滇中钛砂矿选矿技术及设备研究.pdf

2 0 1 1 年增刊1有色金属 选矿部分1 3 9 D O I 1 0 3 9 6 9 ，／j ．1 s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 1 ．z 1 ．0 3 0 滇中钛砂矿选矿技术及设备研究 朱耀登 云南铜业 集团 钛业有限公司，云南禄劝6 5 1 5 0 0 摘要主要分析滇中地区钛砂矿选矿的现状、选矿发展的方向及推荐流程与设备。滇中地区钛砂矿现有选矿厂技术 水平不高，设备不规范，造成较严重的资源浪费。影响回收率的主要原因是细粒级钛铁矿不能有效回收，选矿工艺流程简 单。本文通过试验选择合理流程和配置。 关键词钛砂矿；选矿；设备；技术 中图分类号T I M 5 5文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 1 S 0 - 0 1 3 9 - 0 4 I l m e n i t eB e n e f i c i a t i o nT e c h n i q u ea n dE q u i p m e n ti nC e n t r a lY u n n a n Z H UY a o d e n g T i t a n i u mC o ．，L t d ．，o fY u n n a nC o p p e rI n d u s t r y G r o u p ，L u q u a nY u n n a n6 5 1 5 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep a p e rm a i n l ya n a l y z e st h ep r e s e n ts i t u a t i o n ，d e v e l o p m e n tt r e n d sa n dr e c o m m e n d e d p r o c e s s i n gt e c h o n o l o g y t e c h n o l o g ya n de q u i p m e n t so fi l m e n i t e m i n e r a lp r o c e s s i n gi nC e n t r a lY u n n a na r e aa r e a n a l y z e d ．C u r r e n t l y ，T h em i n e r a lr e s o u r c e sa r es e r i o u s l yw a s t e di nc e n t r a lY u n n a na r e ab e c a u s eo fb a c k w a r d i nt e c h n o l o g ya n dn o n s t a n d a r di ne q u i p m e n t si nt h ei l m e n i t ec o n c e n t r a t o r so fC e n t r a lY u n n a na r e a ．T h em a i n r e a s o nf o rl o wr e c o v e r yi St h a tt h ef i n ei l m e n i t eC a nn o t c a n n o tb ee f f e c t i v e l yr e c o v e r e db ys i m p l em i n e r a l p r o c e s s i n gt e c h n o l o g i c a lp r o c e s s ．T h e r e f o r eT h u s ，t h ep a p e rp r o p o s e s at h er e a s o n a b l et e s t f l o w s h e e ta n d e q u i p m e n tc o n f i g u r a t i o nt h r o u s he x p e r i m e n t s ．p r o c e s s e sa n dc o n f i g u r a t i o n sa r es e l e c t e d ． K e yw o r d s i l m e n i t e ；m i n e r a lp r o c e s s i n g ；e q u i p m e n t ；t e c h n o l o g y 云南省有丰富的钛砂矿资源，大部分属次生内 陆砂矿，主要分布在昆明附近的富民、禄劝、武定 等地区。