攀枝花密地选钛厂粗粒级钛铁矿浮选研究.pdf

第3 1 卷第6 期 2 0 1 1 年1 2 月 矿治工程 M I N I N GA N DM E T A L L L m G I C A LE N G I N E E R I N G v 0 1 ．3 l №6 D e c e m b e r2 0 l l 攀枝花密地选钛厂粗粒级钛铁矿浮选研究① 周建国，王洪彬，王黎 攀钢集团矿业有限公司，四川攀枝花6 1 7 0 6 7 摘要根据攀枝花钒钛磁铁矿中钛铁矿的矿石性质，结合攀枝花密地选钛厂多年来的生产经验，分别通过实验室试验、工业试 验、扩能改造工程等进行了攀枝花钒钛磁铁矿粗粒级钛铁矿的浮选研究，实践证明产业化后粗粒级钛精矿回收率提高了一倍以上， 取得了理想效果。 关键词浮选；钛铁矿；浮选机；捕收剂；回收率 中图分类号T D 9 2 3 文献标识码A 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 1 0 6 - 0 0 5 4 一0 3 S t u d yo nF l o t a t i o no fP a n z h i h u aC o a r s eI l m e n i t ei n M i I l iT i t a n i u mC o n c e n t r a t o r Z H O UJ i a n - g u o ，W A N GH o n g b i n ，W A N GL i M i n i n gC o m p a n y ，P a n g a n gG r o u pC o m p a n yL t d ，P a n z h i h u a6 1 7 0 6 7 ，S i c h u a n ，C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fi l m e n i t eo r eo fP a n z h i h u av a n a d i ct i t a n o m a g n e t i t em i n ea n dt h ep r o d u c t i o n e x p e r i e n c ea c c u m u l a t e df r o mm a n yy e a r so fp r a c t i c ei nM i d iT i t a n i u mC o n c e n t r a t o r ，t h ef l o t a t i o no fC O a l P g ei l m e n i t ef o r b e n c ht e s t ，c o m m e r c i a lt e s ta n dc a p a c i t y e x p a n s i o np r o j e c tw a gs t u d i e d ．T h er e c o v e r yo fi l m e n i t ec o n c e n t r a t eh a sm o r e t h a nd o u b l e da f t e rt h ei n d u s t r i a l i z a t i o no ft h et e c h n i q u e ． K e yw o r d s i l m e n i t e ；f l o t a t i o nm a c h i n e s ；c o l l e c t o r ；r e c o v e r y 攀钢矿业有限公司密地选钛厂 以下简称选钛 厂 是攀西地区处理钒钛磁铁矿进行钛资源综合利用 的主要生产厂，是全国最大的钛精矿供应基地，原料为 攀钢矿业有限公司密地选矿厂 以下简称选矿厂 的 磁选尾矿。选钛厂采用浮选工艺回收细粒钛铁矿始于 1 9 9 6 年，先后建成微I 组、微Ⅱ组、前八系列和后八系 列浮选生产线。浮选原矿为选矿厂磁选尾矿中 一0 ．0 7 4i n t o 粒级矿物经强磁作业富集后得到的强磁 精矿，其T i O 含量 以下简称品位 在1 5 ％左右；浮选 设备为s F 型机械搅拌自吸气浮选机。