鈦鐵礦浮選精礦選礦提質(zhì)試驗研究

胡厚勤 羅榮飛 吳雪紅

(1.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計研究院，四川 攀枝花 617063;2.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司選鈦廠，四川 攀枝花 617063;3.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計研究院，四川 攀枝花 617063)

攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦資源雖然豐富，但礦石平均地質(zhì)品位不高，F(xiàn)e、TiO2、V2O5的品位分別普遍在26.0%～31.0%、5.0%～12.0%、0.27%～0.35%[1-3]，鈦鐵礦的綜合利用多采用“強(qiáng)磁+浮選”工藝[4-6]，此流程可獲得TiO2品位45.0%以上的鈦精礦。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)水平上升，鈦白粉、高鈦渣和海綿鈦等鈦鐵礦深加工企業(yè)對高品質(zhì)鈦鐵礦精礦的需求日益增長，進(jìn)一步提高鈦鐵礦精礦質(zhì)量將成為選鈦企業(yè)產(chǎn)品市場競爭的核心[7,8]。因此，通過提升選礦工藝技術(shù)，不斷降低鈦鐵礦精礦中的雜質(zhì)含量以提高鈦精礦品位，逐漸成為鈦資源高效開發(fā)利用的關(guān)鍵。

目前，“重選、磁選、浮選、電選”四種選礦工藝都可作為鈦鐵礦精選工藝[9-11]。本試驗分別采用廣泛應(yīng)用的重選、磁選及浮選三種選礦方法對攀枝花某選鈦廠生產(chǎn)的鈦精礦進(jìn)行提質(zhì)研究，以期為鈦鐵礦選礦企業(yè)實現(xiàn)提質(zhì)增效提供一定的參考。

1 礦樣和方法

1.1 礦樣性質(zhì)

試驗礦樣取自攀枝花某選鈦廠“強(qiáng)磁+浮選”工藝生產(chǎn)的鈦精礦，TiO2品位為47.2%，其化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，粒度篩分分析結(jié)果見表2，主要礦物組成、含量及單體解離度分析見表3。

表3 礦物含量及單體解離度測定結(jié)果

由表1可知，礦樣中主要有價元素TiO2、TFe、V2O5含量分別為47.20%、31.33%、0.06%；脈石組分主要為MgO，其次是SiO2、Al2O3和CaO；有害元素S、P含量均較低。

表1 礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果

由表2可知，礦樣中+0.45 mm和-0.045 mm粒級產(chǎn)率低，且TiO2品位較其他粒級偏低；各粒級產(chǎn)率和金屬分布率多在0.045～0.45 mm，且該粒級范圍內(nèi)TiO2品位隨粒度變細(xì)而增加。

表2 礦樣粒度篩析結(jié)果

由表3可知，鈦鐵礦含量高(占91.39%)，且單體解離度高，為95.65%。另外，經(jīng)過礦相顯微鏡分析，鈦鐵礦呈現(xiàn)部分與脈石簡單連生，少量被脈石網(wǎng)狀交代，部分發(fā)生綠泥石化蝕變；礦樣中鈦磁鐵礦含量很少(僅2.37%)，礦物單體解離度較低，為70.21%，礦相顯微鏡分析表明鈦磁鐵礦部分與脈石連生；礦樣中脈石礦物占5.56%，單體解離度為81.36%，少量與鈦鐵礦和鈦磁鐵礦連生；此外，硫化物含量很少且解離度低，主要包裹于鈦鐵礦中。通過表3分析可見，對鈦精礦品質(zhì)有重要影響的組分主要為脈石。

1.2 研究方法

試驗分別采用重選、浮選和磁選工藝對鈦鐵礦精礦礦樣進(jìn)行提質(zhì)降雜研究。

重選試驗采用GL-600刻槽螺旋溜槽，每次試驗入選礦量10 kg，礦漿濃度為15%；浮選試驗采用0.5 LXFD型單槽浮選機(jī)，每次浮選礦量300 g；磁選試驗采用GHCT-34型干式磁選機(jī)，每次試驗入選礦量1 kg。

