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陕西某选铁尾矿中钛铁矿的浮选实验研究 ① 张凯熙， 葛英勇， 郭开希 （武汉理工大学 资源与环境工程学院，湖北 武汉 ４３００７０） 摘 要 对陕西某选矿厂选铁尾矿进行了回收钛铁矿的实验研究。 选铁尾矿经弱磁⁃强磁⁃磨矿⁃强磁工艺所得的精矿，再经浮选回 收钛铁矿。 以 Ｈ２ＳＯ４为调整剂，草酸为抑制剂，ＦＡＴ－３ 为钛铁矿捕收剂，采用 １ 粗 ５ 精浮选工艺流程，最终获得了精矿 ＴｉＯ２品位 ４７．１３％、回收率 ７４．９６％的试验指标，实现了尾矿中钛铁矿的回收。 关键词 钛铁矿； 浮选； 捕收剂； 回收率 中图分类号 ＴＤ９２３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１４．０６．０１０ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１４）０６－００３８－０３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｆｒｏｍ Ｉｒｏｎ Ｏｒｅ Ｔａｉｌｉｎｇｓ ｉｎ ａ Ｓｈａａｎｘｉ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ＺＨＡＮＧ Ｋａｉ⁃ｘｉ， ＧＥ Ｙｉｎｇ⁃ｙｏｎｇ， ＧＵＯ Ｋａｉ⁃ｘｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ ｉｌｍｅｎｉｔｅ， ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｒｏｍ ｉｒｏｎ⁃ｏｒｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ｉｎ Ｓｈａａｎｘｉ ｗｅｒｅ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｏｆ ＬＩＭＳ⁃ＨＩＭＳ⁃ｇｒｉｎｄｉｎｇ⁃ＨＩＭＳ， ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ ｗａｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｅｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｂｙ ａ ｆｕｒｔｈｅｒ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｏｎｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｒｏｕｇｈｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｖｅ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｈ２ＳＯ４ａｓ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ， ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ ａｓ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ， ａｎｄ ＦＡＴ－３ ａｓ ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ． Ｔｈｅ ＴｉＯ２ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ａｒｅ ４７􀆱 １３％ ａｎｄ ７４．９６％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ａｎｄ ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ ａ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｆｒｏｍ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｗａｓ ａｃｔｕａｌｉｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｉｌｍｅｎｉｔｅ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ； ｒｅｃｏｖｅｒｙ 钛金属是重要的结构材料和化工材料，它在许多 领域都得到了广泛的应用。 