釩鈦磁鐵礦選擇性磨礦磨選試驗(yàn)*

陳　碧

(攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)研究院)

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釩鈦磁鐵礦選擇性磨礦磨選試驗(yàn)*

陳碧

(攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)研究院)

摘要攀枝花礦區(qū)為了減少了鈦鐵礦過磨、泥化現(xiàn)象，優(yōu)化選鈦工藝流程，降低選鐵選鈦成本，提高鈦鐵礦資源利用率，以攀枝花密地選礦廠的破碎原礦為研究對(duì)象，以工藝礦物檢測為手段，對(duì)磨選產(chǎn)品的細(xì)度、解離度進(jìn)行分析，并依據(jù)鈦磁鐵礦、鈦鐵礦的解離情況，最終確定了合理的磨礦細(xì)度與選別工藝參數(shù)，并對(duì)選鐵尾礦進(jìn)行了選鈦探索性試驗(yàn)研究。試驗(yàn)最終獲得了合格的鈦磁鐵礦(全鐵品位為54.87%)，經(jīng)過強(qiáng)磁+浮選獲得了合格的鈦精礦，浮選工藝無需脫泥，采用1次粗選+2次精選獲得了合格的鈦精礦(TiO2品位為47.20%)，縮短了磨礦時(shí)間，降低了磨礦成本，縮短了浮選流程，降低了浮選成本。

關(guān)鍵詞釩鈦磁鐵礦選擇性磨礦單體解離過磨磁選浮選

攀枝花釩鈦磁鐵礦是巖漿分異晚期形成的原生礦床，由于目前密地選礦廠為提高鐵精礦品位而不斷將礦石細(xì)磨來提高鈦磁鐵礦的單體解離度。由于攀枝花的釩鈦磁鐵礦的工藝礦物除硫化物以外的莫氏硬度大于6，硫化物的莫氏硬度為4.4，鈦磁鐵礦的工藝粒度為3～0 mm，鈦鐵礦的工藝粒度為1～0 mm，單一考慮鈦磁鐵礦的單體解離，鈦鐵礦容易造成過磨，細(xì)磨使-19 μm礦泥增多，不利于鈦鐵礦的回收，而對(duì)浮選來說，既增加藥耗，也降低了產(chǎn)率及回收率，造成鈦資源的浪費(fèi)。目前，選擇性磨礦運(yùn)用在鋁土礦、螢石礦的較多，運(yùn)用在釩鈦磁鐵礦的相對(duì)較少[1-2]。

本研究主要針對(duì)釩鈦磁鐵礦進(jìn)行選擇性磨礦。鈦鐵礦為弱磁性礦物，經(jīng)過1段磨礦進(jìn)行弱磁粗選，粗選后大部分進(jìn)入尾礦，只有少量與其他工藝礦物連生進(jìn)入粗選精礦[3]，因此控制1段磨礦細(xì)度使鈦鐵礦很好的單體解離且避免鈦鐵礦過磨產(chǎn)生泥化現(xiàn)象最為關(guān)鍵。根據(jù)段希祥教授推導(dǎo)出的鋼球直徑半理論公式確定初裝球的配比，而后確定磨礦濃度、磨礦細(xì)度及選鐵、選鈦工藝流程。

1原礦性質(zhì)

原礦取自密地選廠的皮帶原礦，該釩鈦磁鐵礦產(chǎn)于含釩鈦磁鐵礦的基性-超基性巖體，巖石化學(xué)特征最突出的特點(diǎn)是富含鐵、鈦，SiO2含量小于42%，屬硅不飽和巖體，含氧化鈣高。主要工藝礦物為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、硫化物(以磁黃鐵礦、黃鐵礦為主)、脈石(輝石、斜長石為主)，主要有用礦物鈦磁鐵礦與鈦鐵礦呈集合體產(chǎn)出。主要礦物間的相對(duì)抗磨硬度順序?yàn)樾遍L石>輝石>鈦鐵礦>鈦磁鐵礦>磁黃鐵礦[4]。原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

%

由表1可知，原礦全鐵品位為28.88%、TiO2品位為10.84%，屬于中品級(jí)、易磁選型、高硫、酸性、原生磁鐵礦石，有害元素磷、砷低。將密地選廠的皮帶原礦磨至-3 mm，為了解各粒級(jí)的鐵、鈦分布，進(jìn)行全粒級(jí)篩析，分析結(jié)果見表2。

由表2可知，鐵鈦分布在粗粒級(jí)較多，有用礦物在粗粒級(jí)嵌布也較多，必須磨礦使有用礦物單體解離。

2選擇性磨礦在選鐵中的應(yīng)用

2.11段磨選試驗(yàn)

