新型捕收劑ZF-02高效環(huán)保浮選微細(xì)粒級鈦鐵礦

舒 超，羅惠華，王昌良，鄧 偉，黃朝德，張澤強(qiáng)

(1．武漢工程大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；2．中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041)

新型捕收劑ZF-02高效環(huán)保浮選微細(xì)粒級鈦鐵礦

舒 超1，羅惠華1，王昌良2，鄧 偉2，黃朝德1，張澤強(qiáng)1

(1．武漢工程大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，湖北 武漢430074；2．中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都610041)

為了提高攀枝花某選鈦廠的選別指標(biāo)，研發(fā)了新型捕收劑ZF-02來處理該微細(xì)粒鈦鐵礦。試驗(yàn)結(jié)果表明，對TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.85%的原礦，以ZF-02為捕收劑，硫酸作調(diào)整劑，草酸作抑制劑，經(jīng)“一粗一掃三精”的閉路工藝流程選別，獲得了TiO2品位48.08%，回收率89.73%的鈦精礦。與生產(chǎn)上使用的MOH捕收劑比較，ZF-02不但具有良好的性能價(jià)格比優(yōu)勢，而且泡沫現(xiàn)象穩(wěn)定、來源廣泛、無毒無害(不含芐基胂酸)。

捕收劑；環(huán)保；鈦鐵礦；浮選藥劑

攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦資源得天獨(dú)厚，蘊(yùn)藏著我國93%以上的鈦資源，使我國成為世界上鈦資源最為豐富的國家之一，因此，該地區(qū)鈦資源的利用，不僅能促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，也為鈦礦工業(yè)發(fā)展提供了后備資源[1-3]。長期以來，人們對攀西地區(qū)鈦鐵礦浮選開展了諸如改進(jìn)浮選藥劑、探索新工藝等方面的大量研究工作[4]。但是隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，人們對鈦資源的需求不斷增加并且對環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高，因此，尋找一種低成本并且對環(huán)境危害較小的藥劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[5]。

脂肪酸類捕收劑是用來浮選氧化礦的常用藥劑，也是在研究鈦鐵礦浮選中使用最早的藥劑之一[6]，如現(xiàn)在攀鋼選鈦廠使用的MOH[7]、太和選鈦廠使用的R-2[8]等都屬于脂肪酸類捕收劑，并且在實(shí)際生產(chǎn)過程中這類捕收劑對鈦鐵礦浮選效果都較好。但是脂肪酸類捕收劑存在成本偏高、對溫度較為敏感等缺點(diǎn)，最重要的是這類捕收劑中含有一些對環(huán)境有害的物質(zhì)，如芐基胂酸[9]。鑒于脂肪酸類捕收劑存在的問題，本試驗(yàn)所采用的新型組合捕收劑ZF-02按照一定比例混合不同類型脂肪酸/皂(如棉油皂、氧化石蠟皂、羥肟酸等)和一些表面活性劑(如吐溫-80、十二烷基硫酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚等)。新型捕收劑不僅起泡穩(wěn)定、原料來源廣泛，而且無毒無害(不含芐基胂酸)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該捕收劑不僅對鈦鐵礦的浮選性能優(yōu)越而且成本較低，對于鈦鐵礦資源的高效清潔利用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義[10]。

1 試樣性質(zhì)

1.1 試樣分析

試驗(yàn)所用試樣來自于攀西某鈦鐵礦廠的弱磁選鐵后強(qiáng)磁選鈦的磁精礦，礦石中金屬礦物主要有鈦鐵礦及少量的硫化物，如磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦等，非金屬礦物主要有斜長石、普通輝石、角閃石、橄欖石、黑云母等。試樣多元素分析結(jié)果見表1，試樣鈦物相分析結(jié)果見表2。由表1可知，試樣中TiO2品位為22.73%。由表2可知，試樣品中的鈦主要以鈦鐵礦的形態(tài)賦存。

1.2 試樣粒度篩析

該試樣為浮選給礦，粒度較細(xì)。因此，篩析試驗(yàn)從0.15 mm篩孔開始，粒度篩析結(jié)果見表3。

表1 試樣多元素分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

表2 試樣鈦物相分析結(jié)果

表3 原礦粒度篩析試驗(yàn)結(jié)果

從表中結(jié)果可以看出，粒級越細(xì)，TiO2品位越高，且-0.074 mm的粒級TiO2分布率占77.34%，說明該礦石中鈦鐵礦的粒度普遍較細(xì)，所以在浮選過程中應(yīng)該特別注意對細(xì)粒級鈦鐵礦的回收利用。

生產(chǎn)現(xiàn)場采用“一粗一掃三精”的工藝流程，精礦TiO2品位控制在47%左右，尾礦TiO2品位控制在6%左右，精礦平均回收率只有80%左右，對細(xì)粒級的鈦鐵礦回收較差。

2 鈦鐵礦浮選試驗(yàn)