2 試驗結(jié)果及討論

本部分依次采用重選、浮選和磁選工藝對干燥后的鈦鐵礦精礦礦樣進(jìn)行提質(zhì)降雜試驗研究。

2.1 重選提質(zhì)試驗

重選提質(zhì)試驗采用GL-600刻槽螺旋溜槽，試驗流程分別為“螺旋精選”和“螺旋精選+中礦再選”，如圖1和圖2所示。將礦漿濃度15%的鈦精礦礦樣加入螺旋溜槽中，調(diào)節(jié)各產(chǎn)品截取的位置，對產(chǎn)品取樣化驗，試驗結(jié)果見表4。

圖1 螺旋溜槽精選提質(zhì)流程

圖2 螺旋溜槽精選+中礦再選提質(zhì)流程

表4 重選(螺旋溜槽)提質(zhì)試驗結(jié)果

由表4可知，鈦精礦礦樣通過“一段螺旋精選”流程和“一段螺旋精選+螺旋中礦再選”流程提質(zhì)，都可以得到較佳的試驗指標(biāo)。

一段螺旋精選后，獲得鈦精礦的產(chǎn)率為53.95%、TiO2品位49.66%、回收率56.80%，同時獲得中礦的產(chǎn)率35.00%、TiO2品位46.95%、回收率34.84%。一段螺旋精選+中礦再選后，得到螺旋精礦1的產(chǎn)率38.60%、TiO2品位50.10%、回收率40.95%；螺旋精礦2的產(chǎn)率23.50%、TiO2品位49.30%、回收率24.54%，同時得到產(chǎn)率26.30%、TiO2品位46.17%、回收率25.72%的中礦。

實際生產(chǎn)中，可根據(jù)市場需求對螺旋精礦和中礦分別定價銷售，也可將中礦返回流程再選、螺旋尾礦增加掃選以提高全流程回收率。

2.2 浮選提質(zhì)試驗

浮選提質(zhì)試驗采用0.5 L單槽浮選機(jī)，浮選過程中僅調(diào)整硫酸用量，采用“一次浮選精選”和“兩次浮選精選”流程進(jìn)行試驗，如圖3、4所示。浮選試驗結(jié)果見表5、6。

圖3 一次浮選精選提質(zhì)試驗流程

圖4 兩次浮選精選提質(zhì)試驗流程

由表5可知，在不加硫酸的情況下，僅依靠礦樣自身攜帶的浮選藥劑在浮選機(jī)葉輪攪拌作用下，即可獲得48.24%的精礦，隨著硫酸用量的增加，精礦品位提升趨勢明顯，在硫酸用量加到1 000 g/t時，精礦品位達(dá)到49.62%，但精礦產(chǎn)率、回收率下降幅度較大，應(yīng)用于生產(chǎn)則不經(jīng)濟(jì)。

表5 一次浮選精選條件試驗結(jié)果

由表6可知，固定浮選精選Ⅱ的硫酸用量100 g/t不變，調(diào)整浮選精選I的硫酸用量，隨著精選Ⅰ段硫酸用量的增加，精礦品位呈上升趨勢，在硫酸用量達(dá)到500 g/t時，精礦品位可達(dá)到49.83%，同時可獲得47.53%的中礦，但精礦產(chǎn)率和回收率下降幅度較大，實際生產(chǎn)中可將中礦返回流程再選，增加精礦產(chǎn)率和回收率。

表6 兩次開路浮選精選條件試驗結(jié)果

采用“一次浮選精選”和“兩次浮選精選”均可通過提高硫酸用量提升精礦TiO2品位，但隨著硫酸用量的增加，精礦產(chǎn)率和回收率下降明顯；此外，采用“兩次浮選精選”較“一次浮選精選”在獲得相同精礦品位情況下，流程整體硫酸用量少，且在實際生產(chǎn)中通過中礦返回再選可增加精礦產(chǎn)率和回收率，生產(chǎn)調(diào)控空間較大。

