广西某钛铁矿的选矿工艺设计.pdf

2 0 0 9 年第5 期有色金属 选矿部分 2 9 广西某钛铁矿的选矿工艺设计 陈国荣 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要针对广西某钛铁矿，通过对矿石性质、选矿试验的分析，确定了设计合理的选矿工艺流程，对流程结构 的优化、设备选型以及设备配置特点等进行了综合论述。 关键词钛铁矿；选矿工艺；设计；设备选型；设备配置 中图分类号T D 9 2 8 ．1 ；T D 9 5 1 ．1文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 9 0 5 - 0 0 2 9 - - 0 4 广西巴马天润钛业有限公司位于广西巴马县， 是桂西地区乃至我国较有名的钛铁矿产地，该地区 钛铁矿经前人预查已在民安平林一带提交中型钛 铁矿床一处，在其周边亦发现钛铁矿点多处，一直 以来存在小规模民采现象，从目前所取得的地质资 料和所了解的开发情况分析，该地区钛铁矿具有较 大的找矿潜力和开发前景。 矿区位于南华准地台右江再生地槽桂西拗陷西 林一百色断褶带东段之巴马背斜南东段核部和北东 翼部。该地区属亚热带季风气候区，雨季多集中在 5 - 9 月，雨量充沛，昼夜温差较大；地形地貌主要 为由辉绿岩及硅质岩、泥岩、灰岩组成的丘陵缓 坡一中低山，地形切割中等，植被覆盖稀疏一中 等。该地区已通高压电，生产生活用电由距巴马县 城约4 0 k m 的大化岩滩大型水电站供给，电力充 足，电话和手机基本普及到村屯，当地居民生活较 贫困，剩余劳动力充足。 本次设计的生产规模为采选生产能力l O O g d 钛 铁矿精矿 T i O 品位 4 8 ％ 。 1矿石性质 本次新建采选工程的选矿厂主要处理民安平 林一带的钛铁砂矿矿石。 1 ．1 原矿主要化学成分及矿石密度 矿样为风化迁移的残积、坡积砂矿，有价成分 主要是钛。矿样主要化学成分分析结果见表l 。 1 ．2 矿石的矿物组成 含钛矿物主要有钛铁矿 占1 5 ．7 8 ％ ，金红 收稿日期2 0 0 9 0 2 1 6 作者简介陈陶荣 1 9 7 5 一 ，女，江西临川人，工程师。 表1矿样中主要化学成分分析结果 T a b l e1 M a i nc h e m i c a lc o m p o n e n t sa n a l y s i so fr u n o f - m i n eo r e％ 矿石的密度为3 ．O t ／m 3 。 石、白钛矿、板钛矿、榍石等 占1 ．4 5 ％ ，其它 金属矿物有针铁矿、水针铁矿、水赤铁矿、锰钡 矿、黄铁矿等 占1 5 ．8 7 ％ 。脉石矿物有伊利石、 高岭石、绿泥石、埃洛石、蒙脱石、石英、长石、 云母、辉石、闪石、硅灰石、碳酸盐等矿物 占 6 6 ．9 0 ％ 。 1 ．3 钛的赋存状态及平衡分配计算结果 矿样中钛主要以钛铁矿的状态存在，其次是以 金红石、白钛矿、板钛矿的形式存在，少量以榍石 的形式存在，此外还有部分钛分散在铁矿物和脉 石矿物中。矿样中钛元素的平衡分配计算结果见 表2 。 表2T i O 在矿样中的平衡分配计算结果 T a b l e2T h er e s u l to fT i 0 2b a l a n c ed i s t r i b u t i o ni n r u n o f - m i n eo r e％ 万方数据 3 0 有色金属 选矿部分2 0 0 9 年第5 期 由表2 可以看出，矿石中的钛主要以钛铁矿的 形式存在，其次是以金红石、白钛矿、板钛矿、榍 石的形式存在，有4 ．9 1 ％的钛分散在铁锰矿物和脉 石矿物中。 经计算，钛精矿理论品位为T i O 5 6 ．3 6 ％，T i O 的理论回收率为9 4 ．8 3 ％。 1 ．4 钛矿物的粒度特性 钛矿物的粒度特性测量结果见表3 。 表3钛矿物的粒度测量结果 T a b l e3T h er e s u l to fs i z em e a s u r e m e n ti nt i t a n i u m m i n e r a l s％ 粒纫斗m8 磊 5 8 9 - - 8 0 0 “- 5 8 1 ； 2 - 4 9 1 ；十2 - 2 0 9 湍- 2 0 7 8 删- 1 4 7 航- 1 0 4 埘- 0 7 4 3 2 - 4 - 2 l 二 钵含母0 2 2 30 5 42 ．