某超貧釩鈦磁鐵礦中有價(jià)元素綜合回收試驗(yàn)研究*

張作金，周振華，韓佳宏，吳天來(lái)，張占峰，楊帥峰

(1.承德寶通礦業(yè)有限公司，河北 承德 067000；2.朝陽(yáng)師范高等?？茖W(xué)校，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

0 引言

河北省承德市某超貧釩鈦磁鐵礦資源含有鐵、磷、銅、釩、鈦、硫、鈷等多種有價(jià)元素[1-4]，目前對(duì)于此類礦石資源的研究主要集中于鐵、磷、鈦的綜合回收[5-7]，其中以回收磷和鐵居多，分選技術(shù)也比較成熟[8-10]。如：張韶敏[11]開展了從承德釩鈦磁鐵礦干選尾礦中回收磷的研究，結(jié)果表明：經(jīng)過1次粗選2次精選可獲得產(chǎn)率為2.35%、P2O5品位為38.00%的磷精礦；邢波等[12]采用磁選法對(duì)朝陽(yáng)某釩鈦磁鐵礦中的鐵進(jìn)行了回收，最終獲得了鐵品位為49.49%、鐵回收率為80.31%的鐵精礦；孫大勇[13]采用浮選法從釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中回收磷，首次采用磁浮聯(lián)合工藝，最終獲得了P2O5回收率為70.96%、P2O5品位為35.03%的磷精礦。此類礦石中銅的高效回收還有待深入研究[14-16]。

本文對(duì)某超貧釩鈦磁鐵礦資源進(jìn)行了綜合回收研究。采用磁選法選鐵-浮選法分步選銅、磷的聯(lián)合工藝流程，通過對(duì)主要試驗(yàn)條件和工藝流程的優(yōu)化，最終獲得了良好的分選指標(biāo)，有效提高了此類資源的綜合利用率。

1 礦石性質(zhì)分析

對(duì)原礦進(jìn)行了化學(xué)多元素分析和鐵物相分析，結(jié)果見表1和表2；對(duì)選鐵尾礦進(jìn)行了銅物相分析，結(jié)果見表3；對(duì)選鐵選銅尾礦進(jìn)行了磷物相分析，結(jié)果見表4。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 單位：%

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果 單位：%

表3 選鐵尾礦銅物相分析結(jié)果 單位：%

表4 選鐵選銅尾礦磷物相分析結(jié)果 單位：%

由表1可知，原礦中主要可回收有價(jià)元素為鐵、磷、銅，主要脈石礦物為SiO2，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34.10%。由表2可知，鐵主要以磁性鐵和硅酸鐵的形式存在，采用磁選法可對(duì)磁性鐵進(jìn)行有效回收。由表3可知，銅主要以硫化銅的形式存在，可采用浮選法進(jìn)行回收。由表4可知，選鐵選銅尾礦中的磷主要以磷灰石形式存在，具有較好的可浮性，可以利用浮選法進(jìn)行回收。

磁鐵礦是該礦石最主要的選礦回收目的礦物。原礦中磁鐵礦鏡下分析結(jié)果見圖1。由圖1可以看出：磁鐵礦在該礦石中主要呈不規(guī)則粒狀嵌布，部分磁鐵礦嵌布粒度較粗，在磁選回收過程中較易回收；另外礦石中還有少量磁鐵礦呈微粒、細(xì)粒嵌布于脈石礦物中，這部分磁鐵礦較難在磨礦過程中與脈石礦物單體解離。

對(duì)選鐵尾礦中磷灰石的嵌布特征進(jìn)行了鏡下分析，結(jié)果見圖2。由圖2可以看出：選鐵尾礦中的磷灰石主要以不規(guī)則粒狀嵌布于脈石礦物中，其嵌布粒度較粗，可以采用浮選法回收；也有少量磷灰石以細(xì)粒狀嵌布于脈石礦物中，較難與脈石礦物分離，在回收過程中易損失于尾礦中。

圖1 原礦中磁鐵礦

圖2 選鐵尾礦中磷灰石鏡下分析結(jié)果鏡下分析結(jié)果

對(duì)選鐵尾礦中黃銅礦的嵌布特征進(jìn)行了鏡下分析，結(jié)果見圖3。

圖3 選鐵尾礦中黃銅礦鏡下分析結(jié)果

由圖3可以看出：選鐵尾礦中的黃銅礦主要呈不規(guī)則狀、他形粒狀分布，多以單體形式存在，有少量與脈石礦物連生，還有部分細(xì)粒級(jí)黃銅礦被脈石礦物包裹。

2 選鐵試驗(yàn)

對(duì)釩鈦磁鐵礦中鐵的回收采用階段磨選工藝，即一段磨選大量拋尾，二段磨選提高鐵精粉的精礦品位。

2.1 一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

一段磁選是為了大量拋尾，減少磨礦量；磨礦后采用磁選法回收鐵，磁場(chǎng)強(qiáng)度為199 kA/m。一段磨礦細(xì)度對(duì)鐵精礦TFe品位及TFe回收率的影響見圖4。

圖4 一段磨礦細(xì)度對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響

由圖4可知：隨著磨礦細(xì)度的增加，鐵精礦TFe品位逐漸增加，而TFe回收率逐漸降低；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占41%時(shí)，鐵精礦TFe回收率為53.08%；進(jìn)一步提高磨礦細(xì)度后，鐵精礦TFe回收率降低。為了更好地對(duì)鐵進(jìn)行綜合回收，選擇一段磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占41%。

