某低品位坡洪积型钛铁矿石选矿工艺研究_骆洪振.pdf

某低品位坡洪积型钛铁矿石选矿工艺研究 骆洪振 1， 2 高春庆 1， 2 王海亮 1， 2 沈进杰 1， 2 （1. 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司， 安徽 马鞍山 243000； 2. 华唯金属矿产资源高效循环利用 国家工程研究中心有限公司， 安徽 马鞍山 243000） 摘要江苏某坡洪积型钛铁矿石TiO2品位2.63， 钛铁矿嵌布粒度细， 矿石矿物组成复杂， 黏土含量高。为 开发利用该矿石资源， 在工艺矿物学性质研究的基础上， 首先进行了重选预选工艺和磁选预选工艺对比试验， 磁 选预选工艺抛除尾矿产率大且TiO2损失率较低。对磁选预选精矿在一段磨矿细度为-0.076 mm占60、 二段磨矿 细度为-0.076 mm占90条件下进行二阶段磨矿阶段磁选试验， TiO2品位由6.78提高至14.53； 二段强磁精矿 采用螺旋溜槽重选， 重选精矿以硫酸为pH调整剂、 草酸为抑制剂、 水玻璃为分散剂、 MOH为捕收剂， 经1粗4精1扫 闭路浮选， 能获得TiO2品位48.26、 回收率13.69的钛精矿。因此， 采用原矿强磁预选预选精矿二阶段磨矿阶 段磁选磁选精矿螺旋溜槽重选重选精矿浮选的联合选矿工艺， 最终能获得TiO2品位高于48的合格钛精矿。 试验结果可以为坡洪积型钛铁矿石的开发利用提供参考依据。 关键词钛铁矿预选磁选重选浮选 中图分类号TD923， TD924.1文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -08-088-05 DOI10.19614/ki.jsks.201908016 Study on Beneficiation Process of a Low Grade Slope-type Ilmenite Ore Luo Hongzhen1， 2Gao Chunqing1， 2Wang Hailiang1， 2Shen Jinjie1， 22 （1. Sinosteel Maanshan Institute of Mining Research Co.， Ltd.， Manshan 243000 ， China； 2. National Engineering Research Center of Huawei High Efficiency Cyclic Utilization of Metal Mineral Resources Co.， Ltd.， Manshan 243000 ， China） AbstractThe TiO2grade of a sloping ilmenite ore in Jiangsu Province is 2.63. The ilmenite is fine in grain size， min- eral composition is complex and high clay content. In order to develop and utilize the ore resources， based on the research of process mineralogical properties， the comparison test of gravity separation pre-separation process and the magnetic separation pre-separation process were first carried out， compared with the gravity pre-separation process， magnetic pre-separation pro- cess has large yield of tailings and low loss rate of TiO2. The magnetic pre-separation concentrate was subjected to two stage grinding-stage magnetic separation test， at first stage grinding fineness is 60 passing 0.076 mm， second stage grinding fine- ness is 90 passing 0.076 mm，the grade of TiO2is increased from 6.78 to 14.53. The second-stage high intensity mag- netic concentrate