1 58 3 28 ．7 71 7 2 ．42 1 2 8I7 ．9 71 3 ．8 37 ．7 4 1 3 00 ．6 3 勒累计0 2 30 ．7 7Z 9 21 1 ．2 4 2 0 ．0 13 7 2 55 8 5 3 7 6 5 0 9 0 3 39 8 ．0 7 9 9 3 71 0 0 ．0 由表3 可见，钛矿物的粒度主要在一5 8 9 2 0 1 x m ， 粒度较粗，有利于回收。 1 ．5 矿样筛水析和钛矿物单体解离度分析结果 为了解矿样中钛在各粒级中的分布和钛矿 物的单体解离情况，对矿样进行了筛水析和钛 矿物的单体解离度测定。原矿粒度组成和T i O 分布率见表4 ，原矿的单体解离度分析结果见 表5 。 表4矿样粒度组成和T i O 分布率 T a b l e4 T h es i z ec o m p o s i t i o na n dT i 0 2d e s t r i b u t i o n o fr a wo r e％ 表5 T a b l e 钛矿物的单体解离度分析结果 5T h er e s u l to fm o n o m e rd i s s o c i a t i o nd e g r e e i nt i t a n i u m m i n e r a l s％ 由表4 结果可知，矿样中的钛主要分布在 0 ．8 r a m 以下，原矿经水浸泡后用振动筛筛分，筛上 部分可以弃去不要。 由表5 结果可知，钛矿物的单体解离度达 8 8 ．8 0 ％，钛矿物与铁矿物的连生体占6 ．8 5 ％，钛矿 物与脉石矿物的连生体占4 ．3 5 ％。由于钛矿物的单 体解离较好，矿样不需要磨矿，可直接选别。 2 选矿试验 北京矿冶研究总院于2 0 0 7 年7 月对该矿进行 了探索性试验及优化试验研究，得出的最佳选矿工 艺原则流程见图1 ，试验结果见表6 。 原矿 精矿尾矿 图I 选矿工艺原则流程 F i g ．1 T h ep r i n c i p l ef l o w s h e e to fm i n e r a lp r o c e s s i n g 表6原则流程的试验结果 T a b l e6T h er e s u l t so fd i f f e r e n tu n i t ef l o w s h e e t ％ 3 选矿工艺设计与设备选择及配置特点 3 ．1 选矿工艺设计 由于设计的原矿品位与选矿试验研究的原矿品 位相差太大，所以不能直接采用试验得出的选矿工 艺流程，需要对试验流程结构进行调整与优化， 使之能最大程度地符合广西巴马钛铁矿矿石的选别 特点。 3 ．1 ．1 选矿工艺设计的依据 1 通过对该矿石性质分析可知，原矿不需要 破碎和磨矿即可直接进行选别，所以工艺设计没有 万方数据 2 0 0 9 年第5 期陈囝荣广西某钛铁矿的选矿工艺设计3 l 破碎和磨矿段。 2 由于该矿石中有用矿物钛铁矿的粒度较集 中，主要在一0 ．6 0 ．0 2 r a m ，且有很多矿泥存在，所 以原矿选别前必须进行筛分分级和脱泥作业，分级 作业可抛掉产率约为1 7 ．3 3 ％的尾矿。脱泥作业可 抛掉约4 0 ．8 1 ％的泥尾矿，这样不仅减少后续设备 的台数和负荷，而且节省很多基建和设备投资。 3 由于建设场地有限，委托单位要求分粗选 厂和精选厂两地建设，将进行摇床选别作业前的部 分建为粗选厂，摇床选别作业建为精选厂，所以工 艺流程分为粗选工艺流程和精选工艺流程两部分。 4 委托单位要求最终钛精矿 T i O z 品位 4 8 ％，为确保精矿品位达到要求，设计时分别增加 了一次螺旋溜槽扫选和一次摇床中矿再选作业。 3 ．1 ．2 选矿工艺流程的确定 根据选矿试验和委托单位对生产指标等的要求， 选矿工艺流程确定粗选工艺流程为原矿分级一脱 泥一粗精选一扫选流程，精选工艺流程为粗精矿一 调浆摇床精选一中矿再选流程C 见图2 、图3 。 3 ．2 主要设备选型 筛分分级设备根据原矿的采矿方法和矿石性 质，本次设计按照采金船圆筒筛 洗矿筒 来计算 原矿筛分所需圆筒筛的规格和处理量。