湖北枣阳细粒原生金红石矿浮选分离研究.pdf

3 8 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第6 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 6 ．0 1 0 湖北枣阳细粒原生金红石矿浮选分离研究 刘贝1 ，王军1 一，覃文庆1 ，程宏伟1 ，邱冠周1 ， 胡岳华1 ，张麟2 ，曾祥龙2 1 ．中南大学资源加工与生物_ T - 程学院，长沙4 1 0 0 8 3 ；2 ．大7 台有色集团，湖北黄石4 3 5 0 0 5 摘要湖北枣阳金红石矿含T i O 3 ．0 6 ％，主要有用矿物为金红石，脉石矿物为角闪石、钙铁榴石，矿石嵌布关系复 杂，为细粒难选矿石。针对该难选矿石，进行了浮选试验研究，捕收剂采用c 。羟肟酸 苄基砷酸 B A A 组合用药，浮选 闭路试验表明采用二者组合用药，可获得金红石粗精矿’n 0 2 品位4 3 ．3 0 ％、回收率6 7 ．9 8 ％，基本实现金红石的有效分离，试 验指标良好。 关键词金红石矿；浮选；c 。羟肟酸；苄基胂酸；组合用药 中图分类号T D 9 5 2 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 6 - - 0 0 3 8 0 5 S t u d yo nF l o t a t i o nS e p a r a t i o no faF i n eP r i m a r yR u t i l eO r ei nZ a o y a n go fH u b e i L ／UB e i l ，W A N GJ u n l 暑，卿W e n q i n 9 1 ，C I 珏 N GH o n g w e i l ，卿G u a n z h o u l ， H UY u e h u a I ，Z H A N GL Z 扩，Z E N GX i a n g l o n g z 1 ．S c h o o lo fM i n e r a l sP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a 4 10 0 8 3 ，C h i n a ；2 ．D a y eN o n f e r r o u sC o r p o r a t i o n ，H u a n g s h iH u b e i4 3 5 0 0 5 ，C h i n a A b s t r a c t T h er u t i l eo r ei nZ a o y a n gH u b e ic o n t a i n s3 ．0 6 ％T i O ，，i t sm a j o rv a l u a b l em i n e r a li s r u t i l e ，h o r n b l e n d ea n da n d r a d i t ea r et h em a i ng a n g u em i n e r a l s ．T h ee m b e d d e dr e l a t i o n s h i po ft h eo r ei S c o m p l e x ，a n di t i saf i n er e f r a c t o r yo r e ．A c c o r d i n gt ot h eo r e p r o p e r t i e s ．f l o t a t i o nt e s t s w e r ec o n d u c t e d ． T h ec o m b i n e dc o l l e c t o r so fC ≮ 日h y d r o x i m i ca c i da n db e n z y la r s e n i ca c i dw e r ea d o p t e di nt h ec l o s e d c i r c u i t f l o t a t i o n ，a n dt h er e s u l t ss h o w st h a tr o u g hr u t i l ec o n c e n t r a t ew i t hg r a d eo f4 2 ．