北方某低品位鐵磷礦綜合回收選礦試驗

丁曉姜,吳艷妮

(中化地質礦山總局地質研究院,河北 涿州 072754)

0 引 言

我國北方擁有大量的低品位鐵磷礦床,資源較豐富,主要集中在河北、遼寧、內蒙古,吉林、新疆、山東、山西等省.近40多年來,累計探明遠景資源量27億噸,占全國總儲量的12%[1].大部分鐵磷礦屬磁鐵礦(含鈦磁鐵礦)—磷灰(塊)巖型礦石.該類型礦石大多數為低品位磁鐵礦、低品位鈦鐵礦與低品位磷礦共生.由于北方鐵磷礦含磷、鈦品位低,雖易選,但富集比大,成本高,加之近年來,鐵礦價格較高,區域內鐵的生產成本低,生產規模小,在短期利益的驅動下,已建成并投入生產的選礦廠多數以磁選工藝回收其中的磁鐵礦,而將含磷、鈦(鈦鐵)等有用礦物的磁選尾礦作為最終尾礦丟棄,資源浪費現象嚴重.尾礦中主要金屬礦物組成為赤鐵鈦鐵礦、磁鐵礦、少量的黃鐵礦、磁黃鐵礦、鈦鐵礦、鈦磁鐵礦.主要非金屬礦物為普通角閃石、中-奧長石、磷灰石、黑云母.少量的石英、紫蘇輝石.

由于北方可利用的高品位磷礦資源很少,平均礦石品位世界最低(世界磷礦總體品位在5%～40%之間),生產磷精礦的企業極少,北方磷肥企業和農資市場磷的缺口極大,需要大量買進磷礦石和磷肥,形成了南磷北運的特有中國國情,極易受運力、運價等的影響.

我國鈦鐵礦砂礦資源有限,國內鈦鐵礦的供應量遠遠滿足不了鈦白工業發展的需要量,預計到2010年左右,能投入運行的(含原有鈦白裝置)約有產量150萬t/a,耗用鈦礦(按含TiO250%收率80%計)將達375萬t/a,國內現有的鈦礦產量只有120萬t/a,尚需解決255萬t/a鈦礦的來源[2].

從我國礦產資源可持續發展戰略出發,為提高資源利用率、減輕南磷北運的運輸壓力,增加鈦鐵礦精礦的生產能力,必須重視和加強北方低品位鐵磷礦中磷、鈦的綜合利用研究.

本文既是對北方某低品位鐵磷礦綜合回收鐵、磷、鈦的選礦試驗研究.

1 礦石性質

礦石中鐵-磷-鈦礦產資源主要賦存于片麻巖以及角閃石巖內.有用礦物為磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦;脈石礦物以角閃石、斜長石為主,其次是正長石、輝石、黑云母,含少量的石英、方解石、綠泥石、褐鐵礦,微量礦物有金紅石、石榴子石.

礦石結構為半自形及他形晶粒狀結構、海綿隕鐵結構;礦石構造為浸染狀和斑雜狀構造.

礦石自然類型有片麻巖型、角閃石巖型兩種,以片麻巖型為主;工業類型為磷鐵礦石.

原礦主要化學成分分析結果如表1所示.

表1 原礦化學分析結果

由原礦化學分析結果可知,該礦中有用礦物(鐵、磷、鈦)含量均極低,僅回收單一有用礦物礦山企業經濟效益較差,且不符合國家循環經濟政策.根據該礦礦石性質及有用礦物賦存狀態,可以采用浮選回收磷礦物,磁選回收鐵礦物,重、磁選回收鈦礦物.從技術上看簡單可行,可以給礦山企業帶來顯著的經濟效益,并且符合國家相關政策.

2 試驗內容

礦石中有用礦物主要是磁鐵礦、磷灰石、鈦鐵礦,而脈石礦物主要是硅酸巖礦石,因此采用濕式磁選法回收鐵礦物.對低品位磷灰石礦物采用浮選法進行回收,以碳酸鈉為調整劑,水玻璃為抑制劑,混合脂肪酸皂為捕收劑.而礦石中鈦鐵礦的比重與主要脈石礦物的比重差異較大,并且具有一定的弱磁性,因此考慮采用重選、強磁選或重選—強磁選的聯合流程來回收鈦鐵礦物,本試驗亦進行了可選性研究.