浮选捕收剂先 后试用过M O S 湖北石首荆江选矿药剂有限公司研制 和生产 、R O B 长沙矿冶研究院研制 、E M 3 5 1 中国 地质科学院资源综合利用研究所研制和生产 、X T 攀 钢钛业有限责任公司研制和生产 、T K 湖南桃矿化工 有限公司生产 、M O H 湖北石首荆江选矿药剂有限公 司研制和生产 等药剂，现使用M O H 。采用一粗两扫三 精的浮选闭路流程得到品位4 7 ％以上的钛精矿。然而 从多年的生产情况来看，浮选工艺对一0 ．0 7 4 0 ．0 4 5 m l T l 粒级钛铁矿的回收效果较好，对粗粒 0 ．1m m 钛铁矿回收效果均不理想 3 ％以下 。按照传统的浮 选理论及现有的技术水平分析认为，钛铁矿密度较大， 矿物表面的物理化学性质较差，用浮选方法实现粗粒 钛铁矿的回收难度很大，粗粒钛铁矿不适宜采用浮选 工艺进行回收。 但是，选钛厂原针对粗粒级钛铁矿回收采用的 “重选一电选”选别流程存在重选回收率低、电选对细粒 级 一0 ．1m m 回收差的问题，从2 0 0 7 年对“重选- 电 选”流程考察显示该生产线的钛金属损失严重，钛精 矿的系统产率为1 ．6 8 ％，系统回收率为8 ．4 9 ％⋯。同 时许多研究资料表明攀西地区钛铁矿一0 ．1 5 4m m 粒 级的单体解离度为9 5 ％左右，解离度较高，具备选矿 的要求。为实现对粗粒级钛铁矿的高效回收，本文针 对选钛厂粗粒级钛铁矿的回收进行了浮选工艺研究。 l 实验室试验研究 1 ．1 原料性质 试验原矿为选钛厂一级斜板沉砂 即粗粒级磁选 尾矿 ，采用“强磁一磨矿．强磁”工艺处理后得到浮选原 ①收藕日期2 0 1 1 ．0 6 ．1 0 作者简介周建国 1 9 6 8 一 ，男，四川大竹人，高级工程师，主要从事选矿技术改造、实践及管理工作。 万方数据 第6 期 周建国等攀枝花密地选钛厂粗粒级钛铁矿浮选研究 5 5 矿，其基本性质见表1 ‘2 1 。 表1 试验原料粒度分析结果 ⋯． 斜板沉砂 粗粒级磁尾浮选原矿 麓了i 面磊丽了F 而面历蕊 ，％ ，％，％，呵o，％，％ O ．1 5 47 2 ．∞ 一O ．1 5 4 0 ．1 01 5 ．4 1 一O ．1 O ．0 7 4 4 ．9 7 0 ．0 7 47 ．5 4 合计 1 0 0 ．0 0 1 0 ．3 06 0 ．1 96 ．8 02 5 ．5 07 ．4 2 1 6 ．8 7 2 1 ．0 93 4 ．1 22 ．5 ．2 43 6 ．8 7 1 9 ．3 97 ．8 l1 2 ．6 92 2 ．1 21 2 ．0 2 1 7 ．8 5l O ．9 14 6 ．3 92 2 ．∞4 3 ．6 9 1 2 ．3 31 0 0 ．0 01 0 0 ．0 02 3 ．3 61 0 0 ．0 0 1 ．2 粗粒浮钛捕收剂的选择 浮选捕收剂是影响浮选效果的重要因素。细粒钛 铁矿浮选捕收剂M O H 存在对其中粗粒级捕收能力较 差的问题，针对粗粒级钛铁矿的特性，对湖北荆江选矿 药剂有限公司研制和生产的M O H 一2 与M O H 进行了 开路对比试验研究旧J ，试验结果见表2 。 表3 粗粒级钛铁矿浮选闭路试验结果 注钛精矿回收率是指浮选作业回收率。 表3 结果说明，粗粒原矿经强磁选别后能为浮选 作业提供T i O 品位为2 0 ％- 2 4 ％的浮选原矿，浮选原 矿经浮选工艺选别后，不仅能得到合格产品，而且选别 指标较好。 2 工业试验研究 2 ．1 原料性质 以实验室试验研究结果为基础，进行了工业试验。 将微Ⅱ组浮选生产线改造后作为试验生产线，原矿来 自重选- 电选生产线，其基本特性见表4 。 表2M O H 一2 与M O H 浮选粗粒级钛铁矿试验结果表4 租粒级钛铁矿浮选工业试验原矿筛析结果 从表2 可看出，M O H 浮钛捕收剂选别较粗粒级的 钛铁矿物料虽能得到合格钛精矿，但尾矿品位、产率均 比较高，致使精矿回收率低，不适宜用于粗粒级钛铁矿 的浮选。相比之下，M O H 一2 是比较理想的药剂，在开 路试验中，在保证精矿品位的前提下，其回收率达到 5 9 ．