2.3 磁選提質(zhì)試驗

磁選提質(zhì)試驗采用干式磁選機(jī)，采用“一次磁選”流程在不同輥筒轉(zhuǎn)速的條件下進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果見表7。

由表7可知，隨著干式磁選機(jī)輥筒轉(zhuǎn)速的提高，精礦產(chǎn)率和回收率下降趨勢明顯；在轉(zhuǎn)速達(dá)到700 r/min時精礦品位達(dá)到49.46%，繼續(xù)增加轉(zhuǎn)速，精礦品位呈下降趨勢，表明干式磁選工藝對鈦精礦的品位提升作用有限。

表7 干式強(qiáng)磁選提質(zhì)試驗結(jié)果

3 精礦產(chǎn)品化學(xué)多元素分析結(jié)果

將重選精礦(螺旋精礦1)、浮選精礦及干式磁選精礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表8、9、10。

表8 重選精礦(螺旋精礦1)化學(xué)多元素分析結(jié)果

表9 浮選精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

表10 干式磁選精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

由表8、9、10可知，通過對TiO2品位為47.20%的鈦精礦進(jìn)行重選、浮選和干式磁選等選礦方法再富集，鈦精礦品質(zhì)得到明顯提升。其中重選提質(zhì)后鈦精礦的TiO2品位上升了3.24個百分點，脈石組分SiO2、CaO、Al2O3、MgO含量下降幅度分別達(dá)72.01%、65.91%、62.16%、2.26%，有害元素S、P含量下降幅度均達(dá)80.00%；浮選提質(zhì)后的鈦精礦TiO2品位上升了3.01個百分點，脈石組分SiO2、CaO、Al2O3、MgO含量下降幅度分別達(dá)65.67%、61.36%、54.05%、1.85%，有害元素S、P含量下降幅度達(dá)到40.00%和100.00%；干式磁選提質(zhì)后鈦精礦的TiO2品位上升了2.57個百分點，脈石組分SiO2、CaO、Al2O3、MgO含量下降幅度分別達(dá)38.06%、35.23%、40.54%、10.47%，有害元素S、P含量下降幅度達(dá)到100.00%和90.00%。

綜上所述，采用重選、浮選和干式磁選工藝均可提升鈦鐵礦精礦品質(zhì)，對其中的脈石組分和有害元素的脫除效果明顯。對比三種工藝的試驗結(jié)果，采用重選和浮選對鈦鐵礦精礦進(jìn)行提質(zhì)更適宜。

4 結(jié)論

1)鈦精礦礦樣的TiO2品位為47.20%，其中主要鈦礦物為鈦鐵礦，含少量鈦磁鐵礦和硫化物，脈石組分主要為MgO和SiO2。

2)“一段螺旋精選”和“一段螺旋精選+中礦再選”工藝對47.2%的浮選鈦精礦深度精選，可同時獲得50.0%左右的鈦精礦和46.0%～47.0%的鈦中礦；中礦再選可增加精礦回收率；“一次浮選精選”和“兩次浮選精選”均可通過提高硫酸用量提升精礦TiO2品位，但隨著硫酸用量的增加，精礦產(chǎn)率和回收率下降明顯；采用“兩次浮選精選”較“一次浮選精選”在獲得相同精礦品位情況下，流程整體硫酸用量少；干式磁選工藝可通過提高輥筒轉(zhuǎn)速提高鈦精礦TiO2品位，但轉(zhuǎn)速增加到一定值時，精礦品位呈下降趨勢，該工藝對鈦精礦的提質(zhì)作用有限。

3)采用重選、浮選和干式磁選工藝可提升鈦鐵礦品質(zhì)的同時，對造渣元素和有害元素的脫除效果明顯；單一的選礦工藝對鈦精礦有一定的提質(zhì)效果，后續(xù)可通過重—浮聯(lián)合或磁—浮聯(lián)合等工藝進(jìn)一步提質(zhì)降雜。