國外某海濱砂礦選礦工藝流程研究

江共養(yǎng)

(中鋼設(shè)備有限公司)

隨著鐵礦石資源開發(fā)的逐步擴(kuò)展，海濱含鐵砂礦逐漸受到研究單位和企業(yè)的重視[1]。海濱砂礦已成為礦產(chǎn)資源的重要組成部分，特別是擁有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的海濱砂礦，愈來愈受到各國的青睞，其通常包含有鈦鐵礦、金紅石、磁鐵礦、鈦磁鐵礦等金屬礦物，含錫石的有色礦物，含鋯石、獨(dú)居石、磷釔、鉭鈮的稀有礦物以及金、鉑的貴金屬礦物。國外某海濱砂礦主要含有鈦鐵礦、鋯石、金紅石，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但其礦物種類較多，目的礦物分散，難于實(shí)現(xiàn)有效的集中選別，為了實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大化，使有用礦物充分有效地分類富集，需從礦物物理化學(xué)性質(zhì)的差異入手，采取不同的選別工藝，以實(shí)現(xiàn)高效分選的目的。

1 原礦性質(zhì)

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 %

國外某礦為海濱砂礦，礦物顆粒已基本單體解離，且有一定的磨圓,礦物構(gòu)造已破壞殆盡，礦物顆粒內(nèi)部殘留的結(jié)構(gòu)有格子狀結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)[2]。通過MLA礦物自動定量檢測分析，該礦砂中主要含鈦礦物為鈦鐵礦、金紅石、白鈦石、鈦磁鐵礦和榍石；含鋯礦物為鋯石；其他金屬氧化礦物有鈦磁鐵礦、赤鐵礦和微量鉭鈮鐵礦；脈石礦物主要為方解石和石英，其次是長石、綠簾石、角閃石、云母、白云石、石榴石、輝石、綠泥石等。主要礦物的物理化學(xué)性質(zhì)特點(diǎn)：①礦砂中的磁鐵礦石基本氧化蝕變成赤鐵礦；②金紅石具有導(dǎo)電性和一定的磁性，易進(jìn)入到鈦鐵精礦中；③鋯石中鉿含量較高，達(dá)到了鋯精礦中鉿綜合回收的品位要求，鋯石中含有少量的鐵，但不含稀土。

該礦主要礦物賦存狀態(tài)的特點(diǎn)：

(1)鈦的賦存狀態(tài)。原砂中鈦鐵礦中鈦占原砂總鈦的41.31%左右，金紅石中鈦占原砂總鈦的12.97%，白鈦石中鈦占原砂總鈦量的10.56%，硅酸鹽礦物-榍石中的鈦占原砂總鈦的10.14%，以分散方式存在于磁鐵礦中的鈦占原砂總鈦的1.70%，以分散方式存在于赤鐵礦中鈦占原砂總鈦的12.06%，以微細(xì)包裹體存在于輝石、石英等脈石礦物中的鈦占原砂總鈦的11.26%。

(2)鋯的賦存狀態(tài)。原砂中以鋯石礦物形式存在的鋯占原礦總鋯的89.60%，以微細(xì)包裹體存在于輝石、石英、長石等脈石礦物中的鋯占原礦總鋯的10.40%。從該砂礦中選鋯，理論回收率約90%。

鈦鐵礦物磁性分析特點(diǎn)：該礦中大多數(shù)赤鐵礦為磁鐵礦氧化蝕變轉(zhuǎn)化而成，因而這些赤鐵礦中保留一定量的磁鐵礦殘余體而具有較強(qiáng)的磁性，并且其磁性強(qiáng)弱視磁鐵礦的殘余量變化而變化，導(dǎo)致在192～344 kA/m磁場強(qiáng)度本屬鈦鐵礦的富集區(qū)間內(nèi)大量赤鐵礦同時(shí)進(jìn)入，造成鈦鐵礦與赤鐵礦兩者磁性區(qū)間重疊，無法磁選分離。金紅石分布范圍較廣，有40%的金紅石分布于各磁性產(chǎn)品中，與鈦鐵礦、赤鐵礦磁性區(qū)間重疊，難以用磁選方法分離。

2 選礦工藝流程的分析和研究

2.1 預(yù)拋尾工藝流程研究

礦物篩析粒度分布見表2。

表2 原礦主要礦物粒度分布

由表2可知，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的有用礦物主要分布在0.04～0.10 mm，粒度分布相對較窄，而且有用礦物鈦鐵礦、赤鐵礦、金紅石、鋯石等屬于重礦物，輝石、角閃石、石榴石等中等密度而具弱磁性的礦物約占10%，方解石、石英、長石等輕礦物產(chǎn)率約占70%，這些礦物密度小，無磁性，易于采用重選進(jìn)行預(yù)拋尾,考慮到原礦中Zr(Hf)O2和TiO2在實(shí)際采礦后的品位會偏低，因此增加1次螺旋精選來提高重選粗精礦的品位。試驗(yàn)預(yù)選拋尾流程和優(yōu)化后預(yù)選拋尾流程見圖1、圖2。

2.2 多段磁選鈦鐵礦流程研究

在采用WCF-3電磁分選儀對重礦物產(chǎn)品進(jìn)行精細(xì)的磁性分析，并在顯微鏡下進(jìn)行礦物定量分析檢測，80 kA/m磁場強(qiáng)度產(chǎn)品中主要礦物為磁鐵礦和赤鐵礦；192～344 kA/m磁場強(qiáng)度產(chǎn)品中主要為赤鐵礦和鈦鐵礦及綠簾石、角閃石等脈石礦物；440～520 kA/m磁場強(qiáng)度產(chǎn)品中主要為正常赤鐵礦和綠簾石、角閃石、石榴石等。鐵鈦礦物磁性分析結(jié)果見表3。

