鈦砂礦選礦廠尾礦中細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦浮選回收試驗(yàn)研究

湯優(yōu)優(yōu) 喻連香 陳 雄

(1.廣東省科學(xué)院資源綜合利用研究所，廣州 510650；2.稀有金屬分離與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510650；3.廣東省礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)和綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510650)

風(fēng)化型鈦砂礦資源具有易開(kāi)采的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的“弱磁—重選”聯(lián)合選礦工藝便可得到質(zhì)量較好的鈦精礦[1-2]。傳統(tǒng)鈦砂礦選廠重選作業(yè)一般采用粗放型的螺旋溜槽選礦設(shè)備，難以回收細(xì)粒級(jí)鈦礦物，造成大量鈦金屬損失在尾礦中，造成資源浪費(fèi)。根據(jù)某鈦砂礦選廠生產(chǎn)指標(biāo)，最終尾礦含TiO2為3%～4%，尾礦中鈦金屬損失達(dá)50%以上，鈦精礦鈦金屬回收率低，約為37%。如何有效回收利用細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦資源，提高風(fēng)化型鈦鐵礦資源利用率，成為鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要課題。

浮選工藝是回收細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦有效的選礦方法[3-4]。因此，本研究采用鈦鐵礦高效捕收劑FA-01對(duì)某鈦砂礦選廠尾礦進(jìn)行了細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦浮選回收試驗(yàn)，為細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦的回收利用提供借鑒。

1 礦石性質(zhì)

鈦砂礦選廠尾礦樣品取自云南某鈦砂礦選礦廠。該選礦廠采用傳統(tǒng)的“弱磁—螺旋溜槽重選”聯(lián)合選礦工藝。本研究針對(duì)該尾礦進(jìn)行詳細(xì)工藝礦物研究。

1.1 化學(xué)多元素分析

針對(duì)尾礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Multi-element analysis results of the tailings /%

1.2 礦物組成及礦物含量

尾礦的礦物組成及礦物含量見(jiàn)表2。由表2可知，尾礦中金屬礦物主要為赤(褐)鐵礦、鈦鐵礦、磁鐵礦和銳鈦礦等，脈石礦物主要為高嶺石、石英、鐵輝石、鉀長(zhǎng)石、黑云母、錳輝石、鐵尖晶石等，其中高嶺石含量高達(dá)55.68%。

表2 礦石的礦物組成及相對(duì)含量Table 2 Mineral compositions and contents of the tailings /%

1.3 礦石中鈦元素賦存狀態(tài)

尾礦中鈦元素賦存狀態(tài)見(jiàn)表3。由表3可知，鈦主要賦存于鈦鐵礦和高嶺石中，其次賦存于赤(褐)鐵礦、磁鐵礦中，其他礦物中少量分布。

表3 鈦元素的賦存狀態(tài)Table 3 The occurrence state of titanium /%

1.4 鈦鐵礦粒度分布

尾礦中鈦鐵礦的粒度分布結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，尾礦中鈦鐵礦粒度主要分布在-150+9.6 μm，平均粒度為50.20 μm，整體粒度較細(xì)。

圖1 鈦鐵礦粒度分布曲線Fig.1 The curve diagram of ilmenite particle size distribution

1.5 目的礦物解離度特征

尾礦中鈦鐵礦的解離度特征分析結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 鈦鐵礦解離度特征曲線圖Fig.2 The curve diagram of ilmenite dissolution characteristics

由圖2可知：尾礦中鈦鐵礦礦物的解離情況較差，解離度大于75%的顆粒累計(jì)占37.58%，解離度小于25%的顆粒占26.75%，尾礦中鈦鐵礦礦物多為連生體，與其他礦物連生緊密。

1.6 鈦鐵礦的嵌布特征

通過(guò)顯微鏡進(jìn)行鈦鐵礦的嵌布特征檢測(cè)，嵌布特征的顯微照片見(jiàn)圖3。顯微照片顯示，鈦鐵礦與高嶺石、赤(褐)鐵礦、黑云母等連生及包裹，解離較差。

圖3 鈦鐵礦嵌布特征Fig.3 Dissemination characteristics of ilmenite

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

根據(jù)工藝礦物學(xué)研究可知，尾礦中脈石礦物以高嶺石為主；高嶺石極易泥化，浮選過(guò)程中易黏附在礦粒表面上，降低礦?？筛⌒?，消耗大量藥劑，破壞浮選效果[5-6]；因此，本研究采用“預(yù)先拋尾—鈦鐵礦浮選”工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2.1 預(yù)先拋尾試驗(yàn)

根據(jù)鈦鐵礦與高嶺石為主的脈石礦物間的磁性差異，采用“弱磁—強(qiáng)磁”流程預(yù)先脫除該部分脈石礦物；尾礦通過(guò)攪拌后，依次進(jìn)行弱磁選和強(qiáng)磁選選別；弱磁選得到鐵精礦，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T；強(qiáng)磁選得到強(qiáng)磁精礦和強(qiáng)磁尾礦，磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0 T。預(yù)先拋尾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 預(yù)先拋尾試驗(yàn)結(jié)果Table 4 The results of tailings removal in advance /%

由表4可知，通過(guò)“弱磁—強(qiáng)磁”工藝拋尾率達(dá)到66.58%，TiO2損失率為18.71%，得到強(qiáng)磁精礦TiO2品位達(dá)到10.95%、回收率為74.35%，主要為鈦鐵礦、赤(褐)鐵礦以及含鐵脈石。

