甘肃某含钪低品位钛铁矿石综合利用试验_邓善芝.pdf

甘肃某含钪低品位钛铁矿石综合利用试验 邓善芝 1， 2， 3 程仁举 1， 2， 3 李成秀 1， 2， 3 刘星 1， 2， 3 （1. 中国地质科学院矿产综合利用研究所， 四川 成都 610041； 2. 中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究 中心， 四川 成都 610041； 3. 国土资源部钒钛磁铁矿综合利用重点实验室， 四川 成都 610041） 摘要甘肃某含钪低品位钛铁矿石Fe、 TiO2、 Sc2O3含量分别为10.20、 4.55和55.6 g/t， 磁性铁仅占总铁的 17.90， 钛铁矿形式的铁占总铁的22.02， 硅酸盐形式的铁占总铁的52.05； 钛铁矿形式的钛占总钛的69.01， 钛磁 铁矿中钛占总钛量的3.52， 其余的钛主要赋存在难以富集和回收的硅酸盐矿物中。磁铁矿嵌布粒度主要为0.5～ 0.04 mm， 钛铁矿嵌布粒度主要为1～0.07 mm， 二者嵌布关系密切， 混杂充填在硅酸盐矿物粒间， 钪主要以类质同象形式 存在于深色钙镁酸盐类矿物 （主要为角闪石） 中。为了确定该矿石的开发利用工艺， 进行了选矿试验研究。结果表明， 6～0 mm矿石经重磁拉选矿机预选抛出29.82的含泥粗粒尾矿后， 在阶段磨选情况下 （二段磨矿细度为-0.074 mm占 81） ， 采用1粗 （135.4 kA/m） 2精 （119.4 kA/m和119.4 kA/m） 弱磁选流程选铁， 选铁尾矿采用1粗 （0.7 T） 1精 （0.6 T） 高 梯度强磁选流程预富集钛， 强磁选钛精矿经1粗1扫4精、 中矿顺序返回流程选钛， 最终获得Fe品位为60.78、 Fe回收 率为 13.11的铁精矿， TiO2品位为 47.05、 TiO2回收率为 55.74的钛精矿和 Sc2O3品位为 99.0 g/t、 Sc2O3回收率为 48.68钪精矿。 关键词含钪钛铁矿石重磁拉预选抛尾弱磁选高梯度强磁选浮选 中图分类号TD924.1文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -05-069-05 DOI10.19614/ki.jsks.201905012 Comprehensive Utilization Test of a Low Grade Scandium-containing Ilmenite in Gansu Province Deng Shanzhi1， 2， 3Cheng Renju1， 2， 3Li Chengxiu1， 2， 3Liu Xing1， 2， 312 （1. Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences， Chengdu 610041， China； 2. Research Center of Multipurpose Utilization of Metal Mineral Resources of China Geological Survey， Chengdu 610041， China； 3. Key Laboratory of Multipurpose Utilization of Vanadium-titanium Magnetite of Ministry of Land and Resources， Chengdu 610041， China） AbstractThe contents of Fe，TiO2and Sc2O3in a low-grade scandium-containing titanium iron ore in Gansu Province are 10.20， 4.55 and 55.6 g/t， respectively. The magnetic iron accounted for only 17.90 of the total iron， the iron in the of ilmenite accounted for 22.02 of the total iron，and the iron in the of silicate accounted for 52.05 of the total iron. TiO2in the of ilmenite accounts for 69.01 of the total titanium， and TiO2in titanomagnetite accounts for 3.52 of the total titanium. The remaining titanium mainly occurs in silicate minerals that are difficult to be enriched and recovered. The size of magnetite is mainly 0.5～0.04 mm，and the size of ilmenite is mainly 1～0.07 mm. They are closely intermingled with silicate minerals. Scandium is