圖1 試驗(yàn)預(yù)選拋尾流程

圖2 優(yōu)化后預(yù)選拋尾流程

表3 鐵鈦礦物磁性分析結(jié)果

由表3可知，弱磁的礦物產(chǎn)率較低，僅為2.92%，中強(qiáng)磁的礦物產(chǎn)率各占48.82%和33.35%，強(qiáng)磁尾礦產(chǎn)率為14.91%。

全流程試驗(yàn)中采用了一次弱磁(80 kA/m)分選得鈦磁鐵礦，弱磁尾礦進(jìn)行兩次中磁(400 kA/m)分選得鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，中磁尾礦經(jīng)搖床分選后進(jìn)行強(qiáng)磁(640 kA/m)分選得鈦鐵礦和高鈦礦物。磁選試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 磁選試驗(yàn)結(jié)果 %

從磁性分析和全流程試驗(yàn)結(jié)果可以看出，弱磁分選的效果不明顯，可不考慮弱磁選工藝，直接采用兩段中磁和一段強(qiáng)磁分選得鈦磁鐵礦和鈦鐵礦精礦。試驗(yàn)多段磁選鈦鐵礦物的流程和優(yōu)化的多段磁選鈦鐵礦物流程見圖3、圖4。

圖3 試驗(yàn)多段磁選鈦鐵礦物流程

圖4 優(yōu)化多段磁選鈦鐵礦物流程

2.3 焙燒鈦鐵精礦

由于該礦中大多數(shù)赤鐵礦為磁鐵礦氧化蝕變轉(zhuǎn)化而成，因而這些赤鐵礦中保留一定量的磁鐵礦殘余體而具較強(qiáng)的磁性，造成鈦鐵礦與赤鐵礦兩者磁性區(qū)間重疊，無法磁選分離，而此次試驗(yàn)鈦鐵礦1的品質(zhì)仍不合格，主要原因是鈦磁鐵礦、赤鐵礦及綠簾石含量太高，重選、磁選均很難分離，為了進(jìn)一步提高鈦鐵精礦的品位，增加了焙燒工藝，將赤鐵礦氧化成為強(qiáng)磁性礦物，采用弱磁選分離為鐵精礦和鈦鐵精礦。通過焙燒提高鈦鐵粗精礦中鐵礦物的磁性，增大鐵、鈦礦物的磁性差異，使鈦礦物與鐵礦物分離[3]。焙燒試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可知，經(jīng)還原焙燒得到的鈦鐵礦品位僅為45.52%，鐵精礦品位也偏低。鑒于還原焙燒試驗(yàn)效果不佳，并考慮到項(xiàng)目所在國煤資源缺乏，因此不考慮還原焙燒工藝。

表5 焙燒磁選試驗(yàn)結(jié)果 %

2.4 重磁電聯(lián)合工藝選鋯石和金紅石工藝研究

金紅石含鐵、鈣、鉀、鋁、硅及鈮等雜質(zhì)，有少量含磁鐵礦或云母包裹體，這部分金紅石具有一定的磁性，較易混入鈦鐵金礦中，而鋯石也存在程度不同的鐵染現(xiàn)象，普遍含有少量的鐵。由于金紅石為導(dǎo)電礦物，而鋯英石為非導(dǎo)電礦物，因此二者采用電選分離[2]。為了提高金紅石和鋯石的品位，首先采用強(qiáng)磁選分選具有弱磁性的金紅石和鋯石，然后在對強(qiáng)磁產(chǎn)品進(jìn)行干式磁選和電選，對強(qiáng)磁尾礦進(jìn)行搖床分選和電選，產(chǎn)出最終的鋯石和金紅石產(chǎn)品。試驗(yàn)重磁電聯(lián)合工藝選鋯石和金紅石工藝流程和優(yōu)化的重磁電聯(lián)合工藝選鋯石和金紅石工藝流程見圖5、圖6。

圖5 試驗(yàn)重磁電聯(lián)合工藝選鋯石和金紅石工藝流程

3 結(jié) 語

國外某海濱砂礦在海濱砂礦中具有一定的代表性，有用礦物較多且分散，可選性差異較大，該礦在選礦試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程投資、生產(chǎn)成本、可靠性及指標(biāo)，對流程進(jìn)行了修改和優(yōu)化，擬定了預(yù)選篩分(對其雜質(zhì))，重選得混合精礦，磁選+重選分別得鈦磁鐵礦、鈦鐵礦與鋯石、金紅石混合粗精礦兩類中礦，后者采用濕式、干式磁選、重選、電選聯(lián)合流程得不同產(chǎn)品，其工藝流程雖復(fù)雜，但技術(shù)路線脈絡(luò)清楚，多種選礦方法組合合理，生產(chǎn)實(shí)施難度不大，產(chǎn)品方案體現(xiàn)了共伴生元素較充分的綜合回收，涵蓋脫泥重選、磁選、電選等多種選礦方式，磁選包括強(qiáng)磁、中磁和弱磁，濕式磁選和干式磁選，重選包括螺旋溜槽與搖床不同的選別工藝，此研究可供類似海濱砂礦擬定工藝流程試驗(yàn)和可行性研究參考。

圖6 優(yōu)化重磁電聯(lián)合工藝選鋯石和金紅石工藝流程