该地区的钛砂矿易采易选，经简单选矿便 可获得质量较好的钛精矿[ 1 】。矿物主要以砂矿的形 式赋存于残积、坡积及洪水冲积物中，矿层出露于 地表，矿层薄，一般为5 ～1 0m ，采矿极为方便， 均露天高压水力开采，以水力运输至选矿厂。 1 原矿主要性质 原矿多元素分析、矿物组成及钛铁矿和钒钛磁 铁矿嵌布粒度分析结果分别见表1 、表2 及表3 。 其结果表明，本区矿石的主要有用组分为钛和铁， 伴生组分为铝、镁等，其他组分很少。钛主要以钛 铁矿的形式赋存，有少量白钛石；铁除以钛铁矿的 形式赋存外，还以钒钛磁铁矿的形式赋存，在生产 中主要回收钛铁矿及钒钛磁铁矿。粒度分析表明中 等大小粒群的品位最高，细颗粒群品位最低，但细 粒级累计占相当大的比重。由于钛矿选矿以重选 为主，细粒级在重力水流的作用下易流失，影响回 收率。 2 目前矿区采用的选矿工艺及设备 矿区全部采用重选。大部分工厂规模小、回收 率低、精矿品位低、设备简单、设施简陋，属于粗 放式生产。生产的钛精矿品位T i O 含量在3 5 ％一 4 5 ％，回收率5 0 ％左右。这些选厂为粗选厂。 用水力采出的砂矿经过简单隔渣，送到粗选 厂。粗选的目的是将人选砂矿按矿石密度不同进行 分离，丢弃低密度脉石尾矿，获得重矿物含量达 9 0 ％左右的混合精矿，作为精选厂的给料。常用的 粗选设备为圆锥选矿机和螺旋选矿机。在滇中矿 区，粗选设备均为螺旋溜槽。螺旋溜槽安装便利、 收稿日期2 0 1 1 - 0 6 1 5 作者简介朱耀登 1 9 6 9 一 ，男，湖北阳新人．工程师，云南铜业僳团 钛业有限公司副总经理 万方数据 1 4 0 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年增刊1 表1 原矿多元素分析结果 T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fr u n - - o f - m i n eo r e 望坌里 墨 竺 垒 里 竺 Q 竺鲤垒曼 竺 ∑塑 含量，％1 8 ．1 83 0 ．5 12 1 ．1 00 ．4 84 ．3 40 ．0 2O ．0 2 6 0 ．2 9 64 ．3 50 ．1 5 表2原矿矿物组成分析结果 T a b l e2 M i n e r a l sc o m p o s i t i o no fr a n - o f - m i n eo r e 矿物含量，％矿物含量／％矿物含量，％矿物含尾，％ 钛铁矿 1 0 ．9 5 黄铁矿 0 ．O l 蛭石 白钛石0 ．2 4石英4 ．5 2 角闪石 钒钛磁铁矿4 ．2 6风化长石 1 ．9 7 钛辉石 赤铁矿0 ．2 0 褐铁矿黏土7 1 ．6 0 绿帘石 表3钛铁矿和钒钛磁铁矿嵌布粒度测定结果 T a b l e3 I n l a yg r a n u l a r i t ym e a s u r i n gr e s u l t so fi l m e n i t e a n dv a n a d i u m - 4 i t a n i u mm a g n e t i t e 粒级，m 粒度分布，％ 钛铁矿钒钛磁铁矿 操作简单、比较实用，缺点是水流流量和流速不易 掌握。导致回收率忽高忽低，精矿品位变化较大。 原矿中含磁铁矿比例较大，经螺旋选出的粗精矿再 经磁选分离出钛精矿和铁精矿。 在滇中地区，有少数钛选厂螺旋粗选后配有摇 床等精选设备，主要为满足高品位钛精矿客户要 求。钛精矿品位T i O 含量在4 5 ％左右。现有生产 主流程如图l 所示。 原矿 钛精矿铁精矿 图1 现场生产主流程 F i g ．1M a j o rp r o c e s s i n gf l o w s h e e to fp r o d u c t i o ns i t e 3目前选矿厂普遍存在的问题 1 原料性质决定采用传统选矿工艺回收率不 高。在矿区不同的矿段取原矿土样8 件，经过淘 洗，对比钛矿物量的变化情况。在淘洗过程中，淘 洗出的钛矿物T i O 含量明显下降。这说明基性岩 石的钛矿物经风化淋滤后，钛矿物含量较好，但粒 度变得很细，随着淘洗的水流漂走的矿物数量较 多，损失量较大。对应在生产中，使用螺旋溜槽， 水流更急，细粒更易漂走，回收率就不会高。