is separated by spiral. Gravity concentrate with sulfuric acid as pH adjuster，oxalic acid as inhibitor，sodi- um silicate as dispersing agent， and MOH as collector， via one roughing four cleaning one scavenging closed circuit flotation process， titanium concentrate with TiO2grade of 48.26， the recovery rate of 13.69 was obtained. Above all， via high inten- sity magnetic pre-separation-pre-separation concentrate two stage grinding stage magnetic separation-spiral gravity separation on magnetic concentrate-gravity concentrate flotation combined beneficiation process， titanium concentrate with TiO2grade of above 48 can be obtained. The test results can provide reference for the development and utilization of slope alluvial ilmen- ite ore. KeywordsIlmenite ore， Pre-separation， Magnetic separation， Gravity separation， Flotation 收稿日期2019-07-10 作者简介骆洪振 （1991） ， 男， 助理工程师。 总第 518 期 2019 年第 8 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 518 August 2019 我国钛矿资源总量丰富， 储量处于世界首位， 2017年查明资源储量以TiO2计为8.19亿t ［1］。钛矿石 主要为钛铁矿， 占钛矿资源总量的98 ［2］。我国钛铁 矿TiO2品位一般在5～10， 与国外相比品位较低， 但常常伴生有多种可供综合利用的矿物组分， 使得 其综合回收利用价值高的同时， 分选难度也较大。 88 ChaoXing 我国钛铁矿资源具有岩矿多、 砂矿少的特点， 而岩矿 又以钒钛磁铁矿为主。典型的大型矿床为攀西地区 钒钛磁铁矿和承德钒钛磁铁矿， 对于该类型矿石资 源的选别， 联合选矿方法较单一选矿法相比具有无 可比拟的优点。目前， 较常用的联合分选工艺有3 种 ①重选磁选浮选联合工艺； ②磁选浮选联 合工艺； ③筛分、 粗粒重选电选、 细粒磁选浮选 联合工艺 ［3］。钛铁矿浮选关键在于选择合适的浮选 药剂， 钛铁矿捕收剂按照活性基团的不同分为脂肪 酸类捕收剂 ［6］、 胂酸类捕收剂、 膦酸类捕收剂、 羟肟酸 类捕收剂及其组合药剂； 目前， 应用较好的组合捕收 剂有MOS、 MOH、 ROB、 F968 ［7］等。 坡洪积型钛铁矿 ［4-5］根据钛铁矿床的成因而命 名。坡积物指在片流和重力作用下， 在斜坡地带堆 积的沉积物； 洪积物指暴雨和冰雪消融季节， 含有大 量砂石高速运动的冲水流， 分散成槽流或者槽流连 接成面状洪流， 从山地流出山口， 由此堆积形成的扇 形堆积物。其共同特点是分选性较差。本研究对于 坡洪积型钛铁矿石资源的开发利用， 具有重要指导 意义。 1试验矿样 试验用矿样来自江苏某地， 原矿 TiO2品位为 2.63。矿石化学成分分析结果见表1， 钛物相分析 结果见表2。 由表 2 可知， 钛主要分布于钛铁矿中， 钛铁矿 TiO2含量为1.70， 占总TiO2的64.64。 矿石目的矿物嵌布特征见图1， 主要矿物嵌布粒 度特性曲线见图2， 粒度分析结果见表3。 由图1可知， 目的矿物钛铁矿主要呈叶片状和板 条状， 与脉石、 磁铁矿紧密互嵌， 不易解离。 由图2可知， 矿石中有用矿物钛铁矿呈以细粒为 主的不等粒嵌布， 其中-0.030 mm粒级钛铁矿占50 左右； 脉石矿物黏土呈极不等粒嵌布。 由表3可知， 原矿-2 mm粒级占96.31， -0.030 mm粒级占45.50， 泥化严重； 粗粒级和细粒级TiO2 品位较低， 中间粒级品位高。 