由于原矿中 钛矿物的粒度较细，较高品位的钛主要集中在一2 0 ．0 3 8 m m ，因此在反复研究原矿粒度组成与T i O 分 布率的关系和兼顾生产中圆筒筛筛孔的大小对筛分 效率和处理量的影响而确定采用双层圆筒筛，内层 筛孔6 m m ，外层筛孔1 ．5 m m ，另外考虑到矿石性质 的变化、圆筒筛的负荷及台时量波动范围和操作等 因素，选用2 台1 ．8 m x 5 ．4 m 的多功能圆筒筛较为适 宜，对此矿来说该机最大处理能力可达5 4 6 m 3 ／h ， 可配用1 1 k w 电动机。 螺旋溜槽选择螺旋溜槽采用玻璃钢制造， 内表面涂聚氨酯金刚砂耐磨层。广泛用于铁矿、 钛铁矿、铬铁矿、硫铁矿、锡矿、钽铌矿、金矿、 煤矿、独居石、金红石、锆英石、稀土矿和具有 足够密度差的其它金属、非金属矿物，以及钢渣、 硫酸渣、冶金渣等物料选别回收。此设备结构简 单、重量轻、不需动力、节水节电、操作维护方便、 适应性强、选别粒度细、处理量大、分选效果好。 为了使设备尽可能大型化和适合工艺流程的需 要，本次设计共选用3 2 台直径为1 ．6 m 、螺距为 8 0 0 、3 头，台的螺旋溜槽作为粗选重选设备，其中 浓缩脱泥用1 6 台光面型槽面的，设计的单台处理 原矿 粗精矿尾矿2 图2 推荐设计粗选工艺流程 F i g ．2 T h er e c o m m e n d e d d e s i g nr o u g h e rp r o c e s s 精矿尾矿3 图3 推荐设计精选工艺流程 F i g ．3 T h er e c o m m e n d e dd e s i g nc l e a n e rp r o c e s sf l o w s h e e t 量为8 t ／h ；粗精选用8 台刻槽型槽面的，设计的单 台处理量为9 t ／h ；扫选用8 台刻槽型槽面的，设计 的单台处理量为9 t ／h 。 摇床选择6 一S 摇床是重力选矿的主要设备之 一，广泛用于选别钨、锡、钽、铌、铁、锰、铬、 钛、铋、铅、金等稀有金属和贵重金属矿，也可用 于煤矿。可用于粗选、扫选、精选等不同作业，选 别粗砂 0 ．5 ～2 r a m 、细砂 0 ．0 7 4 0 ．5 r a m 、矿泥 0 ．0 2 。0 ．0 7 4 m m 等不同粒级。本次设计共选用1 1 台 L s 6 一S 摇床作为精选厂重选设备，其中2 台粗 砂型床条用作粗砂选别和选别后的中矿再选．设计， 的单台处理量为1 ．5 t ／h ；6 台细砂型床条用作细砂 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 0 9 年第5 期 选别和细砂选别后的中矿再选，设计的单台处理量 为0 ．9 t ／h ；另3 台矿泥型床条用作选别矿泥，设计 的单台处理量为0 ．5 t ／h 。 水力分级设备选择摇床重选前分级作业常 用的水力分级设备为水力分级箱，满足摇床给矿 粒度、给矿体积和浓度的要求。水力分级箱为自 由沉降式分级设备，适于处理粒度较小和细泥含 量较多的物料。适宜的分级粒度为0 ．0 7 4 ～2 m m ，给 矿浓度为1 8 ％一2 5 ％。该设备优点是结构简单、不 用动力、工作可靠、在钨锡等矿选矿厂得到广泛 应用。选择水力分级箱时应注意分级箱的室数 通 常以4 ～8 个分级箱串联成一组 与流程要求的 物料分级级别数相对应，并兼顾到所选用的摇床台 数。本设计选用的水力分级箱为9 室，分为9 个级别， 分别对应粗砂、细砂和矿泥选别的9 台摇床。 3 ．3 设备配置特点 在设备配置方面，简单的设备配置，有利于提 高选矿效率，方便操作，安全生产。 1 粗选厂将螺旋溜槽按4 台一组联合配置，这 样做可节约用地，减少基本建设投资，并为选矿厂的 日常操作、管理和进一步提高选别指标创造了条件。 2 精选厂摇床水平配置，并且摇床基础建在 地平面E 而不是建在一个平台上。采用平面水平配 置，可节省高差，降低厂房高度，降低基本建设投 资，总投资也会降低，另外采用水平配置后，由于 所有的设备在一个平面上，使得工人容易操作，便 于管理；摇床基础建在地平面上而不是建在一个平 台上的做法增加了生产的安全性和设备的可靠性。 