3 5 ％a n dr e c o v e r yo f6 8 ．3 5 ％ c o u l db eo b t a i n e da n dt h er u t i l ec a nb er e c o v e r e de f f e c t i v e l yw i t hg o o dt e s ti n d e x e s ． K e yw o r d s r u t i l eo r e ；f l o t a t i o n ；C ”h y d r o x i m i ca c i d ；b e n z y la r s e n i ca c i d ；r e a g e n tc o m b i n a t i o n s 我国原生金红石矿占天然金红石资源的8 6 ％[ 川。 原生金红石矿资源储量丰富，但绝大部分为低品位 矿石，分布粒度较细、嵌布关系紧密、矿物组成复 杂，有用矿物与脉石矿物问表面性质相接近，分选 差别小，分离困难[ z | ，其中细粒嵌布的金红石矿难 以采用普遍应用的重选、电选、磁选等工艺流程进 行回收，因而最为难选。浮选[ “1 是分选细粒金 红石、降低金属损失的有效方法。 枣阳金红石矿是我国目前已开发利用的一个特 大型原生金红石矿床，自投产以来，由于矿石性质 复杂，选矿指标一直很低。本文主要通过浮选试验 研究，考察药剂对枣阳金红石矿的浮选性能及指 标，以期对同类金红石矿的选别开发提供参考。 1 矿石性质 矿样来自湖北枣阳金红石矿，金红石主要产出 于石榴角闪岩中。该矿样外观为暗绿色至绿黑色粉 状，T i O 品位为3 ．0 6 ％。主要含钛矿物为金红石， 少量钛铁矿和榍石；其它金属矿物有少量赤铁矿、 褐铁矿、磁铁矿及微量黄铁矿；脉石矿物主要为角 闪石、石榴石，其次是绿帘石、绿泥石、钠云母、 长石、石英等。 原矿化学多元素分析结果见表1 ，物相分析结 果见表2 。 基金项目教育部博士点基金 2 0 1 2 0 1 6 2 1 1 0 0 0 8 ；博士后基金 2 0 1 3 M 5 3 1 8 1 3 ；湖南省科技计划项目 2 0 1 2 S K 3 2 3 3 ；湖北省博士后创新管理岗位项目 2 0 1 2 年博士后专项 ；中国有色集团科技计划项目 2 0 1 2 K J J H 0 2 ，2 0 1 3 K J J I { 0 3 ；中南大学硕士生自主探索创新项目 2 0 1 4 Z Z I S 2 7 5 收稿日期2 0 1 3 0 7 1 8 修回日期2 0 1 4 0 9 1 5 作者简介刘贝 1 9 8 8 一 ，女，湖北十堰人，硕士研究生。 万方数据 2 0 1 4 年第6 期刘贝等湖北枣阳细粒原生金红石矿浮选分离研究 3 9 表l原矿多元素分析结果 T a b l e1M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n - o f - m i n eo r e，％ 成分T i 0 2金红石T F eS i O M 2 0 ，C a O M s O 含量3 ．0 62 ．3 41 0 ．8 14 1 ．5 21 5 ．6 58 ．0 56 ．0 6 表2原矿钛物相分析结果 T a b l e2 A n M y s i sr e s u l t so ft i t a n i u mp h a s e | ％ 矿物金红石钛铁矿钛磁铁矿榍石及其它合计 含量2 ．3 40 ．3 30 ．0 10 ．3 83 ．0 6 分布率 7 6 ．