徐州某鈦鐵礦石可選性試驗

張 琪 馮學知 張 靜

(1.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊；2.徐州市國土資源局)

徐州某鈦鐵礦石可選性試驗

張 琪1馮學知1張 靜2

(1.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊；2.徐州市國土資源局)

徐州MH鈦鐵礦石鐵品位10.45%、TiO2品位3.54%，鈦磁鐵礦(含磁鐵礦)和鈦鐵礦中的鐵占總鐵的25.45%，84.75%的鈦賦存于鈦鐵礦和硅酸鹽中，主要可以回收的有用礦物為鈦鐵礦和鈦磁鐵礦，嵌布粒度較細。為給該鈦鐵礦石開發(fā)利用提供參考，對其進行可選性試驗。通過采用原礦預選拋尾—階段磨礦—磁選—重選原則流程對鈦鐵礦和鈦磁鐵礦進行回收，在拋尾粒度-3 mm，一段、二段磨礦細度-0.076 mm分別占60%、90%時，可獲得TiO2品位47.38%、含鐵33.70%，TiO2回收率13.34%的鈦精礦及鐵品位40.91%、含TiO220.21%，鐵回收率10.63%的高鈦鐵精礦，說明該鈦鐵礦石可選性較好，且綜合指標較好。試驗結果可作為該鈦鐵礦石開發(fā)利用的依據(jù)。

鈦鐵礦 鈦磁鐵礦 磨礦 磁選 重選

徐州MH鈦鐵礦主要為坡洪積型和風化殼型鈦鐵礦，主要有用礦物為鈦鐵礦和鈦磁鐵礦，同時伴生有磁鐵礦。為確定技術先進、經(jīng)濟合理的選礦工藝流程及參數(shù)，給該礦區(qū)鈦鐵礦研究提供技術依據(jù)，進行選礦試驗[1]。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石組成

試驗礦樣為徐州MH礦區(qū)的坡洪積型礦石、半風化輝綠巖型礦石、弱風化輝綠巖型礦石按1∶1∶1質(zhì)量比混合而成的混合型鈦鐵礦石，鐵品位10.45%、TiO2品位3.54%。礦石主要化學成分分析結果見表1，鐵物相分析見表2，鈦物相分析見表3，礦物組成分析結果見表4。

由表1～表4可知，該礦石可以回收的主要元素是鈦和鐵，有害元素磷含量較高，為0.14%；鐵主要以硅酸鐵的形式存在，占54.55%，其次賦存于鈦磁鐵礦(磁鐵礦)、鈦鐵礦和赤(褐)鐵礦中；鈦主要存在于鈦鐵礦和硅酸鹽中，合計占總鈦的84.75%；礦石主要金屬礦物為鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、磁鐵礦，脈石礦物主要為黏土礦物(蒙脫石、水云母、高嶺石、伊丁石)和單斜輝石等。

表1 礦石主要化學成分分析結果 %

表2 礦石鐵物相分析結果 %

表3 礦石鈦物相分析結果 %

1.2 嵌布特征

礦石含鈦礦物嵌布粒度較細，其中鈦鐵礦嵌布粒度眾值為-40 μm，分布率65.15%，鈦磁鐵礦粒度眾值主要為-50 μm，分布率63.28%，但黏土等脈石礦物顆粒主要以集合體的形式產(chǎn)出，工藝粒度較有用礦物粒度要粗，+40 μm粒級超過70%。

鈦磁鐵礦多呈碎屑狀、斑狀或不等軸的粒狀散布于礦石中，顆粒具有裂理或不規(guī)則碎裂特性，脈石礦物沿裂隙充填其中，與之緊密互嵌。鈦磁鐵礦主要與黏土礦物關系緊密，見圖1。

表4 礦石礦物組成分析結果 %

圖1 鈦磁鐵礦不規(guī)則碎裂，裂隙被脈石充填

鈦鐵礦主要為不規(guī)則粒狀或他形板條狀，但多數(shù)發(fā)生碎裂，裂隙被脈石礦物充填，顆粒邊緣平直度較差，呈彎曲狀或參差狀，與脈石緊密互嵌，不易解離，見圖2。

