從河北某鐵尾礦中回收鈦鐵礦試驗研究

李淮湘，牛福生，2，周閃閃，吳 根

(1.河北理工大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河北 唐山，063009；2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實驗室，河北 唐山，063009；3. 科技部基礎(chǔ)研究管理中心，北京 100862)

我國雖是鈦礦資源最豐富的國家之一，但90%以上是共生巖礦，品位低，成分復(fù)雜，開采困難。同時，由于經(jīng)營分散，機械化程度不高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，造成鈦礦資源浪費嚴重。目前，我國鈦白粉生產(chǎn)每年需鈦鐵礦180萬t，國內(nèi)年產(chǎn)鈦鐵礦100萬t，需求缺口要從澳大利亞、加拿大、越南等地進口。有關(guān)專家預(yù)計，2010年我國鈦白粉行業(yè)需要鈦鐵礦約300萬t，國內(nèi)鈦礦只能提供110萬t，其他部分依賴進口，導(dǎo)致鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)面臨鈦鐵礦供應(yīng)不足的局面。因此，鈦鐵礦的大力開發(fā)與利用，有著重要的意義。

本次試驗的尾礦來至河北某選廠的鐵尾礦，該選廠年處理鐵礦石50萬t，產(chǎn)生鐵尾礦40萬t，該鐵尾礦中含有品位為4.82%TiO2，以往將該鐵尾礦直接拋棄?，F(xiàn)受該公司委托，特對該鐵尾礦中鈦鐵礦的回收進行試驗，試驗結(jié)果表明，采用“磨礦-螺旋溜槽-弱磁-強磁-磨礦-反浮選”，可以選出品位為46.33%的合格鈦精礦。

1 尾礦性質(zhì)

礦樣工藝學(xué)分析表明，該鐵尾礦中金屬礦物主要有鈦鐵礦、磁鐵礦和黃鐵礦少量黃銅礦；非金屬礦物主要是鈦輝石、石英和角閃石等。該尾礦的多元素化學(xué)分析見表1。因鈦鐵礦(FeTiO3)中TiO2與Fe的比例是1.43∶1，故全鐵中有3.37%為鈦鐵礦中的鐵，其余6.81%的鐵分布在其他含鐵礦物中。由表1可以看出，尾礦中值得回收的成分為二氧化鈦。

表1 原礦多元素分析結(jié)果 (%)

取-2mm代表性原礦試樣0.2kg，用標準套篩進行干式振動篩分，對各粒度級別產(chǎn)物分別進行稱重并取樣化驗，結(jié)果見表2。由表2可知：粗、細粒級的鈦品位都比較低，鈦主要分布于-0.5～+0.074mm粒級范圍內(nèi)，其金屬分布率占鈦量71.77%。由此獲得啟示：可以將+0.5mm粗粒級篩除，這樣可以減少40%的尾礦處理量。

2 探索試驗研究

根據(jù)鈦鐵礦的性質(zhì)：具有弱磁性、比重較大為4.0～4.5，以及表面可浮性與其他礦物不同等，可采用強磁、重選或浮選進行回收。其中，重選或強磁可以實現(xiàn)鈦鐵礦與脈石的分離；弱磁選可以從鈦鐵礦中選出雜質(zhì)磁性鐵；浮選或強磁選可以從鈦鐵礦中除去黃鐵礦及脈石。 為尋求適宜的選礦工藝和技術(shù)參數(shù)，進行了系列流程和條件試驗。

表2 原礦篩析試驗結(jié)果

(1)磨礦-搖床試驗

取代表性試樣，先用40目標準篩進行篩分，+40目粗粒用XMB240×300濕式棒磨機磨礦8min，磨礦產(chǎn)物與-40目合并，再用500×1100刻槽搖床進行重選，試驗結(jié)果見表3。由表3可知：重選效果顯著，精礦品位達33.50%，回收率43.11%，而產(chǎn)率只有14.92%，可以拋棄絕大部分尾礦。

表3 磨礦-搖床試驗結(jié)果

(2)磨礦-強磁選-搖床試驗

采用磨礦-強磁選-搖床流程，磨礦至-200目50%，先經(jīng)過兩段強磁選(磁場強度12500Oe)拋棄尾礦，強磁精礦再磨礦至-200目70%，然后用搖床選別，試驗結(jié)果見表4。搖床精礦產(chǎn)率為4.02%，品位為33.38%。顯微鏡下觀察，該精礦中的雜質(zhì)礦物除脈石外，尚有較多的黃鐵礦及磁鐵礦，脈石可以通過搖床精選除去，但黃鐵礦必須用強磁選或浮選除掉，而磁鐵礦則需經(jīng)過弱磁選選出。