2.1.1新鋼球配比制度理論計(jì)算及結(jié)果

表2　入磨原礦全粒級(jí)篩析結(jié)果

由表3可知，該球磨機(jī)初裝比為φ35 mm:φ25 >mm:φ20 mm:φ15 mm:φ10 mm=1.82:1.19:1.00:0.86:0.52，根據(jù)以上計(jì)算的鋼球直徑及破碎的不穩(wěn)定性，結(jié)合選擇性磨礦球徑太小容易過粉碎，確定該磨機(jī)的充填率為40.63%，確定1段磨礦的球徑比是：φ35 mm:φ30 mm:φ25 mm:φ20 mm=7:6:5:4。

表3　鋼球直徑計(jì)算及鋼球配比

2.1.21段最佳磨礦細(xì)度的確定

在確定1段磨礦的球徑及配比后進(jìn)行磨礦濃度試驗(yàn)，采用選礦室小型球磨機(jī)，磨礦濃度為75%、80%、85%，磨礦時(shí)間及磨礦細(xì)度見表4。

表4　磨礦濃度條件試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，在相同的磨礦時(shí)間，濃度為80%的磨礦細(xì)度較濃度為85%的細(xì)(以-0.074 mm含量為準(zhǔn))且微細(xì)粒級(jí)含量較濃度為75%的少(以 -0.038 mm含量為準(zhǔn))，因此確定磨礦濃度為80%。主要目的礦物的單體解離與磨礦細(xì)度關(guān)系見圖1。

圖1　濃度為80%的磨礦細(xì)度與鈦磁鐵礦

由圖1可見，鈦鐵礦單體解離度達(dá)到85%，磨礦細(xì)度磨至-0.074 mm含量為32.7%即可，因此確定1段最佳磨礦細(xì)度為-0.074 mm 32.69%，比目前密地生產(chǎn)的磨礦細(xì)度粗5個(gè)百分點(diǎn)。

2.1.31段弱磁選磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)

采用最佳的1段磨礦細(xì)度-74 μm 32.69%進(jìn)行1段弱磁選磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2　1段弱磁選磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可見，隨著磁場強(qiáng)度的降低，鐵精礦回收率升高，鐵精礦品位略有降低，尾礦品位隨之升高，鐵損失相對(duì)增加；1段磁選要保證精礦產(chǎn)率及回收率確保資源的最佳利用；鐵精礦品位相差不多，以回收率最高為最佳條件，因此1段弱磁選確定磁場強(qiáng)度為240 kA/m，可獲得產(chǎn)率為45.44%，全鐵品位為48.38%，回收率為76.10%的1段精礦，取該條件下的尾礦采用連續(xù)水析器(1套)、篩孔大小為0.038 mm的標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩析，篩析結(jié)果見表5。

2.22段磨選試驗(yàn)研究

2.2.12段磨礦細(xì)度的確定及磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)

由1段精礦再磨，粒度沒有太大的變化，鋼球配比不變化；2段磨礦主要使鈦磁鐵礦基本解離，與鈦磁鐵礦簡單連生的連生體鈦磁鐵礦中的固溶體分離部分的鈦礦物，需加大磨礦細(xì)度予以去除，才能使鈦磁鐵礦充分解離，獲得合格的鐵精礦。經(jīng)過磨礦濃度、磨礦時(shí)間條件試驗(yàn)而后確定磨礦細(xì)度，再經(jīng)過鏡鑒測定各細(xì)度下鈦磁鐵礦及鈦鐵礦的單體解離度，最終確定磨礦濃度為80%，磨礦細(xì)度為-0.074 mm 62.60%，鈦磁鐵礦的單體解離度為91.32%，鈦鐵礦的單體解離度為91.38%。磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

表5　1段尾礦粒度分布及TiO2、TFe品位

圖3　2段磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果

由圖3可見，在-0.074 mm 62.60%磨礦細(xì)度條件下，磁場強(qiáng)度對(duì)選別結(jié)果的影響不大，鐵精礦品位均在54%以上；在192 kA/m的場強(qiáng)背景下，鐵精礦回收率為92.46%且為最高回收率，所以確定2段弱磁選的粗選磁場強(qiáng)度為192 kA/m，鐵精礦全鐵品位為54.32%。

2.2.22段尾礦的篩析結(jié)果

為查清該尾礦微細(xì)粒級(jí)的分布情況，采用連續(xù)水析器(1套)、篩孔大小為0.038 mm的標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩析，篩析結(jié)果見表6。

表6 　2段尾礦粒度分布及TiO2、TFe品位

由表6可知，-0.038 mm粒級(jí)含量為28.50%，-0.010 mm粒級(jí)含量為4.78%，微細(xì)粒級(jí)與超細(xì)粒級(jí)的含量比1段尾礦多。

2.2.32段精選磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)

以2段精礦作原礦，由于是精選，采用 160 kA/m以下的磁場強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4　2段精選磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)

由圖4可知，隨著磁場強(qiáng)度升高，精礦鐵品位略有降低，鐵回收率先升后降；當(dāng)磁場強(qiáng)度為 120 kA/m時(shí)，鐵回收率最高；因此，確定2段精選磁場強(qiáng)度為120 kA/m，最終鐵精礦的全鐵品位為54.87%，鐵回收率為99.31%。