4 71 0 ．7 80 ．3 31 2 ．4 11 0 0 ．0 2 药剂及试验方法 试验所用药剂包括p H 调整剂N a 2 C O ，，活化 剂P b N O ， ，抑制剂N a 2 S i F 6 、六偏磷酸钠、水玻 璃，捕收剂苯乙烯膦酸、苄基胂酸、c ，母羟肟酸， 起泡剂松醇油。 试验方法针对该细粒难选金红石，采用浮选 流程进行分离。每次称取5 0 0g 矿石磨至一定细度 后，在单槽浮选机 1 ．5 和0 ．5L 中按照设计的流 程及确定的药剂条件进行浮选试验。试验产品经过 滤、烘干、称重，制样后送去化验T i O 品位，并 计算各产品T i O 回收率。 3 浮选试验研究 3 ．1 条件试验 3 ．1 ．1 磨矿细度试验 对原矿进行磨矿细度试验研究I s - 8 ] ，试验药剂 用量暂固定为碳酸钠2 ．0k 加，硝酸铅4 0 0C t ， 抑制剂氟硅酸钠6 0 0 卧，捕收剂C ，4 羟肟酸4 0 0 加。试验结果见图1 。 堡 过 暗 d 昌 堡 褂 擎 回 S 昌 一7 4 “m 含量，％ 图1 磨矿细度试验结果 F i g ．1 R e s u h so fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t 由图1 可知，随着磨矿细度的增加，金红石精 矿的回收率及品位先降低后增加，当磨矿细度为 一7 4 “m 占8 2 ．0 9 ％时，金红石粗精矿取得最佳指 标，因而金红石矿浮选最佳磨矿细度为一7 4 斗m 占 8 2 ．0 9 ％。 3 ．1 ．2 调整剂N a 2 C O ，用量试验 碳酸钠是金红石浮选的p H 调整剂，还可降低 C a 2 、M 聋 的有害影响，同时也作矿泥分散剂，能 防止微细粒颗粒的异相凝聚。为了考察碳酸钠用量 对金红石浮选的影响，进行碳酸钠用量试验。试验 磨矿细度为一7 4 斗m8 2 ．0 9 ％，其它药剂条件同磨矿 细度试验。试验结果见图2 。 术 、 毡 咯 d 每 堡 镁卜 擎 回 S 目 碳酸钠用量，【k g ’t 4 图2 碳酸钠用■试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fs o d i u mc a r b o n a t ed o s a g et e s t 由图2 可知，碳酸钠用量为1 ．5k 趴，此时金 红石粗精矿T i 0 2 品位11 ．2 9 ％，T i O 回收率7 2 ．0 7 ％， 浮选指标最佳。 3 ．1 ．3 活化剂P b N O ， 用量试验 硝酸铅是金红石的较好活化剂[ 9 ] ，为考察其 用量对金红石浮选的影响，进行硝酸铅用量试验研 究。试验磨矿细度一7 4 斗m8 2 ．0 9 ％，碳酸钠用量 1 ．5 k C t ，抑制剂氟硅酸钠用量6 0 0 矾，捕收剂C “ 羟肟酸用量4 0 0 趴。试验结果见图3 。 堡 趔 嚏 S 茸 6 6 6 4 6 2堡 6 0 墼 5 8 回 5 6S 5 4 昌 5 2 硝酸铅用量， g t - 1 图3 硝酸铅用量试验结果 F i g ．3 R e s u l t so fl e a dm t r a t ed o s a g et e s t 由图3 可知，当硝酸铅用量为5 0 0g ／t 时，T i 0 2 品位1 0 ．1 1 ％、回收率6 5 ．5 7 ％，与用量为3 0 0 加时 指标相比，品位相差不多，但回收率增加6 ％，因 此确定硝酸铅合适用量为5 0 0 鲈。 加他M 他m 0 6 万方数据 4 0 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第6 期 3 ．1 ．4 抑制剂种类及用量试验研究 3 ．1 ．4 ．1 单一抑制剂试验 本试验进行了不同抑制剂的种类及用量试验研 究，以确定合适的抑制剂。单一抑制剂包括氟硅酸 钠[ 10 | 、六偏磷酸钠[ 1 1 ] 、水玻璃。