圖2 鈦鐵礦呈不規(guī)則粒狀散布于礦石中

黏土主要由蒙皂石、水云母、高嶺石、伊丁石等組成，集合體無固定形態(tài)，與長石、輝石、磷灰石等緊密交生，見圖3。

圖3 黏土礦物與長石緊密互嵌

輝石主要為單斜輝石，自形晶柱狀或不規(guī)則粒狀，解理較為發(fā)育，與黏土、長石等礦物緊密共生，見圖4。

圖4 輝石呈自形晶粒狀、柱狀嵌布

2 試驗結果與討論

由于該礦石有用礦物嵌布粒度較細，要達到礦物單體解離需要細磨。試驗采用原礦預選拋尾—磨礦—磁選—重選原則工藝流程在回收鈦鐵礦的同時，兼顧鈦磁鐵礦的回收。

2.1 預選拋尾試驗

將原礦破碎至不同粒度，水浸攪拌打散后進行預選拋尾試驗。-12 mm粒度預選拋尾采用1次強磁選流程，磁場強度716.56 kA/m；-5 mm和-3 mm粒度預選拋尾采用弱磁選—強磁選流程，弱磁選、強磁選磁場強度分別為159.24，796.18 kA/m。預選拋尾試驗結果見表5。

表5 原礦不同粒度預選拋尾試驗結果

從表5可以看出，原礦破碎至-3 mm經(jīng)預選拋尾，可以拋掉產(chǎn)率39.78%，TiO2品位1.03%、TFe品位7.41%的尾礦，同時弱磁精礦和強磁精礦合并的綜合精礦TiO2、TFe品位分別為5.22%、13.47%，指標較好，因此選擇預選拋尾粒度為-3 mm。

2.2 一段磨選試驗

將預選綜合精礦磨至不同細度后進行一段弱磁選(磁場強度159.24 kA/m)，弱磁選尾礦進行強磁選(磁場強度636.94 kA/m)，試驗結果見表6。

根據(jù)表6結果并參照我國選礦廠生產(chǎn)實踐，確定一段磨礦細度為-0.076 mm 60%，此時弱磁精礦TiO2、TFe品位分別為20.95%、31.93%，綜合精礦TiO2品位9.14%，TiO2回收率91.13%。

2.3 二段磨選試驗

2.3.1 弱磁選—強磁選磨礦細度試驗

將一段磨選綜合精礦磨至不同細度后進行弱磁選—1粗1精強磁選試驗，弱磁選磁場強度159.24 kA/m，上升水量15 mL/s，強磁粗選磁場強度636.94 kA/m，精礦漂洗水量300 mL/s，強磁精選磁場強度159.24 kA/m，精礦漂洗水量400 mL/s。試驗結果見表7。

從表7可以看出，隨著磨礦細度的增大，弱磁精礦TFe品位升高而TiO2品位降低，強磁精選精礦和強磁粗精礦TiO2品位均升高，鈦回收率均降低，且強磁精選精礦TiO2品位最高僅24.98%，說明強磁精選指標較差，因此對強磁粗精礦進行重選試驗。

表6 一段磨礦—磁選磨礦細度試驗結果 %

表7 二段磨選弱磁選—強磁選磨礦細度試驗結果 %

2.3.2 強磁粗精礦—搖床重選磨礦細度試驗

在不同磨礦細度條件下，采用XCY-73型1 100 mm×500 mm型搖床對二段磨選強磁粗精礦進行搖床重選磨礦細度試驗，結果見表8。

表8 搖床重選磨礦細度試驗結果 %

由表8可知，當磨礦細度為-0.076 mm 90%時，可以獲得TiO2品位大于47.00%的搖床精礦，精礦和中礦合并的粗精礦產(chǎn)率10.27%，TiO2綜合品位37.78%，回收率33.56%，指標較好，因此確定搖床重選適宜的磨礦細度為-0.076 mm 90%。

2.3.3 強磁粗精礦強磁精選提質(zhì)試驗

在二段磨選強磁粗精礦進行強磁精選提質(zhì)試驗，精選場強79.62 kA/m，精礦漂洗水量400 mL/s，試驗結果見表9。

表9 強磁精選提質(zhì)試驗結果 %

從表9可以看出，強磁粗精礦經(jīng)強磁精選提質(zhì)，只能獲得TiO2品位24.89%、回收率36.87%的鈦精礦，相比搖床重選，指標較差。

2.3.4 強磁粗精礦螺旋溜槽—搖床重選試驗

對強磁粗精礦進行螺旋溜槽—搖床重選試驗[2]。二段磨選螺旋溜槽分選礦漿濃度20%，搖床分選沖洗水量50 mL/s。試驗流程見圖5，結果見表10。

從表10可以看出，二段磨選強磁粗精礦經(jīng)螺旋溜槽1粗1精選別，螺旋溜槽精礦經(jīng)搖床分選后，可獲得產(chǎn)率37.00%、TiO2品位為47.38%的鈦精礦。

