從尾礦中回收鈦鐵礦的試驗(yàn)研究①

劉能云，陳 超，張?jiān)?，張少?/p>

（中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都610041）

四川攀枝花地區(qū)是我國最大的釩鈦磁鐵礦基地［1］。目前釩鈦磁鐵礦選礦主要采用磁-浮聯(lián)合工藝，由于受限于技術(shù)裝備，在強(qiáng)磁預(yù)富集作業(yè)和浮選分離作業(yè)中，部分鈦鐵礦不可避免地進(jìn)入尾礦庫損失［2］。目前攀枝花地區(qū)釩鈦磁鐵礦開發(fā)利用產(chǎn)生的尾礦中還含有相當(dāng)部分鈦鐵礦，綜合回收利用這部分鈦鐵礦，對充分利用我國鈦資源、提高我國鈦資源保有儲量具有重要意義。

1 試樣性質(zhì)

試樣為攀枝花地區(qū)某選礦廠尾礦（以下簡稱原礦）。原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，物相分析結(jié)果見表2。原礦TFe 含量10.38%，TiO2含量10.28%；鈦主要賦存于鈦鐵礦中，鈦鐵礦是選礦回收鈦的主要目的礦物。

表1 原礦化學(xué)成分分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

表2 原礦鈦物相分析結(jié)果

2 選礦試驗(yàn)及結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)性質(zhì)，擬采用磁-浮聯(lián)合工藝回收鐵和鈦。試驗(yàn)原則工藝流程見圖1。

圖1 尾礦庫尾礦磁選-浮選試驗(yàn)原則流程

2.1 磁選試驗(yàn)

2.1.1 弱磁選鐵試驗(yàn)

按照圖1 所示流程，進(jìn)行了弱磁選鐵磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)，結(jié)果見圖2。由圖2 可以看出，隨著弱磁選磁場強(qiáng)度增加，鐵精礦TFe 品位先上升后下降，鐵回收率則在小范圍內(nèi)波動。綜合考慮，弱磁選鐵磁場強(qiáng)度以0.14 T 為宜。

圖2 弱磁選鐵試驗(yàn)結(jié)果

2.1.2 強(qiáng)磁預(yù)富集鈦試驗(yàn)

按照圖1 所示流程，進(jìn)行了強(qiáng)磁粗選磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)，結(jié)果見圖3。從圖3 可以看出，隨著強(qiáng)磁粗選磁場強(qiáng)度增加，TiO2品位呈持續(xù)下降趨勢，回收率持續(xù)上升。綜合考慮，強(qiáng)磁粗選磁場強(qiáng)度選擇1.0 T 為宜。

圖3 強(qiáng)磁粗選試驗(yàn)結(jié)果

由于強(qiáng)磁粗精礦品位較低，因此增加一次精選，精選磁場強(qiáng)度為0.8 T 時，可獲得TiO2品位15.63%、回收率79.69%的強(qiáng)磁鈦粗精礦，作為鈦鐵礦浮選原料。

2.2 浮選試驗(yàn)

2.2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

按照圖1 所示流程，在抑制劑硫酸用量4 kg／t、捕收劑EMTF 用量4 kg／t 條件下，進(jìn)行了強(qiáng)磁鈦粗精礦浮選磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，結(jié)果見圖4。由圖4 可知，隨著磨礦細(xì)度從－0.074 mm 粒級占65%左右開始增加，鈦精礦TiO2品位先降后升，但變化不大，回收率緩慢增加后又下降，當(dāng)－0.074 mm 粒級含量超過82%后，回收率下降幅度較大，因此確定磨礦細(xì)度以－0.074 mm 粒級占73%左右為宜。

圖4 強(qiáng)磁鈦粗精礦浮選磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 捕收劑種類及用量試驗(yàn)

僅使用抑制劑硫酸，用量為4 kg／t 時，進(jìn)行了捕收劑種類對比試驗(yàn)，捕收劑用量均為4 kg／t，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果

從表3 可以看出，EMTF 對該尾礦具有較好的捕收效果，MOS［3］、MOH［4］和羥肟酸都是鈦鐵礦的高效捕收劑，但對該尾礦捕收效果不太好。

EMTF 捕收劑為3 組分有機(jī)物反應(yīng)合成，分子結(jié)構(gòu)中含有—COOH、—CSOH、酚羥基及N 原子，相鄰的—COOH 和—CSOH 與鈦鐵礦表面金屬離子形成多元螯合環(huán)，同時—CSOH 結(jié)構(gòu)中S 羰基中的孤對電子也與鈦鐵礦表面亞鐵離子鍵合［5］。常規(guī)捕收劑對鈦鐵礦回收效果不好的原因主要是由于試驗(yàn)所用試樣為尾礦庫中尾礦，其中的鈦鐵礦礦物為前期選礦未能有效回收的鈦鐵礦，加之長時間堆存和前期浮選殘留藥劑對尾礦中鈦鐵礦可浮性有一定影響，浮選前還需根據(jù)實(shí)際情況經(jīng)過脫藥處理工序［6］。

