很细，本次试验不 考虑跳汰及重介质选矿工艺。 主要探索采用螺旋溜 槽、普通矿泥摇床、新型双曲波摇床、新型振动悬锥选 矿机及 ＦＡＬＣＯＮ 离心选矿机等设备进行重选富集对 比研究。 ２．１ 螺旋溜槽抛尾试验 选用 Φ６００ 复合抛物线型螺旋溜槽，对不同磨矿 细度的原矿进行选别，给矿质量浓度 ２５％，流程结构 为一粗一扫，粗选和扫选精矿合并。 不同磨矿细度下 的试验结果见图 １。 由试验结果可知，用螺旋溜槽进 行粗选时，磨矿细度在－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８５％左右时， 回收效果较好，此时粗精矿 ＲＴｉＯ２品位可达到４􀆱 ７３％， 回收率达到 ８０．１４％。 图 １ 螺旋溜槽选别效果 ２．２ 普通矿泥摇床抛尾试验 选用 ＬＹ－１１００ 型刻槽矿泥摇床对不同磨矿细度 的原矿进行选别，采用机械搅拌、胶管泵连续给矿（给 矿量 ５００ ｍＬ／ ｍｉｎ），给矿质量浓度 ２０％，冲程 １０ ｍｍ， 冲次 ３５０ 次／ ｍｉｎ，补加水量 ９０ Ｌ／ ｈ，流程结构为一粗一 扫，试验结果见图 ２。 由试验结果可知，该矿石用摇床 进行粗选抛尾时，磨矿细度在－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８５％ 左右时，回收效果较好，此时粗精矿 ＲＴｉＯ２品位可达到 ５．５７％，回收率达到 ８０．７７％。 ０５矿 冶 工 程第 ３４ 卷 图 ２ 普通摇床选别效果 ２．３ 双曲波摇床抛尾试验 选用 ＬＳ－４４５０１８５０ 工业型刻槽双曲波摇床对不 同磨矿细度的原矿进行选别，采用机械搅拌、胶管泵连 续给矿（给矿量 ５００ ｍＬ／ ｍｉｎ），给矿质量浓度 ２０％，冲 程 １０ ｍｍ，冲次 ３５０ 次／ ｍｉｎ，补加水量 ９０ Ｌ／ ｈ，流程结 构为一粗一扫。 试验结果见图 ３。 由试验结果可知， 该双曲波摇床选别效果比普通摇床效果略好，磨矿细 度在－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８５％左右时，回收效果较好，此 时粗精矿 ＲＴｉＯ２品位可以达到 ５．７１％，回收率达到 ８１􀆱 ６５％，回收率比普通摇床提高 ０􀆱 ８８ 个百分点。 图 ３ 双曲波摇床选别效果 ２．４ 悬振锥面选矿机抛尾试验 选用 Φ１２００ 型悬振锥面选矿机，根据金红石解离 度分析和多次对磨矿细度的试验，直接选择磨矿细度 为－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８５％，分别进行了转动频率和振 动频率条件试验。 采用机械搅拌连续给矿（给矿量 ５００ ｍＬ／ ｍｉｎ），给矿质量浓度 ２０％，补加水量 ９０ Ｌ／ ｈ， 流程结构为一粗一扫。 振动频率和转动频率条件试验 结果见图 ４。 由试验结果可知，在磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８５％、转动频率为 ３５ ｒ／ ｍｉｎ、振动频率 ２１ Ｈｚ 时，回收效果较好，粗精矿 ＲＴｉＯ２品位可达到 ９．１３％， 回收率达到 ８０．９６％。 抛尾产率可以达到 ７６％以上。 与螺旋溜槽和摇床相比，该新型悬振锥面选矿机在回 收率基本一致的情况下，精矿品位得到大幅度提高。 图 ４ 悬振锥面选矿机选别效果 ２．５ ＦＡＬＣＯＮ 离心选矿机抛尾试验 采用 ＦＡＬＣＯＮ 离心选矿机，磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８５％，给矿质量浓度 １５％，工艺水流量 ５． ５ Ｌ／ ｍｉｎ，反冲水压力 ２０ ｋＰａ，进行一次粗选和一次扫选 抛尾试验，结果见图 ５。 由试验结果可知，在磨矿细度 －０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８５％、离心力 ２００ｇ 时，回收效果较 好，粗精矿（粗选＋扫选）ＲＴｉＯ２品位可以达到 ８．６５％， 回收率达到６６􀆱 １５％，抛尾产率近８０％。 ＦＡＬＣＯＮ 离心 机能有效提高金红石粗精矿的品位，最高可达 ９．２４％， 但回收率不够理想，只有 ６６％左右。 图 ５ 离心选矿机选别结果 ２．６ 抛尾试验小结 将不同重选设备初步富集的最佳试验结果进行汇 总，详见表 ４。 