这对 选矿提出了新的工艺要求，应通过选矿试验确定矿 物粒度对回收率的影响程度。 2 回收率与产品品位之间存在着很大程度的 互逆关系。一般说来，产品品位提高0 ．5 个百分 点，回收率下降3 ％左右。如何产出高品质的钛精矿， 同时确保回收率，将是选矿工艺面临的一大课题。 4 针对问题进行的试验研究 4 ．1 研究方向及试验方案 原矿粒度分析结果表明，中等大小粒群的品位 最高，细颗粒群品位最低。为了加强 0 ．1 0 5m m 粗 颗粒群中钛铁矿的回收，应该将粗颗粒磨细后人 选；为了提高钛铁矿回收率，必须加强细粒钛铁矿 回收。 基于实践和粒度分析，滇中地区钛铁矿的分选 以重选为主，但跳汰机、重介质选矿机和螺旋选矿 机不适用，螺旋溜槽和摇床都可以使用，螺旋溜槽 适用于粗选和扫选，摇床适用于精选。 由于原生矿泥多，需进行脱泥人选。考虑到滇 中地区钛铁矿选矿中铁钛矿物分离主要是钛磁铁矿 与钛铁矿分离，在解离条件下容易实现，精选试验 除摇床试验外还包括细磨入选对比研究和弱磁选验 证试验。 4 ．2 试验结果 1 原矿直接入选 试验所用设备为单头螺旋溜槽。流程和试验结 果分别见图2 和表4 。 表4 结果表明，螺旋溜槽分选效果明显，但各 个粒级的精矿品位都不够高，需要精选。各个粒级 的抛尾效果都不够好。 经过分析，粗大颗粒进人尾矿是没有解离，经 过磨矿可以避免，但细粒分选效果不好，导致回收 率低，必须进行深入研究以加强细粒钛矿回收。 m m m 舢 O O O M懈骺舵甜 ∞”m m 万方数据 2 0 1 1 年增刊1朱耀登滇中钛砂矿选矿技术及设备研究 1 4 1 螺旋溜槽 原矿 ’ 精矿中矿尾矿 图2 原矿直接入选流程 F i g ．2 F l o w s h e e to ft u n o f - m i n eo r ed i r e c t c o n c e n t r a t i o n 表4原矿直接入选试验结果 T a b l e4R e s u l to f1 “ 1 1 n 叼f 啪i n eo r ed i r e c tc o n c e n t r a t i o nt e s t 名称质戢丽笋籍苏景器 精矿 1 6 0 ．11 6 ．7 41 6 ．7 4 2 0 ．3 7 5 3 ．9 l 5 3 ．9 l 中矿 1 7 2 ．91 8 ．0 81 8 ．0 85 ．5 6 1 5 ．8 91 5 ．8 9 尾矿6 2 3 ．3 6 5 ．1 86 5 ．1 82 ．9 33 0 ．2 03 0 ．2 0 给矿 9 5 6 ．3 1 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．0 2 磨矿细度试验 试验设备主要有球磨机，Z C T 弱磁选机及S S S 强磁选机，试验流程及结果分别见图3 和表5 。 次 原矿给矿 矿 图3 磨矿细度试验流程 F i g ．3 F i n e n e s so fg r i n d i n gt e s t p r o c e s s 表5磨矿细度试验结果 T a b l e5F i n e n e s sr e s u l to fg r i n d i n gt e s t 器 产品名称产靴m 品雠T i O z 回收率，％ 次铁精矿 5 ．0 82 6 ．8 4 l1 ．5 4 的．0 2 不磨g “ 蓑茎； 酪2 7 ．．％9 62 ，4 ．．9 。1 凹5 8 ．．的9 7 合计 1 0 0 ．01 1 ．8 1 1 0 0 ．0 次铁精矿 2 ．9 9 1 6 ．7 75 ．3 1 钛精矿 2 1 ．9 82 7 ．2 6 6 3 舶 8 1 ．5 7 磊磊矿 7 5 ．0 33 ．9 36 1 ．2 3 合计 1 0 0 ．09 ．4 41 0 0 ．0 试验结果表明，不磨矿次铁精矿中T i O 品位 较高达到2 6 ．8 4 ％，损失回收率1 1 ．5 4 ％，随着磨矿 细度一4 3 “m 的增加，次铁精矿T i O z 品位稳定在 1 6 ．7 7 ％左右，同时钛精矿的T i O 品位及回收率随着 磨矿细度的增加而增加，在磨矿细度一4 3 m 占 8 1 ．5 7 ％时。钛精矿的T i O 品位为2 7 ．2 6 ％，回收率 为6 3 ．4 6 ％，因此磨矿细度为- 4 3I x m 占8 2 ％为宜。 3 弱磁选摇床重选试验 螺旋溜槽所得的钛粗精矿品位低，需进一步精 选，考虑到矿石中有一部分磁性铁矿物，本试验采 用弱磁选一摇床重选的流程方案进行精选试验。