(3)磨礦-分級-粗粒級重選、細粒級強磁選試驗

采用用磨礦-分級-粗粒級重選、細粒級強磁選流程進行試驗，原礦磨礦至-200目50%后，將其進行水力分級，粗粒級用螺旋溜槽進行重選，細粒級進行強磁選，目的是為了減少細粒級鈦鐵礦在重選過程中的流失。同時強磁機只處理細粒級。試驗結(jié)果列于表5，可以看出：細粒級中鈦的含量較少，強磁中礦和尾礦都可以算合格尾礦，強磁精礦品位低，還應(yīng)降低磁場強度，以提高強磁精礦的品位；螺旋溜槽選別效果較好，只是尾礦品位稍高些。

表4 磨礦-強磁選-搖床流程試驗結(jié)果

表5 磨礦-分級-粗粒級重選、細粒級強磁選流程試驗結(jié)果

(4)磨礦-螺旋溜槽-再磨礦-分級-粗粒級重選、細粒級強磁選流程試驗

采用磨礦-螺旋溜槽-再磨礦-分級-粗粒級重選、細粒級強磁選試驗流程。原礦磨礦至-200目50%，接著用螺旋溜槽進行重選，將螺旋溜槽精礦再磨-200目50%(注：此精礦比入選原礦粒度粗，故再磨后細度與入選相同)后用水力分級，粗粒級用搖床進行重選，細粒級及搖床的泥合起來，然后進行強磁選。試驗的目的是用搖床得精礦，用強磁回收細粒級的鈦礦物。試驗結(jié)果見表6，可以看出：搖床精礦品位仍不合格，顯微鏡下觀察，其主要雜質(zhì)為黃鐵礦，其次為磁鐵礦，需進一步選別。

(5)磨礦-螺旋溜槽-磨礦-弱磁選-強磁選流程試驗

由上述試驗可以看出：強磁拋尾不如螺旋溜槽拋尾，而單靠重選又不能從鈦鐵礦中排出密度大的磁鐵礦和黃鐵礦，故采用磨礦-螺旋溜槽-磨礦-弱磁選-強磁選流程先選出強磁精礦，然后再對礦做進一步的選別。試驗過程是原礦磨礦至-200目70%，然后進行弱磁選，最后進行強磁選(磁場強度12 500 Oe)，試驗結(jié)果見表7。

表6 磨礦-螺旋溜槽-再磨礦-分級-粗粒級重選、細粒級強磁選試驗結(jié)果

(6)浮選流程及條件試驗

以磨礦-螺旋溜槽-磨礦-弱磁選-強磁選流程試驗所得精礦(TiO216.85%)品位為給礦，采用如圖1所示的流程進行正浮選試驗。由于給礦含有黃鐵礦和礦泥，故先行將他們浮出。然后經(jīng)一次粗選、四次精選，獲得品位為46.33%的鈦精礦。試驗結(jié)果見表8。浮選試驗表明：浮選條件必須嚴格控制，尤其是硫酸的加入量。加入量不足，精礦品位低，過量則回收率低。粗、掃選時，加入氟硅酸鈉做脈石抑制劑，可明顯提高選擇性。

表7 磨礦-螺旋溜槽-磨礦-弱磁選-強磁選流程試驗結(jié)果

圖1 浮選試驗流程圖

表8 浮選試驗結(jié)果

3 經(jīng)濟效益分析

本次試驗取樣的選廠，年處理原礦量50萬t，產(chǎn)生尾礦40萬t，根據(jù)本試驗提出的工藝流程，每年可產(chǎn)品位46.33%二氧化鈦精粉：400000t×3.05%=1.22萬t，按市場價750元/t計，每年二氧化鈦的總產(chǎn)值為1.22萬t×750元/t=915萬元，

具有很高的回收價值。

4 結(jié)語

(1)該尾礦含鈦4.82%，通過重選-磁選-浮選的綜合流程，可以選出品位為46.33%、產(chǎn)率為3.05%、回收率為28.35%的合格鈦精礦。

(2)該尾礦粒度較粗，-0.074mm粒級含量約10%，+0.5mm粗粒級占40%左右，而且鈦品位明顯偏低，約為2.8%。如果先將該鐵尾礦用0.5mm的篩子篩除粗粒級，只處理-0.5mm粒級，這樣可以減少處理量約40%。

(3)選別工藝中，粗選可采用強磁，也可采用重選。采用強磁時，其磁場強度以0.6～0.9為宜，高時，鈦輝石會進入磁性產(chǎn)物，低時，則鈦鐵礦進入尾礦，降低回收率。為避免強磁設(shè)備規(guī)格大，價格高使選礦投資增大，可采用價格便宜的螺旋溜槽做粗選設(shè)備。

(4)在選鈦流程中，弱磁選是除去鈦礦物中磁鐵礦的最有效方法，而除去其中的黃鐵礦，可以采用浮選。磁鐵礦和黃鐵礦必須除盡，否則對鈦精礦品位影響較大。

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