由表 ４ 可知，螺旋溜槽、普通矿泥摇床 １５第 ６ 期宋翔宇等 某细粒金红石矿重选富集工艺研究 和新型双曲波摇床的精矿回收率均在 ８０％左右，但品 位较低，均低于 ６％；ＦＡＬＣＯＮ 离心选矿机的精矿品位 较高，在 ８．５％以上，但回收率较低，低于 ７０％；新型振 动悬锥选矿机表现出较好的对细粒金红石的回收效 果，精矿品位和回 收 率 均 较 高， 分 别 为 ９． １３％ 和 ８０􀆱 ９６％。 因此，宜采用新型振动悬锥选矿机进行该矿 区金红石的粗选富集抛尾工艺。 表 ４ 各种重选抛尾方案的最佳试验结果对比 选别 设备 产品 名称 产率 ／ ％ ＲＴｉＯ２品位 ／ ％ ＲＴｉＯ２回收率 ／ ％ 精矿４５．５３４．７３８０．１４ 螺旋溜槽尾矿５４．４７０．９８１９．８６ 原矿１００．００２．６９１００．００ 精矿３８．２１５．５７８０．７７ 矿泥摇床尾矿６１．７９０．８２１９．３５ 原矿１００．００２．６３１００．００ 精矿３７．８０５．７１８１．６５ 双曲波摇床尾矿６２．２００．７８１９．３５ 原矿１００．００２．６４１００．００ 精矿２３．７８９．１３８０．９６ 新型悬振锥面选矿机尾矿７６．２２０．６７１９．０４ 原矿１００．００２．６８１００．００ 精矿２２．５５８．６５６６．１５ ＦＡＬＣＯＮ 离心选矿机尾矿７７．４５１．２９３６．８５ 原矿１００．００２．６９１００．００ ３ 结 语 １） 该矿石属区域变质⁃细粒嵌布金红石矿石。 该 矿主要由角闪石、黑云母、长石、方解石等矿物组成，含 钛矿物主要为金红石、钛铁矿、锐钛矿及含钛硅酸盐等 矿物。 ２） 金 红 石 嵌 布 状 态 以 粒 间 金 红 石 为 主， 占 ７３􀆱 ６３％，包裹金红石次之，占 ２６．３７％。 粒间金红石以 角闪石与长英矿物粒间、角闪石粒间为主，其它次之或 少量，这部分金红石相对较易单体解离。 包裹金红石 以角闪石包裹为主，其它次之或少量，其中长英矿物和 方解石包裹金红石较难与其载体矿物完全单体解离。 ３） 采用螺旋溜槽、普通矿泥摇床和新型双曲波摇 床选别该细粒金红石矿，粗精矿回收率均在 ８０％左 右，但品位较低，均低于 ６％；采用 ＦＡＬＣＯＮ 离心选矿 机选别时，粗精矿品位较高，在 ８．５％以上，但回收率较 低，低于 ７０％。 采用新型振动悬锥选矿机选别该细粒 金红石矿，取得较好的效果，精矿品位和回收率均较 高，分别为 ９．１３％和 ８０．９６％。 因此，该矿区细粒金红 石的粗选富集抛尾工艺适宜采用新型振动悬锥选矿机 进行。 参考文献 ［１］ 王雅静， 张宗华． 微细粒金红石浮选捕收剂的研究［Ｊ］． 矿业快 报，２００８（１）３１－３３． ［２］ 任 酶，杨则器，池汝安． 双膦酸捕收铌铁金红石机理研究［Ｊ］． 有色金属， １９９８，５０（３）５５－５９． ［３］ 岳铁兵，魏德州，曹进成，等． 细粒金红石矿浮选工艺研究［Ｊ］． 化 工矿物与加工，２００５（３）１－３． ［４］ 魏镜弢， 杨 波． 微细粒重选技术研究［Ｊ］． 昆明理工大学学报， ２００１（２）４６－４８． ［５］ 岳铁兵，曹进成，魏德洲，等． 细粒金红石矿重选抛尾工艺研究 ［Ｊ］． 化工矿物与加工， ２００５（１）１５－１７． ［６］ 高利坤，张宗华，李春梅． 河南方城金红石矿选矿试验研究［Ｊ］． 矿产综合利用， ２００３（３）３－８． ［７］ 陈秀华，张宗华，杨德坤，等． 会东微细粒金红石矿的矿石可选性 研究新技术［Ｊ］． 云南冶金， １９９９（６）５－８． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 （上接第 ４８ 页） 了原矿中铜铅矿物的分离及回收，工艺流程简单、合 理，可为实际工业生产提供参考。 ３） 原矿铜、铅品位分别为 ０．５８％、０．３３％，经铜铅 混浮三次精选后，得到铜铅粗精矿，再加入活性碳脱药 后抑铅浮铜，经两次精选后获得铜精矿产品，浮铜尾矿 再经多次精选可得铅精矿，铜精矿含铜 １７．０５％、含铅 １．９５％、含银 ５ ６２３．６０ ｇ／ ｔ，铜回收率为 ７７．６２％、银回收 率 ９０．２５％的指标，银与铜得到了有效的富集与回收。 参考文献 ［１］ 周晓文，罗仙平． 江西某含铜多金属矿选矿工艺流程试验研究 ［Ｊ］． 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