枣阳大阜山原生金红石矿脱泥试验研究.pdf

2 0 1 4 年第4 期有色金属 选矿部分 5 3 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 4 ．0 1 3 枣阳大阜山原生金红石矿脱泥试验研究 王军1 一，程宏伟1 ，刘 胡岳华，， 贝1 ，赵红波1 ，曾祥龙2 ，汤雁斌2 ， 姜涛1 ，覃文庆1 ，邱冠周1 张麟2 ， 1 ．中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 ；2 ．大冶有色金属集团控股有限公司， 湖北黄石4 3 5 0 0 5 摘要对枣阳大阜山原生金红石矿进行了选矿试验研究，为有效减少矿泥和脉石对浮选影响，分别采用了单一摇 床重选、重磁联合、沉降和厦浮选工艺进行脱泥抛尾。脱泥之后再进行金红石浮选。试验结果表明，在浮选前进行脱泥作 业能够显著提高浮选指标。反浮选脱泥抛尾工艺效果更好，一次性抛弃尾矿产率为1 0 ．8 5 ％，金红石损失率为7 ．0 8 ％，反 浮选脱泥后再进行正浮选。采用C 。羟肟酸作为捕收荆，经过一次粗选，精矿品位达2 1 ．1 2 ％，回收率达7 5 ．0 8 ％。 关键词金红石；重选；反浮选；脱泥 中图分类号- I 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 4 - 0 0 5 3 - 0 4 R e s e a r c ho nD e s l i m i n gP r o c e s so fZ a o y a n gD a f u s h a nP r i m a r yR u t i l eO r e s W A N Gd u n l ’8 。C I 理N GH o n g w e i l ，L I UB e i l ，Z H A OH o n g b 0 1 ，Z E N GX i a n g l o n g s ， T A N GY a n b i n s ，Z H A N GL t n e ，H UY u e h u a l ，J I A N GT a 0 1 ，鲫VW e n q i n 9 1 ，e wG u a n z h o u l 】．S c h o o lo fM i n e r a l st V o c e s s O wa 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 1 0 0 8 3 ，C h i n a ；aD 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 M i n e r a lp r o c e s s i n gt e s t sw e r ec a r r i e do u to nap r i m a r yr u t l i eo r eo fZ a o y a n gD a f u s h a n ，i n o r d e rt oe f f e c t i v e l yr e d u c et h ei m p a c to fs l i m ea n dg a n g u em i n e r a l so nr u t i l ef l o t a t i o n ，d e s l i m i n gt e s t sw e r e c o n d u c t e dt or e m o v et h e r a i l i n g sb yt h ef l o w s h e e t o fg r a v i t yc o n c e n t r a t i o no fs h a k i n gt a b l e ，c o m b i n e d p r o c e s so fg r a v i t yc o n c e n t r a t i o na n dm a g n e t i cs e p a r a t i o n ，s e d i m e n t a t i o na n dr e v e r s ef l o t a t i o n ，t h e n f u t i l e f l o m t i o nw a sm a d ea f t e rd e a l i m i n g ．T e s tr e s u l t ss h o w e dt h a tf l o t a t i o ni n d e x e sc o u l db ee f f i c i e n t l yi m p r o v e d a f t e rd e s l i m i n g ，a n dt h em e t h o do fr e v e r s ef l o t a t i o nw a sab e t t e rc h o i c ef o rd e s l i m i n g ，t h ey i e l do ft a i l i n g s w a s1 0 ．8 5 ％．a n dt h et o t a ll o s so fr u t i l eW a s7 ．0 8 ％．A f t e rt h ep r o c e s so fr e v e r s ef l o t a t i o nf o rd e s l i m i n g ， t h ec o l l e c t o ro fC 铀h y d r o x i m i ea c i dw a su s e df o rt h ef o l l o w i n gf l o t a t i o no fr u t i l e ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h eg r a d eo fc o n c e n t r a t eW a s2 1 ．1 2 ％．a n dt h er e c o v e r yr a t ew a s7 5 ．