钛铁矿是目前钛及钛产品 的主要原料来源［１－２］。 近年来已有众多的科研工作者 对钛铁矿浮选进行了研究，取得了较好的进展，并在生 产中取得了显著的经济效益，其中最主要的是研究钛 铁矿新型捕收剂，特别是微细粒级钛铁矿的选别已经 愈来愈引起了选矿工作者的重视，如新型组合捕收剂 ＭＯＳ、Ｒ－２、ＲＯＢ、ＲＳＴ 和 ＺＹ 等都是微细粒钛铁矿的良 好捕收剂。 使用不同组合捕收剂，可以改善其对矿物 的捕收效果，得到比药剂单独使用时更好的指标，而药 剂成本也能大幅度降低。 浮选是回收微细粒级钛铁矿 的最有效方法，因此，加强开发新型组合浮选药剂将是 钛铁矿浮选研究的未来发展方向之一［３－８］。 随着陕西 某钛铁矿厂开采区域的变化，矿物的嵌布粒度变细，选 铁尾矿中的脉石矿物增加，造成钛铁矿的给矿品位降 低。 为保证产品品位，须对钛铁矿进行细磨处理，改变 选矿药剂制度以及浮选流程。 １ 实验部分 １．１ 矿石性质 实验原矿为选铁尾矿经过“弱磁⁃强磁⁃磨矿⁃强 磁”工艺处理之后得到的精矿，其化学多元素分析结 果列于表 １。 表 １ 原矿多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅＯＴｉＯ２Ｖ２Ｏ５ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ＣａＯＭｇＯＭｎＯ １８．６８１０．５７２０．１７０．１３３０．０５１１．８９１１．００３．５９０．２５ Ｃｒ２Ｏ３Ｋ２ＯＮａ２ＯＣｕＣｏＮｉＰＳＩｇ ０．００６４０．２４１．５８０．０１４０．０１１０．００３９０．０４６０．０２８２．９７ 从表 １ 中可以看出，原矿中可回收的元素为铁和 钛，其中钛品位为 ２０．１７％。 有害元素硫、磷等较低；需 要排除的杂质有硅、铝、钙、镁等。 经过显微镜观察，原 矿中主要金属矿物有磁铁矿、钛铁矿，少量褐铁矿、黄 ①收稿日期 ２０１４－０６－１４ 作者简介 张凯熙（１９８９－），男，河北邢台人，硕士研究生，主要研究方向为矿物分选理论与工艺。 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 铁矿；脉石矿物有钛辉石、角闪石，其次为黑云母、斜长 石、绿泥石等。 １．２ 试剂及设备 硫酸（分析纯）；草酸（分析纯）；ＦＡＴ－１、ＦＡＴ－２、 ＦＡＴ－３（脂肪酸捕收剂）。 ＸＭＱ－６７ 型锥形球磨机； ＸＦＤ－６３ 型单槽式浮选机，容积为 １．０ Ｌ、０．７５ Ｌ。 ２ 结果与讨论 ２．１ 磨矿细度 磨矿细度实验流程见图 １，结果见表 ２。 图 １ 磨矿实验流程 表 ２ 磨矿实验结果 －０．０７４ ｍｍ 粒级含量 ／ ％ 精矿产率 ／ ％ 精矿 ＴｉＯ２品位 ／ ％ 回收率 ／ ％ ８５．３４９．３７３１．２９７６．５５ ８９．５４６．８０３４．６６８０．４２ ９３．０４８．００３５．８３８５．２８ ９６．４４８．３５３４．７６８３．３２ 由表 ２ 可以看出，当磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９３．０％时，粗选精矿品位为 ３５．８３％，回收率为 ８５．２８％， 继续增加磨矿细度，精矿品位开始下降，回收率略有降 低，说明矿石出现过磨现象，影响了药剂的作用和矿石 的分选。 综合考虑，确定适合的磨矿细度为－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９３．０％。 ２．２ 粗选硫酸用量实验 在磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９３．０％时，按图 １ 所示流程进行了粗选硫酸用量实验，结果见图 ２。 由图 ２ 可以看出，随着硫酸用量增加，钛铁矿粗精 矿品位呈上升趋势，回收率呈下降趋势。 综合考虑，硫 酸用量取 ３ ０００ ｇ／ ｔ 为宜。 ２．３ 粗选草酸用量实验 在磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９３．０％、硫酸用量 ３ ０００ ｇ／ ｔ 时，按图 １ 所示流程，进行了粗选草酸用量实 验，结果见图 ３。 图 ２ 硫酸用量实验结果 图 ３ 草酸用量实验结果 由图 ３ 可以看出，随着草酸用量增加，钛铁矿粗精 矿品位呈上升趋势，回收率呈下降趋势。 综合考虑，草 酸用量取 ３００ ｇ／ ｔ 为宜。 ２．