圖5 螺旋溜槽—搖床重選試驗流程

表10 螺旋溜槽—搖床重選試驗結果 %

2.4 全流程試驗

在上述試驗的基礎上進行全流程試驗，試驗全流程見圖6，結果見表11。

表11 全流程試驗結果 %

3 結 論

(1)徐州MH鈦鐵礦TFe和TiO2品位分別10.45%、3.54%，有害元素磷含量較高，為0.14%；54.55%的鐵以硅酸鐵的形式存在，84.75%的鈦賦存在于鈦鐵礦和硅酸鹽中，含鈦礦物嵌布粒度較細。礦石主要金屬礦物為鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、磁鐵礦，脈石礦物主要為黏土(蒙脫石、水云母、高嶺石、伊丁石)和單斜輝石等。

(2)原礦破碎至-3 mm經(jīng)弱磁選—強磁選流程預選拋尾，可以拋除產(chǎn)率39.78%的低品位尾礦，拋尾效果較好，大幅度減少了后續(xù)磨礦量，有效降低了選礦成本。

(3)隨著磨礦細度的增大，一段磨選弱磁精礦TFe品位升高而TiO2鈦品位降低，二段磨選強磁精選精礦和搖床重選精礦TiO2品位均逐漸升高。磨礦細度為-0.076 mm 90%時，一段磨選綜合精礦經(jīng)弱磁選—強磁選—搖床重選選別，才可獲得TiO2品位47.19%的鈦精礦。說明該礦石有用礦物嵌布粒度較細，要獲得合格品位的鈦精礦必需細磨。

(4)原礦經(jīng)預選拋尾—階段磨礦—階段磁選—重選流程選別，最終可獲得TiO2品位47.38%、含鐵33.70%，回收率13.34%的鈦精礦和TFe品位40.91%、含TiO220.21%、回收率10.63%的高鈦鐵精礦。

圖6 試驗全流程

[1] 王彥莉，曲鴻魯.山東某鈦鐵礦的磁選試驗研究[J].有色金屬：選礦部分，2010(1)：29-32.

[2] 熊 堃,文書明，鄭海雷.鈦鐵礦資源加工研究現(xiàn)狀[J].金屬礦山，2010(4)：93-96.

Washability Experiment on an Ilmenite Ore from Xuzhou City

Zhang qi1Feng Xuezhi1Zhang Jing2

(1.The Fifth Geological Brigade in Geology Mineral Resources Bureau of Jiangsu Province;2.Bureau of Land and Resources in Xuzhou City)

There is 10.45% iron and 3.54% TiO2in MH titanomagnetite of Xuzhou. Iron in form of titanomagnetite(including magnetite) and ilmenite accounted for 25.45% of total iron, 84.75% titanium occurrence in ilmenite and silicate, main useful and recyclable minerals are ilmenite and titanomagnetite, finely disseminated. To provide reference for development and utilization of titanomagnetite ore, washability experiment was conducted. By prediscarding-stage grinding stage magnetic separation-gravity separation process to recovery ilmenite and titanomagnetite, at discarding size of -3 mm, first stage and second stage grinding fineness of -0.076 mm accounted for 60% and 90%, ilmenite concentrate with TiO2grade of 47.38%(iron content of 33.70%) and TiO2recovery rate of 13.34%, iron concentrate with iron grade of 40.91(TiO2content of 20.21%) and iron recovery rate of 10.63% can be obtained. Results indicated that ilmenite ore washability is good, and the comprehensive index is better. The test results can be used as the basis for the development and utilization of the titanium iron ore.

Ilmenite, Titanomagnetite, Grinding, Magnetic separation, Gravity separation

2016-11-08)

張 琪(1985—)，女，工程師，221004 江蘇省徐州市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)金水路9號。