四川某高鉻型鈦磁鐵礦中鈦資源回收工藝試驗研究

陽華玲，劉 銘

（長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012）

我國鈦資源總量9.65億t，居世界之首，占世界探明儲量的38.85%，主要集中在四川、云南、廣東等地，其中攀西是中國最大的鈦資源基地，鈦資源量為8.7億t，而攀枝花紅格礦區(qū)高鉻型鈦磁鐵礦是攀西四大礦區(qū)中儲量最大的鈦磁鐵礦礦床［1-5］。礦石中除含鐵外，還含有鈦、釩、鉻等多種有價金屬。四川某高鉻型鈦磁鐵礦地處于攀枝花紅格礦區(qū)，礦石中同時含有鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，其中鐵品位27.57%、TiO2品位9.36%，Cr2O3含量0.74%，脈石礦物主要有鈦輝石、鈦閃石和蛇紋石等，鈦磁鐵礦和鈦鐵礦分別呈不均勻中粗粒和中細粒嵌布，而鉻主要以類質(zhì)同像的形式賦存在鈦磁鐵礦晶格中。為了有效開發(fā)該礦石中鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，開發(fā)磁-浮聯(lián)合新工藝，最終實現(xiàn)鈦磁鐵礦及鈦鐵礦高效回收。

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦化學組成及物相分析

原礦化學組成及礦石中鐵、鈦、鉻等物相分析結(jié)果分別見表1至表4，該礦石的堿性系數(shù)為0.61。

表1 礦石的主要化學成分 %

表2 礦石中鐵的化學物相分析結(jié)果 %

表3 礦石中鈦的化學物相分析結(jié)果 %

表4 礦石中鉻的化學物相分析結(jié)果 %

由表1至表4可知，礦石中主要有用組分是Fe和TiO2；脈石組分主要是SiO2和MgO，次為CaO和Al2O3。礦石中鐵主要分布于鈦磁鐵礦中（占75.37%），其余分別以鈦鐵礦和含鐵硅酸鹽礦物的形式存在。礦石中TiO2呈鈦鐵礦產(chǎn)出僅占35.26%，而呈類質(zhì)同像存在于鈦磁鐵礦晶格中的TiO2占比高達55.98%；礦石中Cr2O3主要分布在鈦磁鐵礦中（占91.89%）。

1.2 礦物的組成及其含量

礦石中主要礦物含量見表5，由表5可知，礦石中鐵礦物主要是鈦磁鐵礦，次為磁鐵礦；鈦礦物除鈦鐵礦以外，尚見少量金紅石等；金屬硫化物含量甚微；脈石礦物主要有鈦輝石、鈦閃石和蛇紋石等。

表5 礦石中主要礦物的含量 %

1.3 主要礦物嵌布粒度

礦石中鈦磁鐵礦具不均勻中粗粒嵌布的特點，而鈦鐵礦則屬不均勻中細粒嵌布的范疇。礦石中鉻主要以類質(zhì)同像的形式賦存在鈦磁鐵礦（包括磁鐵礦）晶格中，分布于鈦磁鐵礦中的Cr2O3占90%左右。

2 選礦試驗結(jié)果及討論

2.1 高鉻型鈦磁鐵礦磁選分離試驗

2.1.1 磨礦細度試驗

原礦磨礦后采用一粗一精磁選流程，磨礦細度變化，粗選和精選磁場強度均為100 KA／m，試驗結(jié)果見表6，由表6可知，隨著磨礦細度的增加，精礦鐵品位升高，鈦品位降低。所以，磨礦細度取-0.074 mm占76.24%。

表6 磨礦細度試驗結(jié)果

2.1.2 磁場強度試驗

原礦磨礦后采用一粗一精磁選流程，磨礦細度-0.074 mm占76.24%，粗選和精選磁場強度變化，試驗結(jié)果見表7，由表7可知，隨著磁場強度的增加，精礦鐵品位降低鈦品位先升高后下降，根據(jù)原礦中鐵和鈦賦存分步，當磁場強度64 kA／m時，原礦中鈦磁鐵礦已基本上進入磁精礦中，此時，原礦中鈦磁鐵礦與鈦鐵礦得到有效分離。

表7 磁場強度試驗結(jié)果

2.1.3 鈦磁鐵礦粗精礦磁浮選柱精選試驗

原礦磨礦后經(jīng)一粗一精的磁選流程分離出鈦磁鐵礦粗精礦，鈦磁鐵礦粗精礦再磨至細度為-0.074 mm占76.09%后采用長沙礦冶研究院研制的CFC磁浮選柱進行精選提質(zhì)降雜。十二胺用量為150 g／t，淀粉600 g／t，激磁電流變化，試驗結(jié)果見表8，由表8可知，當不加磁場時浮選僅獲得TFe品位56.26%、TiO2品位13.60%、TFe回收率90.71%、TiO2回收率90.32%的精礦。而引入磁場后，精礦TFe和TiO2品位略有降低，但回收率提升?？梢?，在有抑制劑時，引入磁場有利于尾礦品位的降低。