2.1 流程試驗

對濕式弱磁選及浮選流程,在大量流程探索及調優試驗后,進行了先浮后磁工藝及先磁后浮工藝的閉路流程試驗.磁選流程為一粗二精三段磁選,浮選流程為一粗一掃二精、中礦順序返回.試驗流程如圖1和圖2所示,試驗結果見表2和表3.

圖1 先浮后磁工藝閉路試驗流程

圖2 先磁后浮工藝閉路試驗流程

表2 先浮后磁工藝閉路試驗結果

表3 先磁后浮工藝閉路試驗結果

2.2 鈦鐵礦回收試驗

選磷選鐵尾礦中含有TiO24%左右,雖未有效富集,為了綜合回收鈦鐵礦物,仍進行了鈦鐵礦綜合回收可選性選礦試驗研究.根據礦石性質,由于目標礦物與脈石礦物的比重差異較大,探索了重力選礦的可行性,并對所得重選精礦進行強磁選以提高最終鈦鐵精礦的品位.經過試驗,發現溜槽—搖床—強磁選的聯合流程,可獲得較好的選礦工藝指標.試驗流程如圖3所示,試驗結果見表4.

圖3 鈦鐵礦選礦試驗流程

表4 鈦鐵礦選礦試驗結果

將鈦鐵精礦1及鈦鐵精礦2合并作為鈦鐵精礦,總產率為4.00%,計算品位TiO244.49%,TiO2總回收率為44.50%.

全流程數質量流程如圖4所示.

圖4 全流程數質量流程圖

3 結 語

a. 試驗礦樣中有用礦物質量分數分別為TFe 12.11%(磁性鐵2.99%)、P2O52.94%、TiO24.00%,均屬于低品位礦石.本試驗對其綜合回收進行了可行性研究,為今后礦山生產、提高其綜合經濟效益提供了依據.且綜合回收符合國家可持續發展相關政策,礦山企業可得到相關部門的鼓勵和扶持,并可享受稅收優惠政策[3].

b. 對試驗礦樣采用濕式弱磁選回收磁鐵礦物,浮選法回收磷礦物,溜槽—搖床—強磁選聯合流程回收鈦鐵礦物.通過試驗,是否先磁選對浮選過程及指標幾乎沒有影響,且原礦磁性鐵含量較低,鐵精礦產率較小,先磁后浮對減少浮選處理礦量沒有太大意義,另外若實現工業生產,考慮現場設備配置的簡易性及浮選的穩定性,推薦先浮選后磁選流程.

c. 試驗取得了較好的選礦技術指標:鐵精礦TFe質量分數66.12%、回收率TFe 23.20%(磁性鐵回收率93.98%),磷精礦P2O5質量分數38.65%、回收率96.23%,鈦鐵精礦TiO2質量分數44.62%、回收率44.62%.

d. 本試驗中磁選、重選均不會對環境造成污染;實現常溫浮選,浮選所選用的藥劑均為常規藥劑,尤其捕收劑生物降解性能好,不會對環境造成影響,尾礦水可以循環利用.

e. 試驗總尾礦中TFe質量分數仍有8%以上,說明尾礦中還含有較多弱磁性或無磁性的含鐵礦物,需要采用其他選礦方法才能將其回收利用,這是進一步試驗需要解決的難題.

參考文獻:

[1]吳輯.北方低品位磷鐵礦資源[J].河北地質,2006(1):27-27.

[2]魏祥松,吳艷妮.北方鐵礦山尾礦中磷、鈦的綜合回收及礦山綜合評價指數的研究[R].涿州:中化地質礦山總局地質研究院,2009.

[3]國家發展改革委,科技部,工業和信息化部,等.中國資源綜合利用技術政策大綱,2010年第14號[EB/OL].http://www.gov.cn/zwgk/2010-07/23/content-1662138.htm.2010-07-23.