试验条件为磨 矿细度一7 4I z m8 2 ．0 9 ％，碳酸钠用量为1 ．5k g ／t ， 硝酸铅用量5 0 0g ／t ，C ，4 羟肟酸用量3 0 0s ／t 。试 验结果表明，氟硅酸钠效果最佳，其用量试验结果 如图4 所示。 堡 趔 碹 艿 l 堡 姗 擎 回 S 目 氟硅酸钠用量， g ’r 1 图4 氟硅酸钠用量试验结果 F i g ．4 R e s u l to fR e s u l t so fs o d i u mf l u o s i l i c a t e d o s a g et e s t 氟硅酸钠用量试验表明，金红石粗精矿品位及 回收率随其用量的增加而先增加后降低，当用量为 6 0 0 趴时，浮选指标为品位1 0 ．6 3 ％、回收率 6 5 ．2 8 ％，为最佳用量。 3 ．1 ．4 ．2 组合抑制剂试验 单一抑制剂试验研究表明氟硅酸钠为金红石矿 良好的抑制剂，考虑进行组合抑制剂试验。组合抑 制剂进行氟硅酸钠与水玻璃、氟硅酸钠和六偏磷酸 钠的组合试验研究。试验磨矿细度_ 7 4 斗m8 2 ．0 9 ％， 碳酸钠用量为1 ．5k g ／t ，硝酸铅用量为5 0 0s ／t ，捕 收剂C ，4 羟肟酸用量3 0 0g ／t 。抑制剂组合用药试 验结果见表3 。 表3组合抑制剂试验结果 T a b l e3R e s u l t so fc o m b i n e dd e p r e s s a n t st e s t／％ 翌翌錾苎 兰竺竺 兰兰竺竺竺兰 二羔塞蚤薹基 氟墓黼蓦麓8 ．5 41 0 是．4 36 蕊3 ．4 1 由表3 可得，组合抑制剂中氟硅酸钠与六偏磷 酸钠的组合浮选指标较好，金红石粗精矿品位 1 0 ．4 3 ％、回收率6 3 ．4 1 ％，但同单一抑制剂试验相 比，浮选指标相当，表明此情况下抑制剂的组合不 能有效提高金红石的浮选指标。因此采用单一抑制 剂氟硅酸钠，用量为6 0 0g ／t 。 3 ．1 ．5 捕收剂种类及用量试验研究 捕收剂条件试验研究中，浮选固定条件为磨 矿细度一7 4p ．m8 2 ．0 9 ％，碳酸钠用量为1 ．5k g ／t ， 硝酸铅用量5 0 0g ／t ，氟硅酸钠用量6 0 0g ／t ，捕收 剂为苄基胂酸及苯乙烯磷酸时，起泡剂松醇油用量 6 0 矾，浮选流程采用一次粗选、一次扫选，扫选 药剂各降为三分之一。 3 ．1 ．5 ．1 单一捕收剂试验研究 文献及相关资料表明[ 1 2 - 1 3 ] ，苄基胂酸、苯乙烯 膦酸及C “ 羟肟酸是金红石浮选较好的捕收剂，对 此进行单一捕收剂试验研究，考察这几种常用捕收 剂对金红石的捕收性能。 1 苄基胂酸用量试验研究 苄基胂酸[ 1 4 】选择性很好，无起泡性，试验中 需加入起泡剂，其用量试验结果见图5 。 堡 趔 嘻 d 茸 苄基肿酸用量／ k g r 1 图5 苄基胂酸用量试验结果 F i g ．5 R e s u l t so fB A Ad o s a g et e s t 堡 褥 擎 圄 d 苗 由试验结果可知，苄基胂酸对金红石具有较强 的选择性，但捕收能力不高。当其用量为1 ．4k g ／t 时，浮选精矿品位2 2 ．9 2 ％、回收率4 7 ．1 3 ％，尾矿 品位1 ．4 6 ％、回收率4 3 ．5 7 ％。因而合适的苄基肿 酸用量为1 ．4k g ／t 。 2 苯乙烯膦酸用量试验 苯乙烯膦酸[ 1 5 】为白色晶体，选择性较好，捕 收能力不高，需加入起泡剂。试验结果表明，苯乙 烯膦酸选择性及捕收能力均较好。当苯乙烯膦酸用 量为7 0 0g ／t 时，浮选指标最佳，精矿品位回收率 相比均达最大，而尾矿损失最少，此时T i O 精矿 品位1 1 ．9 8 ％、回收率5 5 ．8 2 ％，因而合适的苯乙烯 膦酸用量为7 0 0s ／t 。 