由于摇床生产时产生很大的振动，如果基础建在平 台上很容易振坏基础，给生产带来危险，使设备的 可靠性得不到保证。有些重选厂为了实现矿浆自 流，将摇床按阶梯配置，摇床的基础建在平台上， 生产时摇床一振动平台和基础也跟着晃动，日常操 作工人不敢靠近操作，给生产带来很大的不安全 性，日常操作工人的安全不能保证，后患无穷。 4 选矿设计指标 选矿设计主要技术指标见表7 。 表7选矿设计指标 T a b l e7T h ed e s i g ni n d e xo fm i n e r a lp r o c e s s i n g ％ 5结语 1 针对广西某钛铁矿矿石，研究单位进行了 大量的选矿试验研究工作，从而为设计合理的选矿 工艺流程提供了充分的依据。 2 对于广西钛铁矿矿石的选矿工艺流程，设计 从试验流程、主要设备配置及现场建设场地等方面进 行了分析，对试验流程进行了调整和优化，提出了处 理广西某钛铁矿矿石的推荐设计选矿工艺流程。 3 在保证设计指标和工艺参数的前提下，合 理进行设备选型，既不能过大，更不能过小。另 外，根据地形地貌进行设备配置，尽可能节约投资。 4 现代的新型选矿厂设计。大型、高效节能、 安全环保、维修简单的选矿设备的选择尤为重要。 参考文献 [ 1 ] 北京矿冶研究总院．广西钛铁矿选矿试验研究报告 [ R ] ．2 0 0 7 ． [ 2 ] 周吉祥，郑玉光，周吉庆．哈密天兴选矿工艺设计与生产实 践[ J ] ．矿业翻呈，2 0 0 5 ， 3 3 0 _ 3 1 ． [ 3 ] 张锐敏．大宝山中铜二期技术改造工程设计特点[ J ] ．矿 冶，2 0 0 7 ， 4 7 7 7 8 ，9 9 ． [ 4 ] 中国选矿设备手册编委会．中国选矿设备手册[ M ] ．北 京科学出版社，2 0 0 6 5 6 6 - - 5 7 0 ，5 8 4 - 5 8 7 ． [ 5 ] 冯守本．选矿厂设计[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 5 9 1 ． D E S I G No FB E N E F I C I A T I O NP R o C E S SF O RG U A N G ⅪT I T A N I U M 【_ I R O NO R E C H E NG u o r o n g B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g10 0 0 4 4 ，C h i n a A B S T R A C T I no r d e rt op r o c e s st i t a n i u m - i r o no r ei nG u a n g x i ，ar e a s o n a b l e o r e d r e s s i n gt e c h n o l o g i c a lf l o w s h e e th a s b e e nd e s i g n e dt h r o u g ha n a l y s i so fo r ec h a r a c t e r i s t i c sa n dc o n c e n t r a t i o nt e s t s ，a n dt h e o p t i m i z a t i o no fp r o c e s s s t r u c t u r e ，t h ec h o o s i n ga n da r r a n g e m e n to fe q u i p m e n t sa r ed e s c r i b e dc o m p r e h e n s i v e l y ． K e yw o r d s t i t a n i u m i r o no r e ；b e n e f i c i a t i o np r o c e s s ；d e s i g n ；t h ec h o o s i n go fe q u i p m e n t s ；t h e a r r a n g e m e n to fe q u i p m e n t s 万方数据