劉琴
(四川省有色科技集團有限責任公司,四川成都 610037)
鈦是地殼中存儲量非常豐富的元素之一,結(jié)合美國地質(zhì)調(diào)查信息顯示,世界各國鈦礦存儲量累計總共32.4億噸(按Ti02計),含量僅次于鋁、鐵、鎂,位居第四,主要分布在澳大利亞、巴西、印度等。鈦礦物形式多樣,鈦含量大于1%的礦物就有140余種,但大部分沒有工業(yè)利用價值。已被廣泛開采利用的是金紅石[1](Ti02含量為90%~100%)和鈦鐵礦石(Ti02含量根據(jù)礦石性質(zhì)而有所差異,一般在50%左右)。
我國鈦礦物產(chǎn)富足,分布在全國二十多個省區(qū),除了原生礦和砂礦,還有釩鈦磁鐵礦和鈦鐵礦,占總儲量的98%,金紅石占2%[2]。根據(jù)全國礦資源信息統(tǒng)計,已經(jīng)確定的存儲量為4.8億噸(按Ti02計),大約占世界存儲量的1/4,僅四川攀枝花釩鈦鐵礦區(qū),鈦儲量就占到了全國的90%以上。
鈦是現(xiàn)代工業(yè)之母,由于其特殊的物化性質(zhì),被廣泛應用于航天航空、化工、航海、核電及日常生活等領域[3]。鈦精礦主要用于鈦白工業(yè),作為海綿鈦的生產(chǎn)原料,還是電焊條的藥皮原料等。
選鈦鐵礦的方法有電選、重選、磁選和浮選等。
1.1.1 電選法
電選法主要應用在鈦鐵礦精選中,粗精礦中含有輝石、石英等非導電性礦物的時候,可以用電選的方法進行分離。電選法主要用于鈦精礦生產(chǎn)的收尾工作,應用廣泛。國內(nèi)的電選機,就是鼓式電選機。
1.1.2 重選法
鈦鐵礦與脈石礦物相比,鈦鐵礦的比重更大,一般選擇重選的方法,用于粗選拋尾,或者預處理。重選法的優(yōu)勢是環(huán)境污染小、成本低和操作性強,作為鈦礦選礦的預富集手段是必不可少的,也是一種極為有效的方法。在20世紀50年代初,回收鈦鐵礦脈礦中的鈦鐵礦研究,大多是用的重選法,回收海濱砂礦中的鈦鐵礦也是用的重選法。
1.1.3 磁選法
磁選法是鈦礦選礦選礦工藝中最普遍使用的方法。其經(jīng)常用弱磁選機選強磁性礦物,比如磁鐵礦、鈦磁鐵礦等等;鈦鐵礦拋尾是用強磁選的方法,排出合格尾礦,減少后續(xù)作業(yè)的處理量。
1.1.4 浮選法
在20世紀40年代末,浮選法回收鈦鐵礦開始應用在工業(yè)生產(chǎn)上,用浮選法進行鈦鐵礦回收是性價比最高的方法[4]。因此,后續(xù)很多國內(nèi)外的選廠拔地而起,比如:芬蘭的奧坦麥(Otatirnaki)礦、中國的重鋼太和鐵礦、攀鋼選鈦廠等。
鈦礦物常常與多種礦物伴生,大部分是由多種礦物組成的復合礦物,單一的選礦工藝方法,很難選出高純度和高品位的鈦礦物。因此,必須對鈦礦物的性質(zhì)和組成充分了解,弄明白各種選礦方法的優(yōu)缺點,再在實驗的基礎上明確選礦工藝流程。選鈦工藝流程有:1.重選-電選;2.重選-磁選-浮選;3.粗粒重選-電選,細粒磁選-浮選;4.單-浮選或磁選-浮選等。
1.3.1 捕收劑
鈦鐵礦浮選有含磷、砷類,脂肪酸類,羥肟酸類等捕收劑。通過實踐,兩種或兩種以上藥劑混合使用時,選別的效果普遍要優(yōu)于任何一種藥劑的單獨使用。組合捕收劑包括:主捕收劑和輔助捕收劑。類型有:陽離子捕收劑-陰離子捕收劑、非極性捕收劑-其它類型捕收劑、捕收劑-絮凝劑、捕收劑-起泡劑等。國內(nèi)目前的捕收劑主要有:MOH、MOS、R-2、R-3、F968[8]捕收劑等。
1.3.2 調(diào)整劑