3 C “ 羟肟酸用量试验研究 加的醯盯酾8甜∞眈 O 5 O 5 O 5 O 5 l 0 O 9 9 8 8 7 加∞∞∞∞加m o 万方数据 2 0 1 4 年第6 期刘贝等湖北枣阳细粒原生金红石矿浮选分离研究 4 1 由试验结果可得，C “ 羟肟酸选择性不高，但 捕收能力较好，当其用量为3 5 0g ／t 时，浮选回收 率最大，此时精矿品位7 ．3 9 ％、回收率7 2 ．9 8 ％， 尾矿损失较小，品位0 ．7 7 ％、回收率2 0 ．1 0 ％。 比较捕收剂种类及用量试验现象及结果可知， 苄基胂酸的选择性大于苯乙烯膦酸，也大于C 如羟 肟酸，而C ”羟肟酸起泡性好，捕收能力最强，苯 乙烯膦酸及苄基胂酸捕收能力次之。 3 ．1 ．5 ．2 捕收剂组合用药试验 由单一捕收剂试验研究可知，单一捕收剂浮选 金红石粗精矿品位及回收率均不高，而苄基胂酸及 苯乙烯膦酸的选择性优于C “ 羟肟酸，捕收能力低 于羟肟酸，又有文献[ 怕] 表明捕收剂混合用药具有 协同效应，可提高浮选精矿指标，因而考虑采用捕 收能力较强的C 如羟肟酸分别同选择性好的苄基肿 酸、苯乙烯膦酸组合用药，考察组合用药对金红石 浮选的影响。其中苯乙烯膦酸与羟肟酸组合使用 时，浮出矿物较少，矿化不好，因而考虑苄基胂酸 同羟肟酸组合用药。试验条件为苄基胂酸 C a 羟肟酸10 0 0 2 0 0g ／t ，其它条件不变。试验结果 见表4 。 表4药剂组合试验结果 T a b l e4R e s u l t so fc o m b i n e dr e a g e n t st e s t，％ 精矿 8 ．1 02 3 ．8 9 6 0 ．9 3 苄基胂酸 c “ 羟中矿4 ．3 0 1 0 ．1 2 1 3 ．7 0 肟酸1 0 0 0 2 0 0 尾矿 8 7 ．6 00 ．9 2 2 5 ．3 7 给矿 1 0 0 ．0 3 ．1 81 0 0 ．0 由试验结果可知，C 5 - 9 羟肟酸与苄基胂酸组合， 可得精矿品位2 3 ．8 9 ％、回收率6 0 ．9 3 ％，试验指标 比苄基胂酸及C “ 羟肟酸单独用药的精矿指标要好 很多，品位及回收率有很大改善，因而考虑组合使 用捕收剂苄基胂酸与C 羟肟酸。 3 ．2 浮选开路试验 在条件试验的基础上对原矿进行浮选开路试 验，试验流程及药剂制度见图6 ，试验结果见表5 。 试验结果表明，金红石矿经一次粗选、两次扫 选、三次精选的浮选流程可得到有效分离，获得指 标较好，精矿品位达4 5 ．1 6 ％，回收率3 1 ．4 3 ％。 3 ．3 浮选闭路试验 在开路试验的基础上进行了小型闭路试验，试 验采用一次粗选、两次扫选、三次精选，中矿顺序 返回，其中粗选、扫选一的粗精矿合并进行精选的 流程，试验结果见表6 。 表5浮选开路试验结果 T a b l e5R e s u l t so fo p e n - c i r c u i tt e s t ，％ 试验结果表明，闭路试验较开路试验T i O 回 收率提高很多，浮选闭路试验可得精矿T i O 品位 4 3 ．3 0 ％、回收率6 7 ．9 8 ％，金红石矿得到有效分离， 试验取得较好指标。但由于苄基胂酸有毒，不能广 泛应用，为使金红石能得到有效利用，需吸取该药 剂优点及长处，加强其对金红石的捕收作用机理及 药剂结构的研究，研发一种选择性好、捕收能力强 的高效环保药剂。 4 结论 1 该金红石矿含T i O 3 ．0 6 ％，品位较低，嵌 布粒度较细，共生关系复杂，主要有用矿物为金红 石，脉石矿物为角闪石、石榴石，属难选原生金红 石矿。 2 捕收剂组合用药同单一捕收剂用药相比， 浮选指标有较大改善，且药剂用量要小于后者。而 组合捕收剂中又以苄基砷酸 C a 羟肟酸用药效果 最佳。 3 该选矿试验以碳酸钠为p H 调整剂，硝酸 铅为活化剂，氟硅酸钠为抑制剂，捕收剂采用苄基 胂酸及C “ 羟肟酸组合用药的浮选流程，最终获得 T i 0 2 品位4 3 ．