確定以EMTF 為浮選捕收劑的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了EMTF 用量試驗(yàn)，結(jié)果如圖5 所示。從圖5 可以看出，捕收劑EMTF 用量增加，浮選鈦精礦TiO2品位逐漸降低，回收率呈上升趨勢；當(dāng)EMTF 用量超過4 kg／t 后，粗精礦TiO2品位和回收率都趨于穩(wěn)定。綜合考慮，粗選EMTF 用量以4 kg／t 為宜，此時粗精礦TiO2品位為27.87%，回收率為85.64%。

圖5 粗選EMTF 用量試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 粗選抑制劑種類及用量試驗(yàn)

水玻璃、草酸、氟硅酸鈉及水玻璃與草酸的組合物都是鈦鐵礦浮選常用的抑制劑［7－9］。固定粗選EMTF用量4 kg／t，進(jìn)行了粗選抑制劑種類篩選試驗(yàn)，結(jié)果見表4。表4 結(jié)果表明，水玻璃、草酸、氟硅酸鈉及水玻璃與草酸組合抑制劑對鈦鐵礦的上浮都有一定的抑制作用，不同抑制劑對鈦鐵礦上浮抑制作用強(qiáng)弱程度順序?yàn)椋翰菟幔ＡВ舅ＡВ静菟幔痉杷徕c＞H2SO4＞EMY，這與目前實(shí)際生產(chǎn)多為單獨(dú)使用硫酸作為抑制劑結(jié)論是一致的［2］。抑制劑EMY 比單用硫酸效果要好。EMY 為大分子烯基芳香族磺酸鹽聚合物，磺酸根與脈石礦物表面的Ca2＋、Mg2＋作用后在脈石礦物表面形成帶負(fù)電荷的致密水化膜，通過靜電斥力作用防止酸性礦漿中礦物顆粒因捕收劑而凝聚形成較大粒徑聚團(tuán)，減少了浮選礦漿體系的雜凝現(xiàn)象，防止較大聚團(tuán)中包裹夾雜的微細(xì)粒級鈦鐵礦隨聚團(tuán)下沉，有利于細(xì)粒級鈦鐵礦的回收，同時也有利于精選作業(yè)消除脈石礦物與鈦鐵礦的相互雜凝，提高鈦鐵礦和脈石礦物浮選分離的選擇性。

表4 粗選抑制劑種類試驗(yàn)結(jié)果

進(jìn)行了粗選抑制劑EMY 用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖6。從圖6 可見，EMY 用量增加，粗精礦TiO2品位逐漸增加，回收率逐漸下降；EMY 用量增加到200 g／t 后，繼續(xù)增加用量意義不大，因此確定粗選EMY 用量以200 g／t為宜，此時粗精礦TiO2品位為27.13%，TiO2回收率為88.17%。

圖6 粗選抑制劑EMY 用量試驗(yàn)結(jié)果

2.2.4 浮選閉路試驗(yàn)

在開路綜合條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了浮選閉路試驗(yàn)，結(jié)果見表5，閉路流程見圖7。經(jīng)一次粗選、一次掃選，四次精選，中礦循序返回，最終獲得了TiO2品位45.97%、對強(qiáng)磁鈦粗精礦回收率76.32%的鈦精礦。

表5 強(qiáng)磁鈦粗精礦浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果

圖7 尾礦庫尾礦磁選-浮選閉路試驗(yàn)流程

3 結(jié) 論

攀西某鈦鐵礦選礦廠尾礦庫尾礦TiO2和TFe 品位分別為10.28%和10.38%，采用弱磁選鈦-強(qiáng)磁預(yù)富集鈦-浮選選鈦工藝回收鐵和鈦，弱磁選鐵可獲得TFe品位57.50%、回收率22.19%的鐵精礦，弱磁選尾礦通過強(qiáng)磁選預(yù)富集得到TiO2品位15.63%、回收率79.69%的強(qiáng)磁鈦粗精礦；采用捕收劑EMTF 和脈石抑制劑EMY，強(qiáng)磁鈦粗精礦經(jīng)一次粗選、一次掃選、四次精選浮選閉路試驗(yàn)，可獲得TiO2品位45.97%、對強(qiáng)磁鈦粗精礦回收率76.32%、對尾礦庫尾礦回收率60.82%的鈦精礦。