攀枝花白馬選鐵尾礦綜合回收利用研究

2020-03-15 13:32:50鄒鋒殷志剛陳思竹

礦產綜合利用 2020年6期

鄒鋒,殷志剛,陳思竹

（1.攀枝花鋼城集團涼山瑞海實業有限公司，四川攀枝花 615000;2. 四川省有色冶金研究院有限公司，四川成都 610051）

鈦具有特殊的理化性質，被工業界稱為是繼鋼和鋁之后崛起的“第三金屬”[1-3]。由于受到選礦技術水平的限制，國內針對釩鈦磁鐵礦中鈦資源的回收一直存在回收率較低的問題[4-6]，大多數選廠將選鐵尾礦進行堆存處理，導致大量鈦資源只能流失于尾礦庫[7-9]。為了充分利用選鐵尾礦中的鈦資源，國內科研院所及高校先后開展了科技攻關，均因為指標較差、生產成本偏高等因素限制了該類尾礦的大規模開發利用[10-11]。本文的主要目的在于掌握攀枝花白馬選礦廠選鐵尾礦中鈦資源可利用狀況，開發一種針對選鐵尾礦選鈦工藝，以經濟、清潔、高效的方式從釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中高效回收鈦鐵礦，促進全國鈦資源綜合回收利用。

1 工藝礦物學

1.1 化學多元素分析

對選鐵尾礦進行多元素化學分析及粒度篩析，其結果分別見表1、2。

表1 化學多元素分析結果/%Table 1 Chemical analysis of multi-elements of the raw materials

表2 給礦全粒級篩析結果Table 2 Full grain screening analysis results of the feeding ores

由表1 可看出，該礦可利用的有價元素為鈦，其TiO2品位5.59%，礦石中Fe 含量為0.13%，含量非常低，選鐵尾礦中S 品位為0.32%，試驗中需要注意硫對產品的影響。

由表2可看出，除了+0.075 mm和+0.038 mm產率較低外，其余粒級產率分布較為均勻，+0.12 mm TiO2品位較低，-0.12 mm TiO2品位相差不大，給礦-0.038 mm 粒級產率及TiO2分布率較高，該部分礦物由于粒度過細，資源化回收難度較大。

1.2 選鐵尾礦鏡鑒結果

此選鐵尾礦主要成分為鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、硫化鐵、少量磁黃鐵礦、鈦輝石、石英、少量長石等。

選鐵尾礦中鈦磁鐵礦以較大顆粒單體形式存在的顆粒很少，鈦磁鐵礦主要以貧連生體與霧狀或滴狀的形式嵌布在脈石顆粒中，或者從脈石礦物的解理縫中析出，這些鈦磁鐵礦由于粒度太細，采用常規物理選礦難以回收。

鈦鐵礦在該物料中有粗有細，大部分分布為0.04 ～ 0.1 mm 之間，鈦鐵礦以不規則粒狀分布，有的以細脈狀分布，有的呈不等粒嵌布，大部分鈦鐵礦內部比較純凈，少部分鈦鐵礦不夠純凈，有的從脈石中析出，顆粒細小難于解離，個別鈦鐵礦顆粒的裂縫中有脈石礦物充填，也有部分鈦鐵礦在脈石中呈浸染狀分布，這種鈦鐵礦回收利用的難度較大，選鐵尾礦中鈦鐵礦的單體解離度較高，存在一定量的脈石單體。

選鐵尾礦硫化物含量不高，大部分在0.02 ～0.08 mm 之間，以粒狀存在于脈石礦物中，少部分以極細的滴狀散布于脈石礦物中，硫化物單體少見，大部分以連生體的形式存在。

2 磁選試驗

2.1 磁場強度試驗

試驗采用SLon-500 脈動高梯度磁選機，試驗參數為脈動沖程30 mm、沖次250 次/min、轉環轉速3.0 r/min、礦漿濃度30%、磁介質3 mm。進行不同磁場強度的試驗，試驗結果見表3。

表3 一段強磁磁場強度條件試驗結果Table 3 Condition test results of high-intensity magnetic the f irst stage f ield

