攀枝花低品位釩鐵磁鐵礦鈦組合捕收劑研究

王錄鋒 ,張高慶

（攀枝花學(xué)院釩鈦學(xué)院，四川 攀枝花 617000）

攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦資源儲(chǔ)量巨大，分布集中，主要分布在攀枝花、白馬、紅格和太和。已探明的礦區(qū)共16處，其中大型8處、中型6處、小型2處。據(jù)最新已查明的釩鈦磁鐵礦礦石儲(chǔ)量為94.18×108 t。其中鈦資源儲(chǔ)量5.4億t，居世界第一[1]。

攀枝花在釩鈦磁鐵礦資源綜合利用已取得了重大成就。五十多年的開(kāi)發(fā)綜合利用，鈦資源利用率相對(duì)偏低[2-3]。近年來(lái)是國(guó)內(nèi)外對(duì)鈦后端產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)日益民用化，急需提高鈦資源的回收率。攀西三大主要礦區(qū)丟棄大量的低品位的釩鈦磁鐵礦，少部分被小型企業(yè)通過(guò)磁選重選聯(lián)合回收少部分的鈦和鐵，其大部分當(dāng)尾礦丟棄[4-5]。鈦捕收劑研發(fā)水平是主要的瓶頸[6-7]，發(fā)展歷程由單一到組合鈦捕收劑，高到低價(jià)格，污染重及氣味大到綠色環(huán)保，今后的發(fā)展方向組合鈦捕收劑適應(yīng)性更強(qiáng)。故本研究重點(diǎn)是綠色環(huán)保、低價(jià)和低品位雜釩鈦磁鐵礦選鈦捕收劑。

1 試驗(yàn)方法和過(guò)程

1.1 原礦礦物分析

原礦為攀枝花蘭尖礦，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行SEM和化學(xué)成分檢測(cè)分析其主要有用礦物為鈦鐵礦和鈦磁鐵礦，脈石礦物主要是橄欖石和輝石。

原礦的化學(xué)檢測(cè)成分見(jiàn)表1，礦樣SEM和XRD分析結(jié)果見(jiàn)圖1、2。

表1 礦樣化學(xué)成分/%Table 1 Chemical components of crude samples

圖1 原礦顯微結(jié)構(gòu)Fig .1 Microstructure of crude samples

圖2 原礦XRD圖譜Fig .2 XRD pattern of crude samples

圖1 分別為1000倍和500倍下SEM結(jié)果，鈦鐵礦及鈦磁鐵礦以單礦物零星分布為主，連生體礦物多為包裹及侵染嵌布在硅酸鹽基體上。由圖2可知，該原礦中主要礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦，主要脈石礦物為鈦輝石、綠泥石和長(zhǎng)石。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

為使低品位鈦鐵礦礦物充分解離并達(dá)到合適的選別粒度，磨礦細(xì)度為-0.075 mm 80%。結(jié)合攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦選鈦工藝[8]，預(yù)先除鐵、強(qiáng)磁富集鈦鐵礦和浮選脫硫，對(duì)后續(xù)的浮選鈦?zhàn)鳂I(yè)較為有利。故先弱-強(qiáng)磁選結(jié)果見(jiàn)表2、3。

表2 弱磁選試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Test results of low-intensity magnetic separation

表3 強(qiáng)磁試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Test results of high-intensity magnetic separation

為研究組合捕收劑，浮選的采用單因素試驗(yàn)，條件試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3。

圖3 選鈦條件試驗(yàn)流程Fig.3 Test process for titanium flotation condition

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 選鈦捕收劑MOH用量試驗(yàn)

選鈦捕收劑MOH用量條件試驗(yàn)獲得的鈦精礦中TiO2品位和回收率趨勢(shì)見(jiàn)圖4。

圖4 MOH用量試驗(yàn)結(jié)果Fig .4 Test results of MOH dosage

在pH值=5條件下，可知隨著MOH用量的增加鈦精礦品位逐漸增加，但用量超過(guò)2000 g/t后品位開(kāi)始下降；回收率先增加后逐漸趨于平穩(wěn)。綜合捕收能力和選擇性，認(rèn)為MOH較適用量為2000 g/t，在此條件下可獲得TiO2品位19.02%和回收率63.26%的鈦精礦。

一個(gè)流域可能涉及多個(gè)行政區(qū)，同樣，一個(gè)行政區(qū)也可能涉及多個(gè)流域。當(dāng)某個(gè)行政區(qū)涉及多個(gè)流域時(shí)，作為該行政區(qū)整體的限制“入河污染物總量”等于各流域的分配限額之和。一般認(rèn)為，行政區(qū)的“水污染物排放總量”不等于其“入河污染物總量”，兩者關(guān)系式如下：

2.2 MOH與水楊羥肟酸組合

固定組合藥劑總用量為2000 g/t，pH=5。組合藥劑組成比例對(duì)鈦礦物可浮性的影響見(jiàn)圖5。

圖5 MOH與水楊羥肟酸組合試驗(yàn)結(jié)果Fig .5 Results of MOH and salicylate acid combination test

結(jié)果表明，隨著組合藥劑中水楊羥肟酸含量的增加，鈦精礦品位的波動(dòng)較大，當(dāng)比例小于60%時(shí)，隨比例的增加TiO2的品位逐漸降低，比例大于60%后，TiO2品位開(kāi)始上升；TiO2回收率較穩(wěn)定，在65%上下波動(dòng)。綜合捕收能力和選擇性，MOH與水楊羥肟酸的比例為1:4時(shí)選別效果相對(duì)較好，可獲得TiO2品位19.2%和回收率69.28%的鈦精礦。