2.2 二段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

一段磨礦磁鐵礦單體解離度低，需要進(jìn)行二段磨礦。二段弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為96 kA/m。二段磨礦細(xì)度對(duì)鐵精礦TFe品位及TFe回收率的影響見表5(TFe回收率以一次磁選精礦作為原礦計(jì)算)。

表5 二段磨礦細(xì)度對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響 單位：%

由表5可知：隨著磨礦細(xì)度的增加，鐵精礦TFe品位也逐漸增加，但是TFe回收率逐漸降低；當(dāng)磨礦細(xì)度從-0.074 mm 質(zhì)量分?jǐn)?shù)占64%增加至占72%時(shí)，精礦TFe回收率由93.36%降至89.79%，鐵精礦TFe品位均超過65%，符合鐵精礦質(zhì)量要求。綜合考慮，確定二段磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占64%。

2.3 選鐵流程試驗(yàn)

選鐵采用的工藝流程見圖5。流程試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖5 鐵礦物回收流程

表6 鐵礦物回收試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

由表6可知，對(duì)原礦采用兩段磨礦、兩段弱磁選的工藝流程，最終可以得到TFe品位為65.13%、TFe回收率為49.56%的鐵精礦指標(biāo)。結(jié)合原礦鐵物相分析結(jié)果可知，現(xiàn)有選鐵流程實(shí)現(xiàn)了原礦中磁性鐵的高效回收。

3 選銅試驗(yàn)

選鐵尾礦銅物相分析結(jié)果(見表3)表明，選鐵尾礦中的硫化銅礦可以采用浮選法回收。銅硫粗選采用丁基黃藥為捕收劑、2#油為起泡劑，銅硫分離采用石灰為調(diào)整劑。

3.1 捕收劑用量試驗(yàn)

對(duì)選鐵尾礦采用1次粗選工藝流程回收銅礦物，在2#油用量為8 g/t的條件下進(jìn)行捕收劑用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖6。

圖6 丁基黃藥用量對(duì)銅浮選效果的影響

由圖6可知：銅精礦Cu回收率隨著丁基黃藥用量的增加而升高；當(dāng)丁基黃藥用量為40 g/t時(shí)，精礦Cu回收率的增幅開始減小，此時(shí)銅精礦Cu品位為1.71%、Cu回收率為53.44%。綜合考慮，選擇丁基黃藥用量為40 g/t。

3.2 選銅閉路流程試驗(yàn)

采用銅硫混合浮選—銅硫分離的原則工藝流程進(jìn)行選銅閉路流程試驗(yàn)，其中銅硫混合浮選采用1次粗選流程，銅硫分離采用1次粗選、1次掃選、3次精選流程(見圖7)，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

圖7 銅礦物回收流程

表7 銅礦物浮選試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

選銅閉路試驗(yàn)獲得了Cu品位為14.85%、Cu回收率為48.07%的銅精礦指標(biāo)(以選鐵尾礦作為原礦計(jì)算)，實(shí)現(xiàn)了超貧釩鈦磁鐵礦中共伴生低品位銅的回收利用。

4 選磷試驗(yàn)

4.1 捕收劑用量試驗(yàn)

選鐵選銅尾礦磷物相分析結(jié)果(見表4)表明，磷礦物多以磷石灰單體形式存在，解離度較好，可以通過浮選法回收。捕收劑用MES和氧化石蠟皂按照4∶1的質(zhì)量比混合配制。以選鐵選銅尾礦作為原礦進(jìn)行磷回收試驗(yàn)，采用1次粗選的工藝流程考查組合捕收劑用量對(duì)磷回收的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖8。

圖8 捕收劑用量對(duì)磷精礦浮選指標(biāo)的影響

由圖8可知：隨著捕收劑用量的增加，磷精礦P2O5回收率先升高后降低；當(dāng)捕收劑用量為400 g/t時(shí)，磷精礦P2O5回收率最高，為91.30%；當(dāng)捕收劑用量超過400 g/t時(shí)，磷精礦P2O5回收率呈下降趨勢(shì)，因此選擇捕收劑用量為400 g/t。

4.2 選磷閉路試驗(yàn)

選磷閉路試驗(yàn)采用1次粗選、1次掃選、2次精選流程(見圖9)，結(jié)果見表8。

圖9 選磷閉路試驗(yàn)流程

表8 磷礦物浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

由表8可知，采用閉路試驗(yàn)流程對(duì)選鐵選銅尾礦中的磷礦物進(jìn)行回收，最終獲得了P2O5品位為30.10%、P2O5回收率為91.10%的磷精礦指標(biāo)(以選鐵選銅尾礦作為原礦計(jì)算)，實(shí)現(xiàn)了超貧釩鈦磁鐵礦中共伴生低品位磷礦物的回收利用。

5 結(jié)論

a.原礦屬超貧釩鈦磁鐵礦石，其中TFe品位為 15.23%，Cu品位、P2O5品位分別為0.03%和2.12%，可回收礦物為磁性鐵、硫化銅以及磷灰石，脈石礦物主要為石英。

b.根據(jù)礦石性質(zhì)確定優(yōu)先采用磁選法回收其中的磁性鐵，采用浮選法從選鐵尾礦中回收含銅礦物，最后從選鐵選銅尾礦中回收磷礦物。

c.采用磁浮聯(lián)合工藝流程實(shí)現(xiàn)了礦石中鐵、銅、磷的綜合回收，獲得了TFe品位65.13%、TFe回收率49.56%，Cu品位14.85%、Cu回收率48.07%，P2O5品位30.10%、P2O5回收率91.10%的良好指標(biāo)。該研究方法可為類似釩鈦磁鐵礦的綜合利用提供參考。