由表3 可見，隨著磁場強度的升高，精礦產率、TiO2回收率均隨著磁場強度升高而增加，精礦品位隨著磁場強度升高而下降，尾礦中TiO2品位較高。磁場強度超過500 kA/m，精礦品位下降較多，精礦回收率提高有限。綜合考慮各項指標，選擇較佳的磁場強度500 kA/m，此時精礦產率34.64%、TiO2品位20.24%、TiO2回收率61.39%，尾礦TiO2品位6.75%。

2.2 沖程試驗

試驗采用SLon-500 脈動高梯度磁選機，在磁場強度500 kA/m、沖次250 次/min、轉環轉速3.0 r/min、礦漿濃度30%、磁介質3 mm的條件下，進行脈動沖程試驗，試驗結果見表4。

表4 強磁沖程條件試驗結果Table 4 Condition test results of high-intensity magnetic stroke

30精礦 37.46 18.42 60.42尾礦 62.54 7.23 39.58給礦 100.00 11.42 100.00 35精礦 34.13 20.06 59.95尾礦 65.87 6.94 40.05給礦 100.00 11.42 100.00 40精礦 32.15 20.46 57.60尾礦 67.85 7.14 42.40給礦 100.00 11.42 100.00

由表4 可看出，隨著沖程的增加，精礦產率和TiO2回收率均隨著沖程的增加而下降，精礦TiO2品位隨著沖程增加而提高，沖程小于35 mm時，精礦品位不高；沖程超過35 mm 時，精礦品位提高幅度較小，考慮到浮選時精礦品位不宜過低，因此采用沖程35 mm，此時精礦產率34.13%、精礦TiO2品位20.06%、TiO2回收率59.95%，尾礦TiO2品位9.64%。

2.3 沖次試驗

試驗采用SLon-500 脈動高梯度磁選機，在磁場強度500 kA/m、脈動沖程35 mm、轉環轉速3.0 r/min、礦漿濃度30%、磁介質3 mm的條件下，進行沖次試驗，試驗結果見表5。

表5 強磁沖次條件試驗結果Table 5 Secondary condition test results of high-intensity magnetic stroke

由表5 可看出，隨著沖次的提高，精礦產率和回收率逐漸下降，精礦TiO2品位不斷提高，沖次超過300 次/min 后，精礦產率明顯下降，尾礦品位基本變化不大，因此綜合考慮采用沖次300 次/min，精礦產率32.15%、精礦TiO2品位21.04%、TiO2回收率59.23%，尾礦TiO2品位6.86%。

2.4 轉速試驗

試驗采用SLon-500 脈動高梯度磁選機，在磁場強度760 kA/m、脈動沖程30 mm、沖次250次/min，礦漿濃度30%、磁介質3 mm的條件下，進行轉環轉速試驗，試驗結果見表6。

表6 一段強磁轉環轉速條件試驗結果Table 6 Condition test results of the f irst stage high-intensity magnetic rotary speed

由表6 可看出，隨著轉環轉速的提高，精礦產率和回收率均逐漸增加，精礦TiO2品位逐漸降低，綜合考慮采用轉速3.0 r/min，此時精礦產率35.12%、精礦TiO2品位21.86%、TiO2回收率67.23%，尾礦TiO2品位5.77%。

2.5 二段強磁

二段強磁條件試驗時發現，二段強磁尾礦TiO2品位較高，普遍在6.50% ～ 7.80%之間，生產時對二段強磁尾礦進行掃選，試驗流程見圖1。

圖1 二段強磁生產流程Fig .1 Flowsheet of the second stage high-intensity production

試驗采用SLon-500 脈動高梯度磁選機，轉環轉速3.0 r/min、脈動沖程35 mm、沖次300次/min，礦漿濃度30%、磁介質3 mm，精選試驗磁場強度500 kA/m，掃選試驗磁場強度348 kA/m，二段強磁生產試驗結果見表7。

表7 二段強磁生產試驗結果Table 7 Test results of the second stage high-intensity production

由表7 可看出，通過一次精選一次掃選，二段強磁尾礦TiO2品位為4.03%，相較與二段強磁條件試驗降低較多，通過掃選增加了TiO2的回收率，同時保證了較高的精礦品位。