４ 粗选捕收剂的选择与用量实验 脂肪酸类捕收剂是最常用的氧化矿浮选药剂，也 是最早应用于钛铁矿浮选中的药剂，应用最多的脂肪 酸类捕收剂有脂肪酸、氧化石蜡皂、塔尔油、羟肟酸类、 有机磷酸和砷酸类捕收剂［９］。 本次实验采用的捕收 剂是湖北某药剂厂将饱和脂肪酸、塔尔油与水杨羟肟 酸按不同配比所生产出的 ３ 种药剂，分别命名为 ＦＡＴ－１、ＦＡＴ－２、ＦＡＴ－３。 ＦＡＴ 系列捕收剂耐低温，选 择性和捕收性有较明显的提高。 在磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９３．０％、硫酸用量 ３ ０００ ｇ／ ｔ、草酸用量 ３００ ｇ／ ｔ 条件下，分别使用 ＦＡＴ－１、 ＦＡＴ－２、ＦＡＴ－３ 药剂进行粗选捕收剂用量实验，结果见 图 ４。 由图 ４ 可以看出，随着 ＦＡＴ 系列捕收剂用量增 加，钛铁矿粗精矿回收率呈上升趋势，品位呈下降趋 势。 相同用量情况下，ＦＡＴ 系列捕收剂所选精矿既有 较高的品位，也有较好的回收率，综合考虑，ＦＡＴ－３ 是 该矿合适的捕收剂，捕收剂 ＦＡＴ－３ 适宜的用量为 １ ８００ ｇ／ ｔ。 ２．５ 闭路试验 在条件实验和开路实验的基础上进行了闭路实 验，实验流程见图 ５，结果见表 ３。 ９３第 ６ 期张凯熙等 陕西某选铁尾矿中钛铁矿的浮选实验研究 图 ４ 捕收剂用量实验结果 图 ５ 闭路试验流程 表 ３ 闭路试验结果 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％ ＴｉＯ２ＭｇＯ ＴｉＯ２回收率 ／ ％ 精矿３２．７３４７．１３０．９８７６．４８ 尾矿６７．２７７．０５４．８６２３．５２ 合计１００２０．１７３．５９１００ 由表 ３ 可以得出，闭路试验钛铁矿精矿 ＴｉＯ２品位 达到 ４７．１３％，回收率为 ７６．４８％，ＭｇＯ 含量 ０．９８％，取 得了较好的选矿指标。 ３ 结 论 １） 陕西某选矿厂选铁尾矿的钛铁矿中可回收的 元素为铁和钛，其中钛品位为 ２０．１７％。 有害元素硫、 磷等较低；需要排除的杂质有硅、铝、钙、镁等。 经过显 微镜观察，原矿中主要金属矿物有磁铁矿、钛铁矿，少 量褐铁矿、黄铁矿；脉石矿物有钛辉石、角闪石，其次为 黑云母、斜长石、绿泥石等。 ２） 通过条件实验确定钛铁矿的最佳工艺条件为 采用 １ 粗 ５ 精浮选流程，粗选硫酸用量 ３ ０００ ｇ／ ｔ，草酸 用量 ３００ ｇ／ ｔ，ＦＡＴ－３ 用量 １ ８００ ｇ／ ｔ；精 １ 硫酸用量 ３５０ ｇ／ ｔ，草酸用量 １００ ｇ／ ｔ，ＦＡＴ－３ 用量 ３００ ｇ／ ｔ，之后精选 药剂用量可根据具体情况调整。 ３） 在原矿磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９３．０％的 条件下，以硫酸为 ｐＨ 调整剂，草酸为抑制剂，新型捕 收剂 ＦＡＴ－３ 为钛铁矿捕收剂，采用 １ 粗 ５ 精的闭路浮 选矿流程，最终可获得钛铁精矿含 ＴｉＯ２４７．１３％、ＴｉＯ２ 回收率 ７６．４８％、ＭｇＯ 含量 ０．９８％的良好指标。 参考文献 ［１］ 高永明，王怀法． 微细粒钛铁矿浮选行为研究［Ｊ］． 矿业工程， ２０１２（８）３１－３３． ［２］ 许向阳． 攀枝花细粒钛铁矿浮选组合捕收剂研究［Ｄ］． 长沙长沙 矿冶研究院，２０００． ［３］ 易运来． 国外某复杂钛铁矿的选矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１４ （１）４１－４３． ［４］ 刘 星，谢建国，黄光耀． 阳离子捕收剂浮选钛铁矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３（５）７９－８１． ［５］ 田建利，肖国光，黄光耀，等． 新型捕收剂的合成及其对攀西钛铁 矿的浮选性能［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３（４）５９－６２． ［６］ 曹玉川，黄光耀，刘 星． －３８ μｍ 粒级钛铁矿高效回收试验研究 ［Ｊ］． 矿冶工程，２０１２（４）４８－５０． ［７］ 刘振辉，张崇辉，卜显忠，等． 新疆某选铁尾矿选钛试验研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１２（４）３７－４０． ［８］ 陈名洁，文书明，胡天喜． 国内钛铁矿浮选研究的现状与进展［Ｊ］． 国外金属矿选矿，２００５（７）１７－１９． ［９］ 冯其明，席振伟，张国范，等． 脂肪酸捕收剂浮选钛铁矿性能研究 ［Ｊ］． 金属矿山，２００９（５）４６－４９． ０４矿 冶 工 程第 ３４ 卷