調(diào)整劑在鈦鐵礦的浮選中具有舉足輕重的作用,故此類藥劑研究也比較多,主要有:分散劑、pH調(diào)整劑、絮凝劑等等。調(diào)整劑有在礦漿中發(fā)生作用、在礦物表面發(fā)生作用、在氣泡表面發(fā)生作用共3種作用方式。日常工作中,往往需要多種類藥劑協(xié)同作用,才能獲得良好的浮選效果。
金紅石礦的礦物組成非常復雜,而且精礦產(chǎn)品要求Ti02含量大于87.5%,其選礦工藝,必須用磁選、重選、浮選、電選、酸洗、焙燒等組合型選礦工藝,才能獲得高品位、高純度的金紅石精礦產(chǎn)品[6]。國內(nèi),結(jié)合金紅石性質(zhì)特點,其選礦多采用重選拋尾、精礦浮選的選礦工藝。
2.1.1 磁選
磁選,是將具有導磁磁性的礦物和非導磁的金紅石礦物予以分離。選別金紅石的磁選設備有:Φ885單盤磁選機和雙盤磁選機、PC-2Φ580mm干式磁選機等等。
2.1.2 重選
砂礦型金紅石礦常選擇重選選礦工藝。金紅石重選的研究主要體現(xiàn)在重選設備的研究方面。如常采用搖床、螺旋溜槽、螺旋選礦機等重選設備進行拋尾作業(yè)。搖床主要有雙向尖滅床面、雙曲波搖床、搖床磁選機等等。
2.1.3 浮選
金紅石選礦大多使用多種選礦手段,采用聯(lián)合工藝流程。由于目前尚未找到特別有效的選擇性金紅石捕收劑,促進了人們對金紅石磷選的理論和實踐研究,使得我國在金紅石浮選捕收劑方面的試驗研究漸漸得到重視。
2.1.4 電選
電選是將金紅石與非導電礦物進行分離,提高金紅石精礦的品位和純度。其設備有:YD-3、YD-3B高壓電暈電選機、Φ120mm×1500mm雙輥電選機等等。
2.1.5 酸洗
酸洗是洗去金紅石邊緣和裂隙的脈石礦物和鐵質(zhì)礦物,解離連生的金紅石,使金紅石和脈石礦物的物性差異完全顯示出來,故獲得高質(zhì)量金紅石精礦,酸洗作業(yè)必不可少。
2.2.1 捕收劑
捕收劑是金紅石浮選的重點,捕收劑包括:芐基胂酸、氧化石蠟皂和油酸、烷基α-羥基二膦酸、苯乙烯膦酸、水楊氧肟酸、C7-9羥肟酸等等均能有效捕收金紅石[5]。
2.2.2 調(diào)整劑
國內(nèi)在金紅石浮選調(diào)整劑方面做了大量研究。研究結(jié)果表明鉛離子能夠有效活化金紅石,硫酸鋁和糊精能夠抑制金紅石,六偏磷酸鈉、二氟硅酸鈉、氫氟酸、水玻璃和羧甲基纖維素可以作為脈石抑制劑[7]。
我國的鈦礦企業(yè)所采用的選礦工藝均較復雜,這也是由我國鈦礦資源的特性決定的,從而導致選礦成本較高,甚至有些企業(yè)面臨不盈利的局面。這其中有管理不完善的原因,更重要的是選礦工藝復雜造成的。因此,對鈦礦選礦工藝的改革迫在眉睫,研究合理可行的選礦工藝,降低選礦工藝成本,是當前選礦工藝改革研究重中之重。
鈦礦選礦中重要手段是浮選,浮選的關鍵在于浮選藥劑。雖然不時有新的鈦礦浮選藥劑研究成果的報道,但大多數(shù)為復配以及組合藥劑,這些藥劑并沒有很強的適應性,大多數(shù)只對某個礦體效果較好。由此可見,研究一種或幾種針對鈦礦浮選的革命性藥劑,將成為廣大選礦工作者面臨的一個巨大挑戰(zhàn),也是未來鈦礦浮選的主要攻克目標。
大多數(shù)鈦礦,特別是在鈦鐵礦和釩鈦磁鐵礦中,含有多種有價元素,但是在實際生產(chǎn)中往往對這些有用成分并沒有進行有效的回收利用。通過選礦手段,或者多種工藝聯(lián)合,包括冶金、生物等技術,在回收鈦礦物的同時,對礦石中其它有價元素進行綜合利用回收,進一步提升資源價值,有效釋放可利用資源量,提高資源的綜合利用率,加強綜合利用研究,將是未來選礦工作的主要方向。