山東某金紅石礦石浮選試驗(yàn)研究

萬 麗 高玉德

(廣州有色金屬研究院)

我國(guó)的金紅石資源主要分布在湖北、湖南、安徽、山東等省，其中湖北棗陽的金紅石礦儲(chǔ)量為全國(guó)之冠［1］。雖然我國(guó)擁有較為豐富的金紅石礦資源，但只有少數(shù)被開發(fā)，如山西省代縣金紅石礦［2-3］，其他大多數(shù)原生金紅石資源由于品位較低且礦石性質(zhì)復(fù)雜，一直無法經(jīng)濟(jì)有效地利用。

傳統(tǒng)的金紅石礦石選礦方法是先重選富集然后通過磁選—電選進(jìn)行分離，但選別效果不佳，且加工成本較高［4-6］。隨著選礦技術(shù)的進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)用浮選法富集金紅石具有較好的效果［7-9］。本研究對(duì)山東某金紅石礦石進(jìn)行浮選試驗(yàn)，為該金紅石資源的開發(fā)利用提供技術(shù)依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石物質(zhì)組成

礦石中主要有用礦物為金紅石，有少量鈦鐵礦和榍石，少量至微量褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦及微量黃鐵礦;脈石礦物主要為角閃石、石榴石、鈉云母、綠泥石等。原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，鈦物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 原礦鈦物相分析結(jié)果 %

由表1及表2可知，礦石中TiO2的含量為3.85%，而83.89%的TiO2以金紅石的形態(tài)存在。

1.2 金紅石嵌布特性

礦石中金紅石的粒度分布測(cè)定結(jié)果見表3。由表3可知，金紅石的嵌布粒度分布范圍較寬，主要集中在0.01～0.32 mm。

表3 金紅石的嵌布粒度

金紅石在礦石中主要有以下幾種嵌布形式:

(1)呈自形—半自形晶集合體嵌布于角閃石、石榴石等脈石礦物中，晶形較好，粒度較粗;

(2)呈不等粒浸染狀、微細(xì)粒浸染狀分布于角閃石、石榴石、白云母等脈石礦物中，粒度粗細(xì)不均勻;

(3)呈極微細(xì)粒云霧狀分布于角閃石等脈石礦物中，形成含鈦角閃石;

(4)沿角閃石解理縫隙呈針狀或網(wǎng)狀交代，有時(shí)完全替代角閃石而保留角閃石晶形;

(5)少量金紅石交代鈦鐵礦，形成富鈦鈦鐵礦。

可見，礦石中的金紅石有相當(dāng)一部分不易單體解離，需要細(xì)磨。

2 試驗(yàn)藥劑及設(shè)備

試驗(yàn)藥劑包括礦漿pH調(diào)整劑硫酸、碳酸鈉、氫氧化鈉，活化劑硝酸鉛，抑制劑六偏磷酸鈉、CMC、硅酸鈉、氟硅酸鈉，捕收劑改性脂肪酸、油酸鈉。其中，改性脂肪酸為自制藥劑。

所用設(shè)備主要有XFD型浮選機(jī)、XMQ－67型錐型球磨機(jī)、真空過濾機(jī)以及MBE電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱等。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 粗選條件試驗(yàn)

3.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在碳酸鈉用量為600 g/t、硝酸鉛用量為800 g/t、改性脂肪酸用量為400 g/t條件下，改變磨礦細(xì)度為－0.043 mm占45%、55%、65%、75%進(jìn)行粗選，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖1可知:隨著磨礦細(xì)度的提高，金紅石粗精礦的TiO2品位略有下降，TiO2回收率則逐漸上升;當(dāng)磨礦細(xì)度為－0.043 mm占65%時(shí)，金紅石粗精礦的TiO2品位和回收率分別為10.56%和78.47%，選別指標(biāo)較好。因此確定磨礦細(xì)度為－0.043 mm占65%。

3.1.2 捕收劑種類試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度為－0.043 mm占65%、硝酸鉛用量為1 000 g/t、捕收劑用量為800 g/t，用硫酸或碳酸鈉或氫氧化鈉調(diào)整礦漿pH，比較改性脂肪酸和油酸鈉兩種捕收劑在不同pH條件下的粗選效果，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果

圖2表明，油酸鈉和改性脂肪酸均在弱堿性條件下對(duì)金紅石的捕收效果較好，其中改性脂肪酸效果更佳。因此確定以改性脂肪酸為捕收劑。

3.1.3 碳酸鈉用量試驗(yàn)