9 7 ％，较M O H 高出1 5 ．4 9 个百分点。所以，选择 M O H 一2 作为下一步粗粒级钛铁矿浮选的捕收剂。 1 ．3 实验室闭路试验研究 根据前面的试验，采用M O H 一2 作为浮钛捕收 剂，在原矿品位为2 3 ．2 6 ％时，开展了粗粒钛铁矿浮选 闭路试验，试验采用先脱硫后浮钛的流程，试验结果见 表3 。 从表4 可看出，原矿中 0 ．1 0m m 粒级含量为 5 1 ．2 0 ％，粒级组成较粗，根据实验室试验经验，此部分 矿物可不经磨矿就通过浮选工艺获得较好指标，说明 试验原矿采用是合理的，可作为工业试验的原矿。 2 ．2 工业试验研究 筛分设备采用唐山陆凯的电磁振网筛，高梯度强 磁选机采用赣州金环磁选设备有限公司的S L o n 和广 州有色金属研究院的S S S ，以保证浮选原矿的粒度和 品位，浮选设备采用S F 一1 0 和S F 一4 型浮选机，捕收 剂采用M O H 一2 。粗粒级钛铁矿经浮选选别后，取得 了精矿产率3 6 ．7 6 ％、品位4 7 ．1 8 ％、回收率7 8 ．3 0 ％的 选别指标，与实验室所得指标吻合，再次证明粗粒级钛 铁矿可以通过浮选工艺进行回收，且能取得较好的选 别指标。 为进一步验证M O H 一2 用于粗粒钛铁矿选别的效 果，进行了M O H 一2 与M O H 选别效果比较，结果见表5 。 从表5 可看出，M O H 一2 捕收剂用于粗粒级钛铁 矿选别对原矿适应性强、选择性较好，对粗粒 0 ．1 0 m m 矿物回收效果好、回收率高，是粗粒钛铁矿的最佳 浮钛捕收剂。 万方数据 矿冶工程 第3 1 卷 表5 不同捕收剂选别粗粒钛铁矿产品分析结果 捕收剂粒级 堡芝堂型竺 塑 塑丝丝尾矿品位 种类 ／m m 产率品位产率品位回收率 ／％ 工业试验结果再次说明以M O H 一2 为粗粒浮钛 捕收剂，采用合理的浮选工艺流程，不仅能回收粗粒级 钛铁矿，而且能取得很好的选别指标，说明攀枝花粗粒 钛铁矿可以通过浮选工艺进行回收。 3 选钛扩能改造工程 3 ．1 浮选原矿准备 浮选原矿要求“质优量少”，这样不仅能保证产品 合格 品位不低于4 7 ％ ，而且能有效降低药剂的消耗。 为此，采用强磁- 磨矿分级强磁流程准备浮选原矿。 3 ．2 浮选原矿基本特性 根据准备流程，浮选原矿品位得以大幅度提高，同 时由于原矿准备作业中对一段强磁精矿进行了磨矿分 级作业，因此，有效控制了进入浮选作业的粒度上限，同 时保证了一0 ．0 7 4m m 粒级含量在4 0 ％一5 0 ％之间，有 利于促进粗粒级的浮选。原矿的粒度分析见表6 。 表6 浮选原矿粒度分析结果 K Y F 型浮选机，根据两种浮选机的特点，是选别粗粒 钛铁矿的最佳浮选设备组合。 结合选钛厂多年的生产经验，粗粒钛铁矿浮选采 用浮硫 浮钛的主体流程，其中浮硫作业采用一粗三 扫开路流程，浮钛采用一粗两扫三精闭路流程。该条 粗粒钛铁矿生产线于2 0 1 0 年1 月建成，3 月开始进行 试生产。 3 ．4 浮选浓度的控制 1 采用昆明理工大学研制的新型高效浓密机进 行浮选前浓缩作业，有效保证了浮选作业浓度在5 0 ％ 左右，有利于粗粒级钛铁矿的浮选。 2 采用了X C F K Y F 型浮选机联合机组，并使粗 扫选和精选段各成一列，且两列浮选机泡沫槽由以往 的相对方向改为同一方向，使浮选进返浆管道坡度增 大，有利于矿浆的流动。 3 将原来的矩形泡沫槽改为U 型泡沫槽，有利于 矿浆的流畅，保证了矿浆浓度，降低了药剂消耗。 3 ．5 选别指标及分析 扩能改造工程完成后，经过长期的跟踪考查，综合 选别指标见表7 ，与原重选 电选生产线指标比较结 果见表8 。 3 ．3 浮选药剂、浮选设备及浮选流程 由前述试验结果可知，M O H 一2 具有选择性好、捕 收能力强、使用量小等特点，因此，选用M O H 一2 作为 粗粒级钛铁矿的浮选捕收剂。 浮选设备采用X C F K Y F 型 1 6m 3 浮选机联合 机组。X C F 型浮选机具有吸浆能力，K Y F 型浮选机无 吸浆能力。