表8 激磁電流強度試驗結(jié)果

2.2 分離尾礦強磁選試驗

原礦經(jīng)“磨礦-粗選-精選”磁選流程分離出鈦磁鐵礦后，分離尾礦采用一粗一精的強磁選流程回收鈦鐵礦，磁粗選和磁精選的磁場強度相同，分離尾礦強磁選磁場強度試驗結(jié)果見表9，由表9可知，隨著磁場強度的增加，粗精礦產(chǎn)率逐漸升高，TiO2品位逐漸下降，TiO2回收率上升。綜合考慮，磁場強度取80 KA／m為宜，此時粗精礦TiO2品位19.76%，TiO2作業(yè)回收率64.98%。

表9 分離尾礦強磁選試驗結(jié)果

2.3 強磁粗精礦精選試驗

2.3.1 鈦鐵礦捕收劑篩選試驗

強磁精礦經(jīng)脫硫后以硫酸作調(diào)整劑，鹽化水玻璃（HCW）藥劑為抑制劑，分別采用油酸鈉、苯甲羥肟酸、MOH以及SK-1藥劑（該藥劑是含羥基／羧基／羥肟基等基團耦合捕收劑）作捕收劑分別進行粗選試驗［6］，試驗結(jié)果見表10，由表10可知，采用SK-1藥劑作鈦鐵礦捕收劑獲得的鈦粗精礦指標最優(yōu)。

表10 不同捕收劑鈦鐵礦浮選試驗結(jié)果%

2.3.2 鈦粗選pH值試驗

采用SK-1藥劑作捕收劑，硫酸作pH值調(diào)整劑，當SK-1藥劑用量為1 600 g／t時，不同pH值條件下SK-1捕收劑對微細粒鈦鐵礦分選的影響如圖1所示。

圖1 不同pH值條件下SK-1捕收劑對鈦鐵礦分選的影響

由圖1可知，隨著粗選pH值升高，粗精礦TiO2品位先升高后下顯著降，TiO2回收率先大幅升高后趨于平緩。當粗選pH值為4.5左右時，鈦粗精礦指標最優(yōu)。此時，鈦粗精礦TiO2品位44%左右，TiO2作業(yè)回收率80%以上。

2.3.3 強磁精礦選鈦全流程開路試驗

強磁精礦選鈦開路試驗流程如圖2所示，開路試驗結(jié)果見表11，由表11可知，強磁精礦選鈦開路試驗可獲得作業(yè)產(chǎn)率19.12%、TiO2品位49.32%、作業(yè)回收率48.31%的鈦精礦。

圖2 強磁精礦選鈦開路試驗流程

表11 強磁精礦選鈦開路試驗結(jié)果 %

2.4 全流程閉路試驗

原礦采用兩段磨礦磁選-磁浮選流程分離回收鈦磁鐵礦，分離尾礦經(jīng)一粗一精強磁選流程獲得強磁精礦，強磁精礦經(jīng)一次浮選脫硫和一粗一掃四精工藝流程回收鈦鐵礦，全流程閉路試驗流程如圖3所示，試驗結(jié)果見表12，由表12可知，全流程閉路試驗可獲得產(chǎn)率34.20%、TFe品位55.71%、TiO2品位13.46%、TFe回收率70.54%、TiO2回收率50.87%的鈦磁鐵精礦以及產(chǎn)率4.86%、TiO2品位48.25%、TiO2回收率25.91%的鈦精礦。高鉻型鈦磁鐵礦中鈦磁鐵礦及鈦鐵礦得到有效回收。

圖3 閉路試驗流程

表12 全流程閉路試驗結(jié)果 %

3 結(jié) 論

1.工藝礦物學研究表明，該礦石屬低磷含硫高鉻的中低品位鈦磁鐵礦礦石，礦石中鐵礦物主要是鈦磁鐵礦，次為磁鐵礦、鈦鐵礦，偶見磁黃鐵礦；脈石礦物主要有鈦輝石、鈦閃石和蛇紋石等。鈦磁鐵礦常呈形態(tài)較規(guī)則的粒狀以浸染狀的形式嵌布在脈石中，且具不均勻中粗粒嵌布的特點。鈦鐵礦以粒狀為主（約占鈦鐵礦總量的90%），屬不均勻中細粒嵌布的范疇，而鉻主要以類質(zhì)同像的形式賦存在鈦磁鐵礦（包括磁鐵礦）晶格中，分布于鈦磁鐵礦中的Cr2O3占90%左右。

2.根據(jù)該礦石特點，通過詳細試驗研究，研發(fā)出“兩段磨礦-磁選-磁浮選”分離回收鈦磁鐵礦和“兩段強磁選-浮選脫硫-鈦粗選-掃選-四次精選”回收鈦鐵礦的磁浮聯(lián)合工藝流程，全流程閉路試驗可獲得產(chǎn)率34.20%、TFe品位55.71%、TiO2品位13.46%、TFe回收率70.54%、TiO2回收率50.87%的鈦磁鐵精礦以及產(chǎn)率4.86%、TiO2品位48.25%、TiO2回收率25.91%的鈦精礦，高鉻型鈦磁鐵礦中鈦磁鐵礦及鈦鐵礦得到有效回收。