由于弱堿性時(shí)改性脂肪酸對(duì)金紅石有較好的選別效果，因此進(jìn)行了碳酸鈉粗選用量試驗(yàn)。試驗(yàn)條件:硝酸鉛用量為600 g/t，改性脂肪酸用量為400 g/t，碳酸鈉用量分別為0、300、500、700、900、1 100 g/t。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 粗選碳酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

圖3表明:隨著碳酸鈉用量的增加，金紅石粗精礦的TiO2品位和回收率均先上升后下降;當(dāng)碳酸鈉用量為700 g/t時(shí)，金紅石粗精礦的TiO2品位和回收率分別為13.84%和76.27%，指標(biāo)較好。因此確定粗選碳酸鈉用量為700 g/t，此時(shí)礦漿pH為8.5。

3.1.4 硝酸鉛用量試驗(yàn)

試驗(yàn)條件:碳酸鈉用量為700 g/t，改性脂肪酸用量為400 g/t，硝酸鉛用量分別為200、400、600、800、1 000 g/t。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 粗選硝酸鉛用量試驗(yàn)結(jié)果

圖4表明:隨著硝酸鉛用量的增加，金紅石粗精礦的TiO2品位和回收率均呈先上升后略微下降的趨勢(shì);當(dāng)硝酸鉛用量為600 g/t時(shí)，金紅石粗精礦的TiO2品位和回收率分別為13.65%和76.37%，指標(biāo)較好。因此確定粗選硝酸鉛用量為600 g/t。

3.1.5 抑制劑種類及用量試驗(yàn)

為了獲得更好的粗精礦指標(biāo)，進(jìn)行了抑制劑種類及粗選用量試驗(yàn)。試驗(yàn)條件:碳酸鈉用量為700 g/t、硝酸鉛用量為600 g/t、改性脂肪酸用量為400 g/t，抑制劑分別為六偏磷酸鈉、CMC、硅酸鈉、氟硅酸鈉，其中六偏磷酸鈉用量為0、50、100、150 g/t，CMC用量為0、50、100、150 g/t，硅酸鈉用量為0、200、400 g/t，氟硅酸鈉用量為0、100、200、400 g/t。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 抑制劑種類及粗選用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖5可知:隨著抑制劑用量的增加，金紅石粗精礦的TiO2品位均逐漸上升，回收率則逐漸下降;當(dāng)抑制劑為六偏磷酸鈉且其用量為100 g/t時(shí)，金紅石粗精礦的TiO2品位和回收率分別為16.95%和74.30%，指標(biāo)較好。因此，確定在粗選時(shí)添加100 g/t六偏磷酸鈉對(duì)脈石礦物進(jìn)行抑制。

3.1.6 改性脂肪酸用量試驗(yàn)

試驗(yàn)條件:碳酸鈉用量為700 g/t，硝酸鉛用量為600 g/t，六偏磷酸鈉為100 g/t，改性脂肪酸用量分別為100、300、500、700、900 g/t。試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 粗選改性脂肪酸用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖6可知:隨著改性脂肪酸用量的增加，金紅石粗精礦的TiO2品位呈先上升后下降的趨勢(shì)，TiO2回收率呈逐漸上升的趨勢(shì);當(dāng)改性脂肪酸用量為500 g/t時(shí)，金紅石粗精礦的TiO2品位和回收率分別為16.66%和77.58%，指標(biāo)較好。因此確定粗選時(shí)改性脂肪酸用量為500 g/t。

3.2 閉路流程試驗(yàn)

閉路試驗(yàn)流程如圖7所示，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

圖7 閉路浮選試驗(yàn)流程

由表4可見，經(jīng)1粗3精3掃閉路浮選，可獲得TiO2品位為72.52%、TiO2回收率為87.22%的金紅石精礦，說明所采用的工藝流程及藥劑制度能夠?qū)鸺t石進(jìn)行有效的回收。

表4 閉路浮選試驗(yàn)結(jié)果 %

4 結(jié)論

(1)以碳酸鈉、硝酸鉛、六偏磷酸鈉為調(diào)整劑、改性脂肪酸為捕收劑，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)礦石中金紅石的高效浮選回收。

(2)在上述藥劑作用下，經(jīng)1粗3精3掃閉路浮選，可獲得TiO2品位為72.52%、TiO2回收率為87.22%的金紅石精礦。

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