这是一种高效的充气机械搅拌式浮选机组 合，在每段作业的第一槽配置X C F 型，其余各槽配置 裹7 粗粒钛铁矿浮选指标及粒级分析结果 粒级 堕笙堂堡 垒壁垄堑 堂堡[ 丝 尾矿品位 ／m m 产率品位产率品位回收率 ／％ 1 1 ．3 61 9 ．4 08 ．8 14 7 ．O l 1 8 ．6 52 1 ．1 91 6 ．9 44 8 ．2 0 2 7 ．6 82 2 ．5 42 7 ．9 74 8 ．0 8 4 2 ．3 l2 3 ．7 34 6 ．2 84 7 ．1 0 1 0 0 ．0 02 2 ．4 21 0 0 ．0 04 7 ．5 1 7 2 ．6 19 ．2 1 7 9 ．8 36 ．5 8 8 3 ．2 96 ．1 8 8 3 ．8 9 6 ．6 2 8 1 ．8 86 ．6 2 表8 粗粒钛铁矿浮选工艺与原重选 电选工艺指标比较 从表7 可看出，选钛厂扩能改造后粗粒浮选取得 精矿品位4 7 ．5 1 ％、产率3 8 ．6 4 ％、回收率8 1 ．8 8 ％的选 别指标，其中精矿中 0 ．1m m 粒级含量为2 5 ．7 5 ％， 不仅实现了粗粒级钛铁矿浮选工艺的产业化回收，而 且回收效果很好。 表8 数据表明，粗粒级钛铁矿采用浮选工艺后，解 决了原重选．电选工艺流程回收粗粒级钛铁矿时存在 的对原矿适应能力差、精矿总回收率偏低等问题，提高 了粗粒级钛铁矿的回收率和钛精矿的产量。 下转第6 0 页 m M m枷㈣叭汁一～～一甜 J L 一 加 枷 万方数据 矿冶工程 第3 l 卷 系，酰胺基才是起架桥作用的官能团。因此W B 药剂 作用的最佳p H 值是9 1 1 。 Z e t a 电位值在整个p H 值范围内是先降低后升高 的，这是因为在p H 3 7 时，W B 对混凝的效果较差， 矿浆中含有的铜精矿颗粒变化不大，按照质子迁离理 论，随着p H 值的升高，铜精矿颗粒表面的O H 一逐渐增 加，所以矿浆的Z e t a 电位呈下降趋势；当p H 7 一1 1 时，W B 对铜精矿的混凝作用开始明显，以矿浆上清液 中铜精矿颗粒的减少为主，质子迁移理论为辅，因此矿 浆的Z e t a 电位又开始升高。 3 结论 1 混凝药剂W A 能使矿浆的Z e t a 电位由负值变为 正值，而混凝药剂W B 作用下矿浆的电位值始终为负， 原因在于W A 水解一聚合而产生的阳离子使得铜精矿颗 粒扩散层中反离子浓度增加；而W B 水解产生羧基带负 电。按照最佳用量下矿浆电位接近于零的原则，W A 的 最佳用量为8 5 0r , ／t ，W B 的最佳用量为2 ．5g ／t 。 2 W A 的最佳作用p H 范围为5 9 ，其作用机理 是，在作用范围内W A 分子发生缩聚反应，产生高价聚 合离子 多核羟基络合物 ，并进一步发展成为电中性 的聚合度极高的难溶氢氧化铝沉淀。多核羟基络合物 起吸附电性中和；氢氧化铝起吸附架桥、网捕的作用。 Z e t a 电位随p H 值的升高逐渐降低，可用质子迁移理 论解释。 3 W B 的最佳作用p H 范围为9 ～1 1 ，其作用机理 可认为，随着p H 值的增加，水解作用增强。由于羧基 之间的排斥力，分子链呈较舒展的状态，使悬浮胶体颗 粒与絮凝剂／凝聚剂分子间靠与酰胺基形成氢键结合 的作用力增强。Z e t a 电位随p H 值的变化可认为是铜 精矿颗粒浓度和质子迁移理论共同作用的结果。 参考文献 [ 1 ] 万里平，孟英峰．油田作业废水絮凝过程中Z e t a 电位的研究[ J 】． 化学研究。2 0 0 4 ，1 5 2 2 5 2 8 ． [ 2 ]吕广明，仲剑初．无机电解质和有机高分子絮凝剂对污泥表面 Z e t a 电位的影响[ J ] ．辽宁化工，2 0 0 3 ，2 8 1 3 8 4 1 ． [ 3 】曹广胜，佟乐，胡仪。等．基于污水悬浮颗粒Z e t a 电位的絮凝 剂用量优化[ J ] ．大庆石油学院学报，2 0 0 9 。3 3 1 1 7 2 0 ． [ 4 】王利平，杨炳武。金伟如．水中胶粒Z e t a 电位及影响混凝效果的 研究[ J ] ．包头钢铁学院学报。