磁選技術(shù)在硫酸法鈦白酸解泥渣中的應(yīng)用初探

杜 鑫

（攀鋼集團鈦業(yè)有限責(zé)任公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

酸解泥渣是硫酸法鈦白生產(chǎn)產(chǎn)生的廢產(chǎn)品之一，其通過酸解鈦液的沉降及熱過濾產(chǎn)生。因酸解過程中，硫酸最終不能將鈦精礦中TiO2完全反應(yīng)形成TiOSO4或者Ti（SO4）2，酸解率平均約為96%左右［1］，因此，酸解泥渣中仍伴有客觀數(shù)量未參與反應(yīng)的TiO2，最終隨泥渣被廢棄，損失較大［2］。例如:對一個產(chǎn)能20kt／年金紅石型鈦白粉的工廠而言，酸解環(huán)節(jié)酸解率按96%計算，則每年隨泥渣流失的二氧化鈦約為800余噸?，F(xiàn)階段，鈦鐵礦原礦提取鈦精礦，大多采用重選或電磁選，粗鈦精礦品位在20－40%之間，再采用浮選精選，鈦精礦才能達到46－47%。鈦精礦在硫酸法鈦白酸解環(huán)節(jié)酸浸后，原有的磁性脈石基本沒有磁性，采用國內(nèi)某型號的強磁選機，大量不可酸解的白鈦輝石排除，使獲得的鈦精礦的品位和元素分布完全達到正常的酸解所需鈦精礦的需求，然后返回酸解使用。結(jié)合以上兩點，如能利用磁選機將鈦白酸解泥渣中的殘鈦進行有效回收并返回酸解利用，將對提高硫酸法鈦白收率這個經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)貢獻顯著。

2 試驗條件及方法

2.1 試驗條件

根據(jù)工業(yè)試驗需求，完成現(xiàn)場改造，改造所需主體設(shè)備如表1。

表1 泥渣回收改造所需主體設(shè)備

2.2 試驗方法

礦漿濃度是礦物分選的重要指標(biāo)之一，提出20%－30%的礦漿濃度［3］，主要滿足酸解渣能均勻溶于水中，利于分選，濃度過大精礦品位難以達到要求，濃度過小降低設(shè)備分選產(chǎn)能。具體方法為:將廂壓機壓榨濾餅通過一次打漿槽調(diào)漿至濃度20%－25%，用堿調(diào)節(jié)PH值7，泵送至打漿緩沖槽，再輸送至磁選機進行選別，選別后的鈦精礦（品位控制在47%左右）及尾礦（品位控制在13%左右）礦漿再進入廂壓機壓濾［4］，尾礦濾餅通過汽車運輸至渣場堆存，將含有一定水分的精礦運輸至堆場晾曬。具體工藝流程見圖1。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 兩段連選

現(xiàn)場連續(xù)開展兩段連選試驗，分別對原礦、中礦、尾礦及鈦精礦進行了元素分析、檢測，具體結(jié)果見表2。

圖1 泥渣回收工藝流程

由表2可以看出:①酸解鈦液泥渣中二氧化鈦含量基本在10%－14%之間波動，平均可達到12.25%，波動較大，這應(yīng)該和酸解環(huán)節(jié)的酸解率有直接關(guān)系。也直接造成中礦與精礦品位的波動，原礦品位處于較高水平，磁選機發(fā)揮的磁選效果越好。②通過兩級連選工藝，其中一段磁選中礦中二氧化鈦含量波動較大，最小品位為10.02%，最高可達27.44%，但經(jīng)過二段連選后，鈦精礦品位較穩(wěn)定，基本可達到47%以上，精礦品位達到攀鈦現(xiàn)使用的精礦品位需求，二段磁選發(fā)揮作用良好。

3.2 一段磁選

為驗證一段磁選單選效果，對操作進行調(diào)整后，觀察單選后鈦精礦品位是否可以達到連選水平。

由表3可以看出:單選后鈦精礦品位最高僅為30.2%，平均為28.14%，遠遠低于兩段連選水平。

3.3 磁選微量元素情況

試驗對兩段連選及單選后鈦精礦的微量元素進行定量分析［5］，并與PTK10礦、20礦的微量元素進行對比分析，為接下來開展的磁選所獲得的鈦精礦開展酸解試驗的可能性奠定理論支撐，具體結(jié)果見下表4。

由表4可以看出:①僅從微量元素的含量和分布分析，連選獲得的鈦精礦和常規(guī)的10礦、20礦結(jié)構(gòu)差距較小，且有效去除鈦精礦中的膠體雜質(zhì)Al2O3、SiO2，應(yīng)該可以滿足酸解需求；②而單選獲得的鈦精礦因為其中硅鋁含量偏高，理論上講，可能破壞酸解反應(yīng)結(jié)構(gòu)，影響鈦液過濾性能。因此，從該角度講，如采用該磁選機進行鈦精礦的回收，采用連選方式最好。