2.2 鈦粗精礦的浮選條件試驗(yàn)

根據(jù)解離度特征分析，鈦鐵礦的解離情況較差，連生體居多，部分被包裹。本次試驗(yàn)對(duì)強(qiáng)磁精礦進(jìn)行磨礦，磨細(xì)至-74 μm占80%后，采用浮選工藝回收細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦；鈦鐵礦捕收劑采用自主研發(fā)的高效捕收劑FA-01。

2.2.1 礦漿pH值條件試驗(yàn)

本次試驗(yàn)考查了酸性礦漿和堿性礦漿體系對(duì)強(qiáng)磁精礦中鈦鐵礦的浮選效果[7-10]，采用硫酸和NaOH作為調(diào)整劑，進(jìn)行了礦漿pH值條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖4 礦漿pH值條件試驗(yàn)流程Fig.4 The flowsheet of pulp pH condition test

圖5 礦漿pH值條件試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 The results of pulp pH condition test

由圖5可知，在酸性礦漿體系下，F(xiàn)A-01藥劑(脂肪酸類捕收劑)對(duì)鈦鐵礦和赤(褐)鐵礦礦物均具有較強(qiáng)捕收能力，選擇性差；在堿性條件下，鈦粗精礦品位大幅度提高，選擇性增強(qiáng)，對(duì)赤(褐)鐵礦物捕收性能降低，使鈦鐵礦和赤(褐)鐵礦礦物有效分離；但隨著堿性pH值增加，TiO2回收率呈下降趨勢(shì)，當(dāng)pH值超過(guò)9.5時(shí)，TiO2回收率下降明顯。考慮鈦鐵礦和赤(褐)鐵礦能有效分離，本次試驗(yàn)適宜礦漿pH值為8.0。

2.2.2 捕收劑用量試驗(yàn)

通過(guò)NaOH調(diào)漿至弱堿性，pH值為8.0，進(jìn)行了FA-01捕收劑用量試驗(yàn)，掃選作業(yè)捕收劑添加量為粗選用量的一半，試驗(yàn)流程同圖4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 The results of collector dosage test

由圖6表明，隨著FA-01捕收劑用量增加，鈦粗精礦TiO2回收率隨著增加，TiO2品位呈下降趨勢(shì)；當(dāng)FA-01捕收劑粗選用量超過(guò)500 g/t時(shí)，精礦TiO2回收率增加幅度不明顯。本次試驗(yàn)選取FA-01捕收劑用量為粗選500 g/t、掃選250 g/t。

2.2.3 精選開(kāi)路試驗(yàn)

在上述條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取較優(yōu)的藥劑條件，采用一次粗選一次掃選兩次精選流程進(jìn)行了精選開(kāi)路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖7，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖7 精選開(kāi)路試驗(yàn)流程Fig.7 The flowsheet of open circuit test

表5 精選開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果Table 5 The results of open circuit test /%

由表5結(jié)果表明，精選開(kāi)路可以得到鈦精礦TiO2品位44.10%、作業(yè)回收率為57.18%。

2.3 全流程閉路試驗(yàn)

全流程閉路試驗(yàn)是在條件試驗(yàn)所確定的最佳工藝參數(shù)前提下，利用實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)的單元試驗(yàn)?zāi)M生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，考查中礦返回對(duì)浮選指標(biāo)的影響。本次試驗(yàn)采用“弱磁—強(qiáng)磁”工藝對(duì)鈦砂礦選廠尾礦進(jìn)行預(yù)先拋尾后，強(qiáng)磁精礦磨細(xì)后通過(guò)浮選工藝回收細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦，浮選中礦順序返回，全流程閉路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖8，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

圖8 全流程閉路試驗(yàn)流程Fig.8 The flowsheet of closed circuit test

由表6結(jié)果表明：采用“弱磁—強(qiáng)磁”工藝預(yù)先拋尾，拋尾率達(dá)到66.58%，TiO2損失率為18.71%，強(qiáng)磁精礦磨礦到-74 μm占80%后，在堿性礦漿體系下，采用FA-01捕收劑浮選回收細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦，通過(guò)浮選工藝流程可得到鈦精礦TiO2品位43.28%、回收率為54.63%。

表6 全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 6 The results of closed circuit test /%

3 結(jié)論

1)鈦砂礦選廠尾礦中金屬礦物主要為赤(褐)鐵礦12.45%、鈦鐵礦3.46%、磁鐵礦和銳鈦礦等，脈石礦物主要為高嶺石、石英、鐵輝石、鉀長(zhǎng)石、黑云母等，其中高嶺石含量高達(dá)55.68%；尾礦中鈦鐵礦粒級(jí)較細(xì)，平均粒度為50.20 μm，其解離情況較差，多為連生體，與其他礦物連生緊密。

2)選廠尾礦采用“弱磁—強(qiáng)磁”工藝進(jìn)行預(yù)先拋尾，有效去除影響浮選效果的高嶺石等細(xì)泥礦物，為后續(xù)浮選回收細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦提供有利條件。

3)拋尾后強(qiáng)磁精礦磨礦到-74 μm占80%，在弱堿性礦漿體系下，采用FA-01捕收劑浮選回收細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦，通過(guò)一次粗選一次掃選兩次精選的浮選工藝流程可得到鈦精礦TiO2品位43.28%、回收率為54.63%。該浮選工藝流程簡(jiǎn)單、藥劑種類少、藥劑成本低。