1 9 9 9 ，1 8 4 4 8 4 4 8 6 ． 【5 ] C h i e h u a nK a n ，C h i h p i nH u a n g ．j mR u h s i a gP a n ，T i m er e q u i r e m e n t f o rr a p i d - m i x i n gi nc o a g u l a t i o n [ J ] ．C o l l o i d sS u r fA P h y s i c o e h e m i c a l a n dE n g i n e e r i n gA s p e c t s 。2 0 0 2 ，2 0 3 1 ／2 ／3 l 一9 ． [ 6 ] 伏培仟，孙力平，王少坡，等．P A C 与P A M 复合絮凝剂在回用水 处理中的应用[ J ] ．水处理技术，2 0 0 8 ，3 4 9 5 8 6 0 ． [ 7 ]何庆浪．浓密机溢流水澄清试验研究与应用[ J 】．有色金属 选 矿部分 ，2 0 0 7 6 3 6 3 8 ． [ 8 ] 胡凤清，周高云，段福成，等．锌精矿浓密机溢流跑浑的治理实践 [ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 3 1 3 4 3 6 ． [ 9 ] 冯秀娟，朱易春，阮强．脱稳和混凝法处理某多金属尾矿废水 试验研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 8 ，2 8 5 4 7 5 0 ． [ 1 0 ] 湛含辉，张晓琪，胡岳华．混凝机理及其试验研究[ J ] ．矿冶工 程，2 0 0 3 ，2 3 5 2 7 3 0 ． [ 1 1 ] 林嵩，徐宏，古宏晨．纳米T i 0 2 表面电位特性的研究[ J ] ． 材料科学与工程学报，2 0 0 4 ，2 2 4 5 4 4 5 4 6 ． [ 1 2 ]L 别拉斯，崔洪山，肖力子．在某些表面活性剂存在时阴离子 聚丙烯酰胺对高岭土悬浮液的絮凝和脱水研究[ J 】．国外金属 矿选矿，2 0 0 3 5 2 8 3 7 ． [ 1 3 ] 陆柱，蔡兰坤，陈中兴。等．水处理药剂[ M ] ．北京化学工业 出版社，2 0 0 2 ． [ 1 4 ]湛含辉，钟乐，韦小利．聚丙烯酰胺凝聚机理及流体力化学因 素的研究[ J ] ．选煤技术，2 0 0 7 2 7 1 0 ． [ 1 5 ] L IT a o ．Z H UZ h e ，W a n gD o 喈s h e n g ．C h a r a c t e r i z a t i o no ff l o es i z e ， m e n g I ha n ds t r u c t u r eu n d e rv a r i o u sc o a g u l a t i o nm e c h a n i s m s [ J ] ． P o w d e rT e c h n o l o g y ，2 0 0 6 ，1 6 8 2 1 0 4 1 1 0 ． [ 1 6 ] 常青．水处理絮凝学[ M ] ．北京化学工业出版社．2 0 0 3 ． 上接第5 6 页 4 结语 1 浮选试验研究结果表明，攀枝花粗粒钛铁矿可 以采取浮选工艺进行回收，且所得选别指标很好。 2 要实现粗粒级钛铁矿的浮选，浮钛捕收剂的选 择很重要，研究结果认为由湖北石首荆江选矿药剂有 限公司研制并生产的M O H 一2 是粗粒钛铁矿比较理 想的捕收剂。 3 采用充气式浮选机可以稳定液面，使粗粒钛铁 矿更好地悬浮，能有效提高粗粒钛铁矿的回收率。 4 浓度对于粗粒钛铁矿浮选较为重要，对选别指 标有一定的影响，因此，在粗粒钛铁矿浮选工艺中如何 保证浮选浓度很重要。 参考文献 [ 1 ]周满赓，张裕书．攀钢钛业选钛厂工艺流程考察工艺矿物学研究 [ R 】．中国地质科学院矿产综合利用研究所，2 0 0 8 ． [ 2 ]攀钢矿业有限责任公司选钛厂．M O H 一2 钛铁矿浮选药剂试验 报告[ R ] ．2 0 0 9 ． 万方数据