2.1 單因素試驗(yàn)研究

2.1.1 捕收劑粗選用量試驗(yàn)

由于硫酸的來源豐富、價(jià)格便宜，因此本次試驗(yàn)選擇硫酸作為調(diào)整劑。試驗(yàn)中固定硫酸用量為1 000 g/t，浮選時(shí)間為5 min，通過改變新型鈦鐵礦捕收劑ZF-02用量來考察浮選指標(biāo)。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖1 ZF-02用量試驗(yàn)流程

從圖2中結(jié)果可以看出，隨著ZF-02用量的增加，精礦回收率不斷提高、精礦品位逐漸降低。當(dāng)ZF-02的用量從1 000 g/t增加到3 500 g/t時(shí)，TiO2的回收率從48.08%增加到97%，TiO2的品位從44.87%降低到30.21%。在綜合考慮精礦品位、回收率后，本試驗(yàn)粗選捕收劑用量定為2 500 g/t，此時(shí)TiO2的回收率為94.57%，品位為30.21%。

2.1.2 硫酸粗選用量試驗(yàn)

在硫酸粗選用量試驗(yàn)中，固定粗選ZF-02用量為2 500 g/t，浮選時(shí)間為5 min，通過變更硫酸用量來比較浮選結(jié)果，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

從圖3可以看出，隨著硫酸用量不斷增加，精礦回收率逐漸降低、精礦和尾礦中TiO2的品位逐漸提高。當(dāng)硫酸用量為1 000 g/t時(shí)，精礦綜合指標(biāo)最佳，此時(shí)TiO2的回收率為94.57%，TiO2品位為30.21%。但是精礦品位偏低，說明浮選過程中的選擇性尚待提高，有必要對抑制劑進(jìn)行研究。為此，在粗選選擇用硫酸做調(diào)整劑并確定用量定為1 000 g/t基礎(chǔ)上，考慮添加一種抑制劑來進(jìn)一步提高選礦效果。

圖2 ZF-02用量試驗(yàn)結(jié)果

圖3 硫酸用量試驗(yàn)結(jié)果

2.1.3 草酸粗選用量試驗(yàn)

鈦鐵礦浮選除常用硫酸調(diào)pH值外，還用水玻璃、草酸、羧甲基纖維素等抑制硅酸鹽礦物。通過查找文獻(xiàn)，草酸作為抑制劑效果較好，因此本試驗(yàn)選擇草酸作為抑制劑。在確定抑制劑草酸用量的試驗(yàn)中，固定粗選硫酸用量為1 000 g/t，ZF-02用量為2 500 g/t，浮選時(shí)間為5 min，通過改變草酸用量來比較浮選效果，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

從圖4可以看出，添加抑制劑草酸，提高了分選效率，有利于浮選過程。隨著草酸用量的增加，精礦TiO2品位逐漸升高，而TiO2回收率先升高后降低。在綜合考慮精礦品位、回收率后，本試驗(yàn)粗選抑制劑草酸用量定為1 000 g/t，此時(shí)TiO2的回收率為94.70%，品位為37.44%。

2.2 開路試驗(yàn)

在最優(yōu)浮選條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對礦樣進(jìn)行了浮選開路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可知，以ZF-02為捕收劑獲得了TiO2品位為47.27%，回收率為62.43%的鈦精礦。

圖4 草酸用量試驗(yàn)結(jié)果

圖5 開路試驗(yàn)流程

2.3 閉路試驗(yàn)

在開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對藥劑制度進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整并且增加了一次掃選，進(jìn)行了“一粗一掃三精”的閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表4 開路試驗(yàn)結(jié)果

圖6 閉路試驗(yàn)流程

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率/%TiO2品位/%TiO2回收率/%精礦42.6448.0889.73尾礦57.364.0910.27合計(jì)100.0022.85100.00

從表中可得，閉路的精礦TiO2品位達(dá)到了48.08%，回收率高達(dá)89.73%。而生產(chǎn)現(xiàn)場同樣是“一粗一掃三精”的工藝流程，精礦TiO2品位控制在47%左右，尾礦TiO2品位控制在6%左右，精礦平均回收率只有80%左右。與其相比，選礦指標(biāo)更加優(yōu)異。

2.4 浮選藥劑對比

2.4.1 藥劑性能對比

為了體現(xiàn)新型捕收劑ZF-02在浮選性能上的優(yōu)越性，比較了新型捕收劑ZF-02與常用鈦鐵礦捕收劑MOH的浮選性能。在條件試驗(yàn)得出的適宜工藝條件下，即使用新型捕收劑ZF-02時(shí)，浮選藥劑用量如圖6所示；使用現(xiàn)場捕收劑MOH時(shí)，粗選硫酸用量為1 500 g/t、草酸用量為800 g/t、捕收劑MOH用量為2 500 g/t，精一草酸用量為400 g/t，精二草酸用量為200 g/t，精三草酸用量為200 g/t，掃選捕收劑MOH用量為450 g/t，兩組捕收劑都經(jīng)過“一粗一掃三精”的工藝條件進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖7。