3 產品分析

3.1 粒度分析

二段精選精礦和掃選精礦合并后作為二段強磁精礦，對二段強精和二段強尾進行全粒級篩析和TiO2分布率測定，計算出粒級產率和回收率。試驗結果表明：二段強磁生產精礦+0.074 mm 粒級回收率最高，達到87.25%，+0.18 mm 粒級回收率最低，僅為53.41%，其余粒級回收率均在71%以上。強磁尾礦-0.074 mm 粒級品位較高，其余粒級尾礦品位均低于3%。

3.2 礦物分析

為了解二段強磁精礦富集情況和二段強尾礦損失情況，對二段強精和二段強尾進行鏡下檢測，其礦物含量與其單體解離度見表8。

表8 礦物含量及單體解離度測定結果Table 8 Determination results of mineral content and monomer dissociation degree

二段強磁精礦整體物料粒度較細，主要分布在幾微米到兩百微米之間，部分物料已經過磨。典型的鈦磁鐵礦已經比較少見，鈦磁鐵礦主要以氧化蝕變或綠泥石化的鈦磁鐵礦（脈石解理縫中析出物、在脈石中的極細粒含鐵礦物的形式存在。鈦鐵礦顆粒內部純凈，有少數鈦鐵礦裂縫中充填有脈石礦物呈壓碎結構的鈦鐵礦，壓碎結構鈦鐵礦對其精礦品位的提高有一定的影響，另外一個影響鈦鐵礦選別的重要因素就是整個物料的粒度。

硫化物嵌布粒度比鈦鐵礦粒度稍細，整體含量較少，與鈦鐵礦的粒度分布類似，都為粒狀，硫化物的類型以磁黃鐵礦為主。脈石顆粒多數純凈，部分脈石中含有蝕變的鈦磁鐵礦和很細的鐵鈦礦物與硫化物。

二段強磁尾礦鈦磁鐵礦有極個別鈦磁鐵礦屬于典型的鈦磁鐵礦，主要以蝕變或綠泥石化的鈦磁鐵礦、脈石解理縫中的含鐵礦物析出物、極細蝕變的含鐵礦物、極貧連生體的形式存在。鈦鐵礦顆粒內部純凈，有少數鈦鐵礦呈壓碎結構，鈦鐵礦粒度分布介于幾微米到一百多微米之間，除壓碎結構鈦鐵礦會影響精礦品位之外，鈦鐵礦顆粒都算可回收顆粒。硫化物數量不多，以粒狀為主，硫化物以黃鐵礦為主，其他硫化物各種均有但礦量很少。脈石顆粒相對純凈，且粒度較鈦鐵礦粗，少量脈石顆粒中嵌布有各種形態的鐵鈦礦物，主要為蝕變的鈦磁鐵礦、解理縫中析出物及極細粒級的含鐵鈦礦物。

4 浮選試驗

浮選給礦為二段強磁精礦，根據強磁精礦鏡鑒結果，強磁精礦中含有少量的硫化礦，在浮鈦之前應可進行浮硫試驗，浮硫所用的藥劑制度根據現場經驗確定，浮鈦試驗使用優鈦做捕收劑，H2SO4做pH 值調整劑，另外根據現場經驗在粗選時加入一定量的柴油。

4.1 條件試驗

主要開展了硫酸用量、捕收劑用量、柴油用量條件試驗，最終確定較佳藥劑用量分別為硫酸750 g/t，優鈦捕收劑2200 g/t，柴油用量560 g/t。浮選采用兩種不同的流程，一種為“浮硫+浮鈦粗選”流程，另一種為“浮硫+脫泥+浮鈦粗選”流程。試驗結果表明：浮硫之后進行脫泥，可以進一步降低尾礦TiO2品位；采用脫泥流程，粗精礦產率明顯提高，精礦品位有所下降，主要是采用“浮硫+浮鈦粗選”流程時，給礦中的礦泥對捕收劑影響較大，影響了對有用礦物的捕收效果，造成其粗精礦回收率較低。采用“浮硫+脫泥+浮鈦粗選”流程，給礦中礦泥部分在粗選前已經脫除，不會對捕收劑產生負面影響?！案×?浮鈦粗選”與“浮硫+脫泥+浮鈦粗選”流程相比，采用脫泥流程，精礦品位降低較少，精礦產率和回收率提高較多，同時降低了尾礦的品位和回收率，綜合比較，確定采用“浮硫+脫泥+浮鈦”流程，其中脫泥用量采用優鈦100 g/t。