表2 兩段連選各環(huán)節(jié)樣品二氧化鈦品位情況

表3 單選效果情況

表4 磁選鈦精礦微量元素對比

3.4 磁選鈦精礦對酸解率的影響

實驗室對一段磁選獲得的鈦精礦及尾礦開展了酸解試驗［6］，分別與PTK20礦進行混合，混合比例為:泥渣鈦精礦∶PTK20＝9∶1，試驗結(jié)果如表5。

表5 一段磁選精礦、尾礦酸解效果

實驗室僅開展一段磁選獲得的精礦、尾礦酸解試驗，未開展連選后鈦精礦酸解試驗，從表5可以看出，將連選獲得的鈦精礦以10%的比例摻入普通的47%的鈦精礦中進行酸解，可滿足酸解率的需求。

2.5 兩種磁選方式產(chǎn)率、收率對比

試驗?zāi)嘣驖{濃度控制范圍為22.24%—29.85%范圍內(nèi)，平均漿料濃度25.94%，基本符合設(shè)計濃度需求。兩種磁選工藝進料量均為7m3／h，漿料比重均按照1.2進行計算，兩種工藝經(jīng)濟指標(biāo)對比如表6。

表6 兩種磁選方式相關(guān)經(jīng)濟指標(biāo)對比

由表6可以看出:兩種磁選方式產(chǎn)率未達到預(yù)期目標(biāo)，這主要與酸解泥渣中二氧化鈦的含量的波動有較大關(guān)系。

綜合以上，連選磁選方式獲得的鈦精礦更好，每年回收的二氧化鈦更加可觀。

4 經(jīng)濟性分析

（1）回收產(chǎn)生經(jīng)濟效益

每年按照330天運行進行計算，采用磁選機兩段連選及一段回收每年可回收不同品位鈦礦如下表7所示。

表7 連選工藝每年預(yù)計可創(chuàng)造利潤

（2）能耗、材料消耗

按照兩段連選及一段磁選工藝特點，其電耗基本相同，一段磁選僅節(jié)約2#調(diào)速機運行功率，實際運行功率也僅為2kwh，因此兩種磁選方式在電耗方面的差距可以忽略。連選機每天按照24h不間歇運行，泥渣回收系統(tǒng)每天耗電量為1775kwh，全年電耗成本:1775kwh＊0.56＊330＝32.8萬元。兩段連選及一段磁選除打漿稀釋用水外，磁選機運行過程每小時消耗生產(chǎn)水量分別為3.5t／h，全年水耗成本約2萬元。另外，硫酸法鈦白行業(yè)在調(diào)節(jié)泥渣PH值方面可考慮使用煅燒晶種制備過程中產(chǎn)生的Na2TiO4洗滌水，該方面可暫不考慮成本。

（3）改造投資

此次工業(yè)試驗共計投資約220萬元，按照10年折舊，每年固定資產(chǎn)投入22萬元。

（4）人工成本

如改磁選機能夠正式工業(yè)化應(yīng)用，該崗位需每班需一個操作工人，其人工工資按照30000元／人·年，每年需人工成本12萬元。

綜合以上，兩段連選產(chǎn)生的經(jīng)濟效益較為明顯，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟效益30余萬元。

5 結(jié)論及建議

（1）強磁連選磁選機在硫酸法鈦白行業(yè)應(yīng)用可以取得一定的經(jīng)濟效益，如采用該類型磁選機，使用兩段連選效果最佳。

（2）強磁連選磁選機對泥渣中膠體雜質(zhì)的去除有明顯作用，這將對后續(xù)生產(chǎn)鈦液的沉降及熱過濾有促進作用。

（3）兩段連選獲得的鈦精礦中的元素分布優(yōu)于正常鈦精礦，膠體雜質(zhì)含量偏低將對鈦液的沉降及熱過濾有促進作用，品位可達48.76%。通過實驗室與正常20礦按照10%的質(zhì)量分數(shù)混合進行試驗，可獲得理想的酸解率。

（4）強磁連選磁選機應(yīng)用過程中，建議將精礦品位控制在47%即可，既可以滿足酸解需求，又可以在此次工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)上提高產(chǎn)率及收率。

［1］王明華，都興紅，隋智通.H2SO4分解富鈦精礦的反應(yīng)動力學(xué)［J］.中國有色金屬報，2004.

［2］魏紹東.硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中酸解泥渣處理［J］.涂料工業(yè)，1995.

［3］蔣朋鋼.一種硫酸法鈦白酸解殘渣回收利用鈦的方法:中國，201210248845［P］.2012－11－07.

［4］楊謙.鈦白粉工業(yè)酸解廢渣回收利用的研究［D］.湘潭:湘潭大學(xué)，2007.

［5］周少華，付略，梁寶鎏.EDXRF微量元素分析在文物斷源斷代中的研究［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2008.

［6］景建林，張全忠，邱禮有，等.硫酸法鈦白液相酸解的實驗研究［D］.四川成都:四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，2003.