矿石显微镜矿物定量分析表明， 矿石金属矿物 主要为磁铁矿、 钛铁矿、 赤铁矿， 脉石矿物主要为黏 土、 辉石、 角闪石、 石英； 钛铁矿嵌布粒度较细， 其 骆洪振等 某低品位坡洪积型钛铁矿石选矿工艺研究2019年第8期 89 ChaoXing 中-0.019 mm粒级TiO2占总TiO2的40左右。 2试验结果及分析 2. 1粗粒预选试验 一方面， 矿石中钛铁矿与脉石黏土、 辉石等比磁 化系数差异较大， 可用强磁选作预处理抛除部分合 格尾矿； 另一方面， 根据钛铁矿与脉石黏土、 辉石等 密度差异较大， 可用重选作预处理抛除部分合格尾 矿。因此， 拟定2种预处理抛尾工艺。 2. 1. 1磁选预选试验 试验矿样粒度为-3 mm， 其中-0.5 mm 粒级占 86.96。华特高梯度粗粒强磁选机适用于-3 mm粒 级物料的弱磁性矿物回收， 在进行强磁选作业前， 须 先经弱磁选作业抛除物料中强磁性矿物。拟定试验 条件为弱磁选磁场强度159.24 kA/m、 强磁选磁场强 度796.18 kA/m。试验流程见图3， 试验结果见表4。 2. 1. 2筛分重选预选试验 矿样经筛孔尺寸为0.5 mm的细筛筛分， 筛下产 品采用螺旋溜槽重选选别。拟定试验条件为重选矿 浆浓度30。试验流程见图4， 试验结果见表5。 由表4、 表5可知， 磁选工艺与筛分重选工艺相 比， 前者可抛除产率69.61、 TiO2品位0.82的尾矿， 而且TiO2损失率较低。因此， 选择原矿粗粒磁选预选 工艺。 2. 2磨选试验结果及分析 矿样中目的矿物钛铁矿嵌布粒度细， 脉石矿物 嵌布粒度粗细不均匀。对预处理粗精矿 （弱磁选精 矿与强磁选精矿的混合精矿） 拟采用阶段磨矿阶 段磁选工艺处理。磁选作业包括弱磁选作业和强磁 选作业， 一般强磁选精矿中除了含钛铁矿单体外， 还 会有部分连生体颗粒及弱磁性脉石矿物颗粒， 欲得 到高品位的钛铁矿合格精矿， 需进行精选处理， 钛铁 矿粗精矿的精选方法主要为浮选， 其次有重选、 电选 以及重浮联合等工艺。基于矿石的物料性质， 拟定 采用重浮联合选矿工艺处理。 2. 2. 1阶段磨矿阶段磁选试验 在磨矿细度及磁选磁场强度条件试验的基础 上， 确定采用的试验条件及数质量指标见图5。 由图5可知， 在一段磨矿细度-0.076 mm占60、 二段磨矿细度-0.076 mm占90的情况下， 经阶段磨 矿阶段磁选工艺可获得产率 26.72、 TiO2品位 金属矿山2019年第8期总第518期 90 ChaoXing 14.53、 回收率57.26的精矿。 2. 2. 2二段强磁选精矿重选试验 以图5流程中的强磁选精矿为研究对象， 进行螺 旋溜槽重选条件试验， 确定螺旋溜槽重选矿浆浓度 20， 重选工艺流程为1次粗选、 1次精选， 获得的试 验结果如表6所示。 由表6可知， 通过重选试验可获得精矿作业产率 25.74、 TiO2品位 32.51、 作业回收率 57.63的指 标。 2. 2. 3重选精矿浮选试验 2. 2. 3. 1硫酸用量试验 为考察矿浆pH值对浮选指标的影响， 在捕收剂 MOH用量为1 000 g/t， 草酸用量为500 g/t， 水玻璃用 量为1 500 g/t条件下， 对重选精矿进行硫酸用量试 验， 结果如图6所示。 由图6可知， 随着硫酸用量的增加， 粗精矿TiO2 品位逐渐增加， 回收率急剧减少。在粗选保回收率 兼顾品位的原则下， 选择硫酸用量700 g/t， 此时矿浆 pH 值为 5.9， 粗精矿 TiO2品位为 40.69、 回收率为 72.05。 2. 2. 3. 2水玻璃用量试验 在MOH用量为1 000 g/t， 草酸用量为500 g/t， 硫 酸用量为700 g/t条件下， 对重选精矿进行水玻璃用 量试验， 结果如图7所示。 由图 7 可知， 随着水玻璃用量的增加， 粗精矿 TiO2品位逐渐增加， 回收率急剧减少。在粗选保回收 率兼顾品位的原则下， 选择水玻璃用量为1 500 g/t， 此时粗精矿TiO2品位为40.69、 回收率为72.05。 2. 2. 3. 3MOH用量试验 在水玻璃用量为1 500 g/t， 草酸用量为500 g/t， 硫 酸用量为700 g/t条件下， 对重选精矿进行MOH用量 试验， 结果如图8所示。 由图8可知， 随着MOH用量的增加， 粗精矿TiO2 品位逐渐减少， 回收率大幅增加。在粗选保回收率 兼顾品位的原则下， 选择MOH用量为1 000 g/t， 此时 粗精矿TiO2品位40.69、 回收率72.05。 2. 2. 3. 4闭路试验 以螺旋溜槽重选精矿为给矿， 进行1粗4精1扫、 中矿顺序返回闭路试验， 浮选药剂制度见图9， 试验 结果见表7。 由表7可知， 通过浮选闭路试验可获得精矿产率 35.89、 TiO2品位48.26、 回收率53.28 （对原矿回 收率13.77） 的指标。 