试 验流程和结果分别见图4 和表6 。 钛粗精矿 铁 钛精矿1钛中矿1 钛精矿2 钛中矿2 2 图4 弱磁选摇床重选试验流程 F i g ．4 W e a km a g n e t i cs e p a r a t i o n s h a k i n gt a b l e g r a v i t ys e p a r a t i o nt e s t 表6弱磁选摇床重选试验结果 T a b l e6T e s tr e s u l to fw e a km a g n e t i cs e p a r a t i o n s h a k i n gt a b l eg r a v i t ys e p a r a t i o nt e s t 戮撇称罢翥T i 0 2 黑罢 ⋯钛粗精矿2 ．3 8 1 9 ．4 75 2 ．4 16 ．8 9 紫 尾矿1 7 ．8 4 2 6 ．6 97 0 ．7 5 “ 给矿 2 0 ．2 22 5 ．8 4 7 7 ．6 4 7 4l m l 中l0 ．6 65 ．2 01 4 ．6 64 4 ．8 1 ．4 43 4 ．6 5 尾I2 ．4 2 7 ．6 2 4 ．4 3 3 2 ．01 ．5 93 6 ．2 4 摇床．弭岬军豫；4 邢篇4 。．4 弧7 4 翟，雌 尾25 ．4 41 0 ．2 24 ．5 5 2 2 ．7 3 ．6 83 4 ．5 给矿 尾矿 1 7 ．8 4 2 6 ．6 9 7 0 ．7 5 精l 精28 ．6 7 4 9 ．2 5 6 3 ．4 5 试验结果表明，对钛粗精矿采用弱磁粗选脱铁， 可以获得产率2 ．3 8 ％、铁品位5 2 ．4 1 ％的铁粗精矿， 万方数据 1 4 2 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年增刊1 并且可以减轻摇床重选作业的负荷；对弱磁选尾矿采 用摇床重选，可以获得较高的钛精矿品位和回收率， 铁精矿品位达到4 9 ．2 5 ％，回收率达到6 3 ．4 5 ％，摇 床的作业回收率达到9 0 ％。 4 浮选试验 尝试用浮选法回收钛铁矿。脱泥后用强磁除 铁、经过三次开路精选，试验结果如表7 。 表7浮选试验结果 T a N e7T e s tr e s u I to ff l o t a t i o n 铁 从开路浮选试验结果可看出，浮选也可以有效 回收钛铁矿。进一步进行浮选闭路试验，矿物经脱 泥除铁后进行一次粗选、两次精选闭路浮选，可得 到回收率4 1 ．1 9 ％、品位4 6 ．0 3 ％的钛精矿[ 2 】。 原矿 钛精矿 图5 推荐的重选流程 F i g ．5 R e c o m m e n dg r a v i t ys e p a r a t i o nf l o w s h e e t 5选矿工艺流程及设备组合方案 较先进的重选设备，可使精矿品位、回收率提高。 从探索试验来看，钛砂矿的选矿应以重选为 主，首先应该进行脱泥后磨矿，并进行弱磁除铁， 一次粗选、一次扫选、两次精选螺旋溜槽粗选一摇 床精选一再除铁流程较为适用。试验回收率为 6 3 ．4 5 ％，较实际生产高。这是因为实际生产管理粗 放的原因。但是，为充分利用资源，该回收率仍然 偏低。 推荐流程见图5 。滇中地区的钛选厂规模都较 小，流程简单，生产方式较落后，回收率低，精矿 品质差，资源浪费较严重。经过分析，认为滇中地 区钛矿采选要成为个具有规模的产业，必须走集 约化建设、集约经营的路子。 在产业政策上应限制选厂建设的准入，制定最 小生产规模，提倡使用技术含量高的选矿流程。滇 中钛砂矿的选矿工艺应以重选为主，主要设备有螺 旋溜槽、球磨机、分级机、磁选机、摇床等。采用 6 结论 1 影响滇中地区钛砂矿回收率的主要因素是 对于细粒级矿的回收较难，进一步提高回收率还需 对流程和设备进行优化组合； 2 对于现有选矿厂应在选矿技术上加以完善， 以免造成资源浪费； 3 滇中地区钛砂矿埋藏浅，但各矿体独立， 且均有农田和林地覆盖，尾矿库选址较难，必须进 行规划性开采，才能获得较好的经济效益。 参考文献 [ 1 ] 莫畏，邓国珠，罗方承．钛冶金[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 8 1 2 4 1 3 2 ． [ 2 ] 广州有色金属研究院．云南铜业集团钛铁矿工艺矿物学 研究及初步选矿工艺研究[ R ] ．2 0 1 0 ． 万方数据