2.2.4選鐵數(shù)質(zhì)量流程

為了更清晰的了解選擇性磨礦試驗(yàn)的結(jié)果，選鐵數(shù)質(zhì)量流程見圖5。

圖5　選鐵數(shù)質(zhì)量流程

3選擇性磨礦在選鈦的應(yīng)用

3.1強(qiáng)磁選試驗(yàn)

3.1.11段強(qiáng)磁試驗(yàn)

將1段磁選鐵尾礦與2段磁選鐵尾礦混合(比例為7.2:1)，得到混合原礦全鐵品位為13.72%，TiO2品位為9.95%，經(jīng)過隔渣—除鐵試驗(yàn)，進(jìn)行1段強(qiáng)磁生產(chǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

將精礦與掃選精礦混合，混合成1段強(qiáng)磁精礦，其全鐵品位為17.10%，TiO2品位為16.15%，取1段強(qiáng)磁精礦100 g作篩析， -0.074 mm粒級(jí)含量為31.10%，-0.037 4 mm粒級(jí)含量為8.40%。

表7　1段強(qiáng)磁加掃選生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果

3.1.22段強(qiáng)磁試驗(yàn)

取1段強(qiáng)磁精礦進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，磨礦細(xì)度為-74 μm 71.6%的1段強(qiáng)磁精礦在此磨礦細(xì)度下鈦鐵礦的單體解離度為94.50%。在該磨礦細(xì)度下進(jìn)行除鐵試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果TiO2品位為16.17%。經(jīng)過條件試驗(yàn)確定生產(chǎn)試驗(yàn)，生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8　2段強(qiáng)磁加掃選生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果

由表8可知，由于掃選精礦TiO2品位為20.18%，與精礦TiO2品位22.97%相差不多，因此將精礦與掃選精礦混合成2段強(qiáng)磁精礦，TiO2品位為22.91%，全鐵品位為20.96%。

3.2浮選選鈦試驗(yàn)

3.2.1浮選試驗(yàn)流程與藥劑制度

將2段強(qiáng)磁精礦作浮選原礦進(jìn)行浮選選別鈦精礦，設(shè)備采用XFD單槽式浮選機(jī)，其藥劑制度及試驗(yàn)流程見圖6。

圖6　浮選流程及藥劑制度

3.2.2浮選最終試驗(yàn)結(jié)果

浮選開路試驗(yàn)結(jié)果見表9，相對(duì)于混合磁選尾礦作TiO2數(shù)質(zhì)量流程見圖7。

表9浮選開路試驗(yàn)結(jié)果

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圖7　浮選數(shù)質(zhì)量流程

4結(jié)語

(1)根據(jù)攀枝花釩鈦磁鐵礦的鈦磁鐵礦及鈦鐵礦的磁性、硬度、工藝粒度的差別，采用選擇性磨礦使鈦磁鐵礦與鈦鐵礦很好的分離且鈦鐵礦不過磨。

(2)根據(jù)段希祥教授推導(dǎo)出的鋼球直徑半理論公式，再結(jié)合釩鈦磁鐵礦的性質(zhì)確定1段磨礦的最佳配球比的球徑比為φ35 mm:φ30 mm:φ25 mm:φ20 mm=7:6:5:4。

(3)經(jīng)過2次弱磁選獲得最終的鐵精礦，相對(duì)于原礦的產(chǎn)率為37.23%、全鐵品位為54.87%、回收率為70.73%，鐵精礦回收率比理論回收率77.43%低7個(gè)百分點(diǎn)[6]，相對(duì)于選鐵尾礦鈦精礦TiO2品位為47.20%，產(chǎn)率為11.35%，回收率為53.84%。

(4)采用選擇性磨礦使1段磨礦細(xì)度(以-74 μm百分含量為基準(zhǔn))較生產(chǎn)流程粗5個(gè)百分點(diǎn)，1段、2段尾礦的-19 μm百分含量較生產(chǎn)流程低2個(gè)百分點(diǎn)以上，既使鈦磁鐵礦與鈦鐵礦有較好的單體解離，又防鈦鐵礦過磨、泥化現(xiàn)象減少，鈦鐵礦損失量減少。2段磨礦保證了鈦磁鐵礦充分單體解離，獲得了合格的鐵精礦。

(5)強(qiáng)磁+浮選過程，由于鈦鐵礦泥化量少，浮選無需脫泥，減少工作程序及工作量，采用粗選加2次精選即可選出合格的鈦精礦，提高了鐵鈦資源的利用率，減少了工作量，也減少了浮選藥劑用量，節(jié)約了成本，減少了環(huán)境污染，節(jié)約磨礦成本及藥劑成本，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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(收稿日期2015-12-07)

*國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(編號(hào)：2012AA062301)。

陳碧(1972—)，女，高級(jí)工程師，617063 四川省攀枝花市東區(qū)。