mainly found in dark calcium magnesium minerals（mainly amphibole） . In order to deter- mine the exploitation and utilization technology of the ore，the beneficiation test was carried out. The results show that under the condition of 6～0 mm，the tailings of 29.82 can be removed by ZCLA. Then，under the grinding fineness of -0.074 mm accounted for 81，the iron concentrate with TFe grade of 60.78，recovery rate of 13.11； the titanium concentrate with TiO2grade of 47.05， recovery of 55.74 and the scandium concentrate with Sc2O3grade of 99.0 g/t， recovery of 48.68 can be obtained by one roughing（135.4 kA/m）two cleaning（119.4 kA/m and 119.4 kA/m）low magnetic separation process， and the iron tailings are pre-enriched by one roughing（0.7 T）one cleaning （0.6 T）high gradient high intensity magnetic separa- tion process，and the titanium concentrate with high intensity magnetic separation by sequential return process of one rough- ing， four cleaning， one scavenging. KeywordsScandium-containing ilmenite；Pre-selection tail throwing of ZCLA； Low intensity magnetic separation； 收稿日期2019-01-28 基金项目四川省应用基础计划项目 （编号 2016JY0095） 。 作者简介邓善芝 （1987） ， 女， 工程师， 硕士。 总第 515 期 2019 年第 5 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 515 May 2019 69 ChaoXing 金属矿山2019年第5期总第515期 High gradient intensity magnetic separation； Flotation 随着优质钛资源的不断开发利用， 低品位钛铁 矿石的选矿技术研究将成为未来主要研究方向 ［1］。 目前国内低品位钛铁矿石的整体利用水平和利用率 偏低， 因此， 开展低品位钛铁矿资源的高效综合利用 具有十分重要的战略意义。钛铁矿石常用的选矿工 艺有强磁选浮选和强磁选电选， 其中， 强磁选 浮选已成为目前钛铁矿分选的主流工艺 ［2-7］。试验对 甘肃某含钪低品位钛铁矿石开展了以预先抛尾为基 础的磨矿弱磁选强磁选浮选工艺研究。 1矿石性质 1. 1矿石成分分析 矿石主要化学成分分析结果见表1， 铁物相分析 结果见表2， 钛物相分析结果见表3。 注 Sc2O3、 Co、 Cr、 Ga、 Ce的含量单位为g/t， 下同。 由表1可知， 矿石中的主要金属成分为Fe、 Ti， Fe、 TiO2含量分别为 10.20和 4.55； Sc2O3含量为 55.6 g/t， 可作为伴生元素进行回收； 其他稀有元素含 量较低， 不具备回收价值； 矿石 S、 P 含量分别为 0.04和0.11， 含量较低。因此， 该矿石属含钪低品 位钛铁矿石。 由表2可知， 矿石中的铁主要以硅酸盐的形式存 在， 占铁总量的52.05； 其次是钛铁矿中的铁， 占铁 总量的 22.02； 磁性铁含量较低， 仅占铁总量的 17.90， 可在选钛前采用弱磁选工艺进行回收。 由表3可知， 钛主要赋存在钛铁矿中， 占总钛的 69.01； 钛磁铁矿中钛占总钛量的3.52， 这些钛将 在弱磁选选铁时进入铁精矿中。因此， 铁精矿会含 有一定量的TiO2， 理论上可回收利用的钛为钛铁矿中 的钛。 1. 2主要矿物的嵌布特征 矿石中磁铁矿嵌布粒度主要为0.5～0.04 mm， 多 与钛铁矿混杂充填在硅酸盐矿物粒间， 少量表现为 脉石矿物的细小析出物， 前者可以回收， 后者即使深 度细磨也很难单体解离， 难以回收。钛铁矿主要呈 他形粒状嵌布， 粒度为1～0.07 mm； 偶见钛铁矿晶粒 中嵌布有平行片晶状铁矿物； 钛铁矿与磁铁矿嵌布 关系密切， 多毗连嵌布在脉石粒间或裂隙中； 此外， 矿石中部分钛铁矿以片晶形式嵌布在磁铁矿中， 这 部分钛铁矿即使细磨也难与磁铁矿解离， 易随磁铁 矿进入铁精矿中。