從圖中可以看出，采用捕收劑ZF-02的浮選指標(biāo)為精礦TiO2品位為48.08%、尾礦TiO2品位為4.09%、回收率為89.73%。與常用的鈦鐵礦捕收劑MOH相比，精礦品位提高了0.76%，尾礦降低了1.18%，回收率提高了5.12%。新型鈦鐵礦捕收劑ZF-02對應(yīng)的浮選指標(biāo)無論是精礦的品位、尾礦的品位還是回收率都優(yōu)于現(xiàn)場的藥劑MOH，因此可以得出ZF-02在性能上優(yōu)于MOH的結(jié)論。

2.4.2 藥劑費(fèi)用對比

使用新型捕收劑ZF-02時(shí)，總藥劑用量為硫酸1 000 g/t、草酸1 950 g/t、捕收劑ZF-02 2 950 g/t；使用現(xiàn)場捕收劑MOH時(shí)，總藥劑用量為硫酸1 500 g/t，草酸1 600 g/t，捕收劑MOH 2 950 g/t。兩種捕收劑浮選該微細(xì)粒鈦鐵礦折合每生產(chǎn)1 t精礦使用藥劑用量對比見表6，藥劑費(fèi)用對比見表7。

圖7 藥劑對比性能試驗(yàn)結(jié)果

對比項(xiàng)目藥劑名稱藥劑用量/(kg/t精礦)硫酸3.7MOH浮選草酸3.9MOH6.9硫酸2.3ZF-02浮選草酸4.6ZF-026.9

對比可知，使用的新型捕收劑ZF-02價(jià)格要比MOH便宜，合計(jì)每噸精礦的藥劑成本要比現(xiàn)場降低20%左右，且ZF-02不含芐基胂酸，無毒無害，對環(huán)境危害較小。

3 產(chǎn)品水質(zhì)分析

對用新型捕收劑ZF-02浮選的精礦水和尾礦水進(jìn)行檢測，重金屬離子如汞、鎘、鉻、鉛等都符合工業(yè)廢水排放量的標(biāo)準(zhǔn)(表8)，并且劇毒性物質(zhì)總砷含量小于0.01，只有pH值偏低，因此該新型捕收劑ZF-02是一種環(huán)保型捕收劑。

表7 藥劑費(fèi)用對比

表8 不同產(chǎn)品水質(zhì)分析結(jié)果

4 結(jié) 論

1)試樣性質(zhì)分析表明，試樣中具有工業(yè)意義的礦物主要是鈦鐵礦，其他少量含鈦礦物有鈦磁鐵礦和斜長石、普通輝石等硅酸鹽礦物。試樣中有用礦物粒度分布較細(xì)，TiO2的分布較為分散，屬難分選的微細(xì)粒級鈦鐵礦。

2)針對TiO2品位22.85%的原礦，采用研發(fā)的新型鈦鐵礦捕收劑ZF-02，經(jīng)“一粗一掃三精”的浮選閉路試驗(yàn)，可得到精礦TiO2品位48.08%、回收率89.73%的鈦精礦，尾礦TiO2品位4.09%。與常用的鈦鐵礦捕收劑MOH相比，本次試驗(yàn)研究取得的技術(shù)指標(biāo)更為優(yōu)異。

3)ZF-02是一種復(fù)配型藥劑，不僅結(jié)合了幾種藥劑來源廣泛、起泡穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，也具備了無毒無害(不含芐基胂酸)的優(yōu)勢。同時(shí)，與常用的鈦鐵礦捕收劑相比，費(fèi)用可降低20%左右，有較好的應(yīng)用前景。

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HighefficientenvironmentalprotectionflotationofthefineilmenitewithZF-02

SHU Chao1，LUO Huihua1，WANG Changliang2，DENG Wei2，HUANG Chaode1，ZHANG Zeqiang1

(1.School of Resources and Civil Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China；2.Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sicences，Chengdu 610041，China)

In order to improve the sorting index of a titanium plant in Panzhihua，a new collector ZF-02 was developed to deal with the fine ilmenite.A closed-circuit flow sheet comprising one roughing，one scavenging and three stages of cleaning，with using ZF-02 as a collector，sulfuric acid as pH value regulator and oxalic acid as a depressant，was adopted to deal with the mass fraction 22.85% of ilmente ore，resulting in an ilmenite concentrate with grade of 48.08% TiO2and recovery of 89.73%.Compared with MOH in production，ZF-02 not only has the advantages of good performance and price ratio，but also stable foam，a wide range of sources，non-toxic harmless (does not contain benzyl arsonic acid).

collector；environmental protection；ilmenite；flotation reagent

TD923.13

A

1004-4051(2017)10-0131-05

2017-05-26責(zé)任編輯趙奎濤

舒超(1993-)，男，湖北武穴人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楦∵x組合捕收劑。