3 0 ％、回收率6 7 ．9 8 ％的金红石精矿， 指标较好，基本实现了金红石矿的有效分离回收。 4 苄基胂酸有毒，不能广泛应用，需吸取其 长处，开发一种高效环保药剂。 参考文献 [ 1 ] 吴贤，张健，康新婷，等．我国金红石矿资源分布、开 万方数据 4 2 有色金属 选矿鄯分2 0 1 4 年第6 期 原矿 精矿中矿4 图6 浮选开路试验流程 F i g ．6 F l o w s h e e to fo p e n - c i r c u i tt e s t 发及技术现状[ J ] ．稀有金属，2 0 0 7 z 1 1 4 6 - 1 5 0 ． 12 ] W y s l o u z i lDM ．P r o e e s sd e v e l o p m e n tf o rt r e a t m e n to f c o m p l e xp e r o v s k i t e ，i l m e n i t e a n dr u t i ho r e s [ J ] ．M a t e r E n g ，1 9 9 9 ，1 2 1 2 1 4 0 ． [ 3 ] 张云，管永诗，田玉珍．我国金红石矿资源开发利用现 状[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 0 0 5 2 8 3 0 ． [ 4 ] 宋翔宇，赵伟，徐靖．金红石选矿与深加工[ M ] ．长 沙中南大学出版社，2 0 1 0 3 8 - 4 1 ． [ 5 ] 丁浩．原生金红石矿浮选研究综述[ J ] ．矿产保护与利 用，1 9 9 3 4 3 6 枷． [ 6 ] 朱建光．浮选金红石用的捕收剂和调整剂[ J ] ．国外金属 矿选矿，2 0 0 8 2 3 8 ． [ 7 ] 刘爽，林瑶，李莹，等．湖北枣阳金红石矿选矿工 艺研究[ J ] ．矿产综合利用，2 0 1 2 5 2 1 2 5 ． [ 8 ] 王勇海．榴辉岩型金红石矿选矿工艺研究[ D ] ．长沙中 南大学，2 0 1 0 ． [ 9 ] 贺智明，董雍赓，孙笈．铅离子对水杨氧肟酸浮选金红 石的活化作用研究[ J ] ．有色金属，1 9 9 4 ，4 6 4 4 3 4 8 ． [ 1 0 ] 崔林，刘均彪．金红石和石榴石浮选分离的研究[ J ] ． 化工矿物与加工，1 9 8 6 5 3 2 3 3 ． [ 1 1 ] 丁浩，任瑞晨，邓雁希，等．金红石与石榴石浮选分离 及调整剂作用机理[ J ] ．辽宁工程技术大学学报 自然 科学版 ，2 0 0 7 ，2 6 5 7 8 7 7 9 0 ． 【1 2JQ iL i ，Y o n gJ u n p e n g ．T h ed e v e l o p m e n to fac o m p o s i t e c o U e e t o rf o rt h ef l o t a t i o no fr u d e [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ， 1 9 9 9 ，1 2 1 2 1 4 1 9 1 4 3 0 ． [ 1 3 ] 孙伟，李文军，刘建东．一种新型金红石选择性捕收 剂的应用研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 0 ，3 0 2 3 5 3 9 ． [ 1 4 ] 王彦令．用苄基胂酸和油酸混合捕收金红石[ J ] ．矿产 综合利用，1 9 9 1 3 5 1 5 2 ． [ 1 5 ] 彭勇军，李晔．苯乙烯膦酸与脂肪醇对金红石浮选的 影响[ J ] ．中国有色金属学报，1 9 9 9 ，9 2 3 5 8 3 6 2 ． [ 1 6 ] 王雅静，张宗华．微细粒金红石浮选捕收剂的研究[ J ] ． 矿业快报，2 0 0 8 ，2 4 1 3 1 3 3 ． 万方数据