3结论 （1）江 苏 某 坡 洪 积 型 钛 铁 矿 石 TiO2品 位 为 2.63， 杂质成分主要为SiO2， 有用矿物钛铁矿嵌布粒 度细， 矿石泥化严重， 分选较困难。 （2） 重选预选工艺和磁选预选工艺对比试验结 果表明， 磁选预选工艺可抛除的尾矿产率大、 TiO2品 位低， 而且钛损失率小； 磁选预选精矿在一段磨矿细 度为-0.076 mm占60、 二段磨矿细度为-0.076 mm 骆洪振等 某低品位坡洪积型钛铁矿石选矿工艺研究2019年第8期 91 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ 占90条件下经二阶段磨矿阶段磁选试验， TiO2品 位由6.78提高至14.53； 二段强磁精矿采用螺旋溜 槽重选， 重选精矿以硫酸为pH调整剂、 草酸为抑制 剂、 水玻璃为分散剂、 MOH为捕收剂， 经1粗4精1扫 闭路浮选， 能获得TiO2品位48.26、 对原矿回收率 13.69的钛精矿。因此， 采用原矿强磁预选预选 精矿二阶段磨矿阶段磁选磁选精矿螺旋溜槽重选 重选精矿浮选的联合选矿工艺， 最终能获得TiO2品 位高于48的合格钛精矿。试验结果可以为坡洪积 型钛铁矿石的开发利用提供参考依据。 参 考 文 献 凌月明， 鞠建华， 蒋文彪， 等.中国矿产资源报告 ［R］ .北京 地质 出版社， 2018. Ling Yueming， Ju Jianhua， Jiang Wenbiao， et al． China Mineral Resources ［R］ . Beijing Geological Publishing House， 2018. 吴贤， 张健.中国的钛资源分布及特点 ［J］ .钛工业进展， 2006 （6） 8-12. Wu Xian，Zhang Jian. Geographical distribution and characteris- tics of titanium resources in China ［J］ .Titanium Industry Progress， 2006 （6） 8-12. 王彦莉. 难处理钛铁矿选矿新工艺研究 ［D］ .长沙 中南大学， 2010. Wang Yanli. Study on New Mineral Processing Technology of Re- fractory Ilmenite ［D］ . Changsha Central South University， 2010. 罗跃， 顾春芬， 王国强， 等.徐州市贾汪区汴塘镇马头山矿区钛 铁矿赋存特征研究 ［J］ .能源技术与管理， 2018， 43 （1） 14-15. Luo Yue，Gu Chunfen，Wang Guoqiang， et al. Study on the occur- rence characteristics of ilmenite in Ma Toushan Mining Area-Qu- tang Town-Jiawang District-Xuzhou City［J］ . Energy Technology and Management， 2018， 43 （1） 14-15. 张琪， 冯学知， 张静.徐州某钛铁矿石可选性试验 ［J］ .现代 矿业， 2016， 32 （12） 51-55. Zhang Qi，Feng Xuezhi，Zhang Jing. Beneficiation experiment on a ilmenite in Xuzhou ［J］ . Modern Mining， 2016， 32 （12） 51-55. 张国范， 朱阳戈， 冯其明， 等.油酸钠对微细粒钛铁矿的捕收机理 ［J］ .中国有色金属学报， 2009， 19 （2） 372-377. Zhang Guofan，Zhu Yangge，Feng Qiming ，et al. The capture mechanism of sodium oleate on fine ilmenite［J］ . Transactions of Nonferrous Metals Society of China， 2009 （2） 372-377. 席振伟. 钛铁矿浮选捕收剂研究 ［D］ .长沙 中南大学， 2009. Xi Zhenwei. Study on Flotation Collectors of Ilmenite ［D］ . Chang- shaCentral South University， 2009. （责任编辑王亚琴） 金属矿山2019年第8期总第518期 92 ChaoXing