2.3 MOH與煤油組合

MOH與煤油組合浮選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 MOH與煤油組合試驗(yàn)結(jié)果Fig .6 Results of MOH and kerosene combination test

在pH值=5條件下，隨著煤油在組合藥劑中含量的增加，TiO2的品位和回收率先增加后減少。綜合捕收性能和選擇性認(rèn)為，MOH與煤油的比例為3:2時(shí)選別效果相對(duì)較好，可獲得TiO2的品位19.1%，回收率73.91%的鈦精礦。

2.4 MOH與油酸鈉組合

pH值=5條件下，MOH與油酸鈉組合浮選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7 MOH與油酸鈉組合試驗(yàn)結(jié)果Fig .7 Results of MOH and sodium oleate combination test

油酸鈉在組合捕收劑中含量小于40%時(shí)，鈦精礦品位下降較明顯，回收率趨于平穩(wěn)，隨油酸鈉在組合捕收劑中的增加，鈦精礦的品位與回收率同時(shí)增加，當(dāng)油酸鈉含量超過(guò)60%時(shí)品位增加不明顯。綜合捕收性能和選擇性認(rèn)為MOH與油酸鈉的比例為1:4時(shí)選別效果相對(duì)較好，可獲得TiO2的品位16.23%，回收率74.85%的鈦精礦。

2.5 MOH與氧化石蠟皂組合

pH=5條件下，MOH與氧化石蠟皂組合浮選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 MOH與氧化石鈉皂組合試驗(yàn)結(jié)果Fig. 8 Results of MOH and sodium oxide soap combination test

隨著氧化石鈉皂在組合藥劑中含量的增加鈦精礦品位先增加后減少，回收率的先增加后趨于平穩(wěn)，綜合捕收性能和選擇性認(rèn)為MOH與氧化石蠟皂的比例為2:3時(shí)選別效果相對(duì)較好，可獲得TiO2的品位14.53%，回收率60.49%的鈦精礦。

2.6 LT用量試驗(yàn)

圖9 LT用量試驗(yàn)結(jié)果Fig .9 Test results of LT dosage

隨著LT用量的增加鈦精礦品位逐漸減少，回收率先增加后逐漸趨于平穩(wěn)，綜合捕收性能和選擇性認(rèn)為L(zhǎng)T最適用量為1800 g/t，獲得TiO2的品位20.02%，回收率70.91%的鈦精礦。

2.7 pH值試驗(yàn)

鈦捕收劑其捕收性發(fā)揮最大化對(duì)pH值有特定要求[9]，對(duì)LT組合捕收劑進(jìn)行了硫酸用量試驗(yàn)，見(jiàn)圖10。

圖10 pH用量試驗(yàn)結(jié)果Fig. 10 Test results of pH dosage

從圖10可知，pH值從4.0至6.0時(shí)鈦精礦TiO2品位增加，回收率也增加。當(dāng)pH值上升到6.0，隨著pH值升高，精礦品位顯著下降，回收率變化不明顯。確定較佳pH值為5.5左右，對(duì)應(yīng)的硫酸用量為1200 g/t。

2.8 開(kāi)路試驗(yàn)

在確定各藥劑較佳條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了開(kāi)路試驗(yàn)，流程見(jiàn)圖11，結(jié)果見(jiàn)表4。

表 4 開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results of open- circuit flotation

圖11 開(kāi)路試驗(yàn)流程Fig .11 Test process of open circuit flotation

表4結(jié)果表明，通過(guò)圖11預(yù)先脫硫一粗五精的開(kāi)路流程可以得到TiO2品位為44.12%，產(chǎn)率為7.17%，回收率為22.23%的鈦精礦產(chǎn)品。

2.9 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開(kāi)路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)先脫硫一粗五精兩掃閉路試驗(yàn)工藝流程研究，流程見(jiàn)圖12，結(jié)果見(jiàn)表5。

圖12 閉路試驗(yàn)流程Fig .12 Test process of the closed-circuit flotation

表5 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of closed-circuit flotation test

閉路試驗(yàn)可獲得TiO2品位40.35%、回收率85.13%的鈦精礦，LT組合捕收劑效果較好。

3 結(jié) 論

（1）鑒于該釩鈦磁鐵礦品位低，脈石礦物主要為橄欖石和輝石含量高，鈦鐵礦嵌布粒度較細(xì)，磨礦細(xì)度-0.075 mm 80%；弱磁除鐵強(qiáng)磁富集鈦和浮選工藝取得較好指標(biāo)。

（2）MOH與煤油、水楊羥肟酸均正協(xié)同效應(yīng)，油酸鈉、氧化石蠟皂與MOH組合所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)不明顯。水楊羥肟酸、油酸鈉、氧化石蠟皂均與MOH相容性差，而煤油相容性較好；新型組合捕收劑LT按配比3:2為MOH與煤油。

（3）弱磁除鐵及強(qiáng)磁富集后得到了TiO2品位為15.29%的入浮物料，在礦漿濃度25%，水玻璃用量1400 g/t，黃藥用量100 g/t硫酸用量1200 g/t，捕收劑LT用量1800 g/t的條件下，經(jīng)過(guò)浮選脫硫，一粗五精的閉路流程后可獲得TiO2品位40.35%、回收率85.13%的鈦精礦。故LT組合捕收劑應(yīng)用于攀西低品位釩鈦磁鐵礦選鈦可達(dá)到較理想結(jié)果。