矿石中未发现钪的独立矿物， 钪 主要以类质同象的形式存在于深色钙镁酸盐类矿物 （主要为角闪石） 中。 2试验结果与讨论 2. 1原矿粗粒抛尾试验 在低品位矿石的生产实践中， 普遍遵循 “能丢早 丢” 的选矿原则， 以实现企业节能减排、 降本增效的 目标。对于铁、 钛等磁性矿石来说， 磨前预抛尾不仅 有助于减少细粒湿尾矿的产出量和后续作业的负 荷、 挖掘磨选及后续作业的产能、 提高入磨品位、 改 善选别效果， 还可以对含泥较严重的矿石起到预脱 泥的作用。 试验矿石含泥量较大， 铁、 钛品位较低， 因此， 预 先抛尾具有重要意义。探索试验确定的预先抛尾设 备为重磁拉选矿机， 适宜的给矿粒度为6～0 mm， 分选 筒表面磁场强度为636 kA/m， 分选筒倾角为7、 转速 为12 r/min， 试验结果见表4。 由表4可知， 原矿采用重磁拉抛尾， 抛尾产率接 近30， 获得Fe品位为12.13， TiO2品位为5.70， 70 ChaoXing 2019年第5期邓善芝等 甘肃某含钪低品位钛铁矿石综合利用试验 Sc2O3品位为61.1 g/t的重磁拉精矿， 铁、 钛、 钪均得到 了明显富集。 2. 2选铁试验 弱磁选选铁试验给矿为重磁拉精矿， 试验在磨 矿细度为-0.074 mm占81的情况下， 采用弱磁粗选 （135.4 kA/m） 弱磁精选1 （119.4 kA/m） 弱磁精选 2 （119.4 kA/m） 流程选铁， 试验结果见表5。 由表5可知， 重磁拉精矿磨至-0.074 mm占81 的情况下， 采用1粗2精弱磁选流程选铁， 获得了Fe 品位为60.78， TiO2品位为4.76， Sc2O3品位为8.3 g/t 的铁精矿， 选铁尾矿Fe品位为10.56， TiO2品位为 5.73， Sc2O3品位为62.7 g/t， 钪主要富集在选铁尾矿 中。 2. 3选钛试验 2. 3. 1强磁选预富集试验 强磁选预富集试验给矿为选铁尾矿， 采用赣州 金环Slon-500型立环脉动高梯度强磁选机进行1粗1 精强磁选试验， 脉动冲次为200次/min， 转环速度为 2.5 r/min， 粗选和精选的背景磁感应强度分别为0.7 T 和0.6 T， 试验结果见表6。 由表6可知， 选铁尾矿强磁选预富集钛获得了 TiO2品位为14.62， Sc2O3品位为88.9 g/t， TiO2作业回 收率为82.27， Sc2O3作业回收率为45.68的强磁选 钛精矿。 2. 3. 2浮选选钛试验 浮选选钛试验给矿为强磁选钛精矿， 试验以 MOH为捕收剂， 试验流程见图1。 2. 3. 2. 1硫酸用量试验 矿浆pH调节剂硫酸可除去钛铁矿表面的氧化 膜， 活化钛铁矿， 又可清洗粘附在钛铁矿表面的矿 泥。因此， 首先进行了硫酸用量试验。试验固定抑 制剂水玻璃草酸用量为 1 000500 g/t， 捕收剂 MOH柴油用量为1 500100 g/t， 试验结果见图2。 由图2可知， 硫酸用量对浮选钛粗精矿指标影响 较大， 随着硫酸用量的增大， TiO2品位上升、 作业回收 率下降。综合考虑， 确定粗选硫酸用量为4 000 g/t。 2. 3. 2. 2水玻璃用量试验 水玻璃是硅酸盐矿物的常用抑制剂， 其用量试 验的硫酸用量为 4 000 g/t， 草酸用量为500 g/t， MOH 柴油用量为1 500100 g/t， 试验结果见图3。 由图3可知， 随着水玻璃用量的增大， 浮选钛粗 精矿TiO2品位呈先慢后快的上升趋势、 作业回收率呈 先慢后快的下降趋势， 表明过量的水玻璃也会抑制 钛铁矿。综合考虑， 确定水玻璃用量为2 000 g/t。 2. 3. 2. 3草酸用量试验 草酸也是钛铁矿浮选的常用调整剂， 对角闪石 和长石类脉石矿物有较好的抑制效果。为了较好 71 ChaoXing 地实现钛铁矿和脉石矿物的分离， 进行了草酸用量 试验。试验固定硫酸用量为 4 000 g/t， 水玻璃用量为 2 000 g/t， MOH柴油用量为1 500100 g/t， 试验结果 见图4。 由图4可知， 添加草酸能明显改善浮选钛粗精矿 TiO2品位， 但用量过大会影响TiO2作业回收率。综合 考虑， 选定草酸用量为1 000 g/t。 2. 3. 2. 4MOH用量试验 MOH用量试验固定硫酸用量为 4 000 g/t， 水玻 璃草酸用量为2 0001 000 g/t， 柴油用量为100 g/t， 试验结果见图5。 由图5可知， 随着MOH用量的增大， 浮选钛粗精 矿TiO2品位显著下降、 作业回收率明显上升。综合考 虑， 确定粗选MOH用量为1 000 g/t。 2. 4全流程试验 在上述试验及浮选闭路试验基础上进行了全流 程试验， 试验流程见图6， 结果见表7。 由表7可见， 矿石采用图6所示的流程处理， 最 终可得到Fe含量为60.78、 回收率为13.11的铁精 矿， TiO2品位为47.05、 回收率为55.74的钛精矿， 以及 Sc2O3品位为 99.0 g/t、 回收率为 48.68的钪精 矿， 较好地实现了矿石的综合利用。 3结论 （1） 甘肃某含钪低品位钛铁矿石Fe、 TiO2、 Sc2O3 含量分别为10.20、 4.55和55.6 g/t， 硅酸盐形式的 铁占总铁的 52.05， 钛铁矿形式的铁占总铁的 22.02， 磁性铁仅占总铁的17.90； 钛铁矿形式的钛 占总钛的69.01， 钛磁铁矿中钛占总钛量的3.52， 其余的钛主要赋存在难以富集和回收的硅酸盐矿物 中。矿石中磁铁矿嵌布粒度主要为0.5～0.04 mm， 多 与钛铁矿混杂充填在硅酸盐矿物粒间， 钛铁矿主要 呈他形粒状嵌布， 粒度主要为1～0.07 mm， 二者嵌布 关系密切， 多毗连嵌布在脉石粒间或裂隙中； 矿石中 未发现钪的独立矿物， 钪主要以类质同象的形式存 在于深色钙镁酸盐类矿物 （主要为角闪石） 中。 （2）6～0 mm 矿石经重磁拉选矿机预选抛出 金属矿山2019年第5期总第515期 72 ChaoXing 29.82的尾矿后， 在阶段磨选情况下 （二段磨矿细度 为-0.074 mm占81） ， 采用弱磁粗选 （135.4 kA/m） 弱磁精选1 （119.4 kA/m） 弱磁精选2 （119.4 kA/m） 流程选铁， 选铁尾矿采用1粗 （0.7 T） 1精 （0.6 T） 高梯 度强磁选流程预富集钛， 强磁选钛精矿经1粗1扫4 精、 中矿顺序返回流程选钛， 最终获得 Fe 品位为 60.78、 Fe回收率为13.11、 TiO2和Sc2O3含量分别 为4.76和8.3 g/t的铁精矿， TiO2品位为47.05、 TiO2 回收率为 55.74、 Sc2O3含量为 36.5 g/t 的钛精矿， Sc2O3品位为 99.0 g/t、 Sc2O3回收率为 48.68的钛精 矿。 参 考 文 献 韩跃新， 袁致涛， 李艳军， 等. 我国金属矿山选矿技术进展及发 展方向 ［J］ . 金属矿山， 2006 （1） 34-40. Han Yuexin， Yuan Zhitao， Li Yanjun，et al. Advances in mineral processing technology of China metallic mine and its development orientation ［J］ .Metal Mine， 2006 （1） 34-40. 刘星， 李成秀， 刘飞燕， 等.甘肃大滩某低品位钛铁矿石选矿试 验 ［J］ .金属矿山， 2014 （12） 75-78. Liu Xing， Li Chengxiu， Liu Feiyan， et al.Beneficiation technology for a low-grade ilmenite ore in Datan of Gansu Province ［J］ .Metal Mine， 2014 （12） 75-78. 陈凯达， 符剑刚， 王晖.甘肃低品位钛铁矿选矿工艺研究 ［J］ . 钢铁钒钛， 2013 （1） 1-6. Chen Kaida， Fu Jiangang， Wang Hui.Research on beneficiation pro- cess of Gansu low-grade ilmenite ［J］ .Iron Steel Vanadium Titani- um， 2013 （1） 1-6. 刘建国， 汤玉和， 张军， 等.某低品位钛铁矿选矿工艺试验 ［J］ . 现代矿业， 2013 （6） 85-87. Liu Jianguo， Tang Yuhe， Zhang Jun， et al.Experimental on the bene- ficiation technology for a low grade ilmenite ore ［J］ .Modern Mining， 2013 （6） 85-87. 黄思捷， 叶志勇， 游蔓莉. 陕西某钛铁矿选矿试验 ［J］ .金属矿山， 2012 （9） 48-51. Huang Sijie， Ye Zhiyong， You Manli.Mineral processing experi- ments on a ilmenite ore from Shanxi ［J］ .Metal Mine， 2012 （9） 48- 51. 蒋昊， 朱树生， 孙忠诚， 等.云南某低品位钛铁矿选矿试验研究 ［J］ .矿冶工程， 2015 （4） 40-43. Jiang Hao， Zhu Shusheng， Sun Zhongcheng， et al．Beneficiation technique for low-grade ilmenite from Yunnan ［J］ .Mining and Met- allurgical Engineering， 2015 （4） 40-43. 张建文.甘肃某低品位难选钛铁矿磁电选矿试验研究 ［J］ .矿产 保护与利用， 2016 （6） 21-25. Zhang Jianwen.The magneticelectrostatic separation study of low grade refractory ilmenite in Gansu province［J］ .Conservation and Utilization of Mineral Resources， 2016 （6） 21-25． （责任编辑罗主平） ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ 2019年第5期邓善芝等 甘肃某含钪低品位钛铁矿石综合利用试验 73 ChaoXing