0 8 ％． K e yw o r d s m i l l e ；g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n ；r e v e r s ef l o t a t i o n ；d e s l i m i n g 钛被誉为“2 l 世纪金属”，其主要来源为钛铁 矿和金红石矿，我国天然金红石资源中原生金红石 矿储量占全国金红石资源总量的8 6 ％，而金红石砂 矿仅为1 4 ％[ 1 - 2 ] ，因而原生金红石矿的开发和利用 对于解决我国钛资源的需求非常关键。 在我国，金红石储量较大，但大多嵌布粒度 细、矿物组成复杂，为难选金红石矿，采用单独重 选、电选、磁选和浮选一般难以高效分离，常需要 采用联合选别流程[ “】。矿石泥化对选矿影响严 重，大大降低了浮选效率⋯。如何消除矿泥的影 响，对原生金红石矿的高效分选十分关键陆川。因 此，在联合选矿流程中，可在浮选前以重选或磁选 来抛尾并脱除矿泥，亦可采用简单的药剂制度和浮 选工艺进行反浮选试验研究，在抑制金红石的反浮 选过程中脱除大量矿泥，消除矿泥对金红石浮选的 影响，为金红石的正浮选创造有利条件。 1原矿性质 1 ．1 物相分析 试验所采用原生金红石矿石取自湖北枣阳大阜 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 I ．湖j t 雀博蜃创新管理岗 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 ⅪJ 肿3 ；中南大学硕士生自主探旁} 创新项目 2 0 1 4 z z t s 2 7 5 收稿日期2 0 1 3 0 5 3 l修回日期2 0 1 4 - 0 5 1 5 话著简齐王军 1 9 7 7 一 ，男，湖北黄冈人，副教授，主要从事矿物加T T 程方面的相关研究工作。 万方数据 5 4 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第4 期 山金红石矿，经颚式破碎机、对辊机破碎，筛分 成一2m l n 粒级供浮选试验用。原矿的钛物相分析 结果如表1 所示。由表1 可知，该矿样金红石T i O 品位2 ．3 ％，占全钛的7 4 ．6 7 ％。 表1钛物相分析结果 T a b l e1 A n a l y s i sr e s u l to ft i t a n i u mp h a s e ／％ 1 ．2 原矿矿物组成及含量 采用M L A 6 5 0 矿物自动定量检测设备对原矿进 行工艺矿物学检测，结果见表2 。从表2 可知，本 矿石中主要含钛矿物主要为金红石，少量钛铁矿和 榍石；其它金属氧化矿物有少量至微量褐铁矿、赤 铁矿和磁铁矿；金属硫化矿物只有微量黄铁矿；脉 石矿物主要为角闪石，其次是石榴石、钠云母、绿 帘石、长石、绿泥石、黏土、石英等。该矿石中，金 红石型T i O 含量为2 ．3 0 ％，全T i O 含量为3 ．0 8 ％。 表2矿样矿物定量检测结果 T a b l e2M i n e r a l s q u a n t i t a t i v e d e t e c t i o no fo r e s a m p l e s ／％ 矿物含量矿物含量矿物含量 金红石 2 ．4 2 5 、 绿帘石 3 ．0 9 6 方解石0 ．0 0 2 钛铁矿0 ．6 3 2绿泥石1 ．5 5 1磷灰石0 ．2 2 8 榍石0 ．0 4 3石英0 ．8 9 1磁铁矿0 ．O O l 黄铁矿0 ．0 1 l长石 2 ．2 9 4 赤铁矿0 ．0 51 角闪石 6 7 ．3 3 4 滑石 O ．0 0 2 褐铁矿0 ．3 1 2 钙铁榴石 l1 ．7 5 9 十字石0 ．0 0 5软锰矿 O ．0 0 4 钠云母 7 ．7 3 5 锆石0 ．0 0 4其它0 ．1 0 2 白云母0 ．2 1 0铁白云石0 ．0 0 6合计 1 0 0 ．0 0 黑云母0 ．0 5 4黏土1 ．2 4 8 1 ．3 金红石主要嵌布状态 矿石中的金红石主要有以下几种嵌布形式金 红石呈自形一半自形晶集合体嵌布于角闪石、石榴 石等脉石矿物中，这种嵌布形式的金红石粒度晶形 较好，结晶较粗，解离性好；金红石呈不等粒浸染 状、微细粒浸染状分布于角闪石、石榴石、白云母 等脉石矿物中，粒度粗细不均匀 见图1 ；金红石 呈极微细粒云雾状分布于角闪石等脉石矿物中，这 些金红石包含于角闪石中，成为含钛角闪石；金红 石交代角闪石，沿角闪石解理缝隙呈针状或网状分 布，有时见金红石完全替代角闪石，而保留角闪石 晶形 见图2 ，与角闪石之间形成复杂的嵌布关 系；少量金红石交代钛铁矿，形成富钛钛铁矿；一 些金红石包含钛铁矿、角闪石等具电磁性矿物包裹 体 见图3 ，这是引起部分金红石具弱磁性的根 本原因。 图1金红石呈微细粒浸染状分布于角闪石、石榴 石中 F i g ．1 F i n eg r a i n e df u t i l ed i s t r i b u t e di na m p h i b o l e a n dg a r n e t 图2 金红石沿角闪石解理缝充填交代，呈薄片 状、微粒状密集分布于角闪石中 F i g ．2 R u t i l e w i t hf l a k ya n dp a r t i c u l a t es h a p e s d e n s e l yd i s t r i b u t e di n t h ea m p h i b o l e 图3 金红石中含微细粒钛铁矿、榍石、角闪石等 包裹体 F i g ．3 F i n e g r a i n e di l m e n i t e ，t a t a n i t e ，a m p h i b o l e i n c l u d e di nr u t i l e 万方数据 2 0 1 4 年第4 期王军等枣阳大阜山原生金红石矿脱泥试验研究 胬 2 试验方案 采用锥形球磨机磨矿，磨矿产品一7 4 斗m 占 9 5 ％。分别采用单一重选，重磁联合，沉降和反浮 选4 种方式进行了抛尾脱泥试验研究，并对抛尾脱 泥后产品进行对比。 在试验结果基础上，针对抛尾脱泥效果较好的 工艺，进一步对脱泥后产品进行浮选条件试验，对 比不同抛尾脱泥工艺的效果。 3 抛尾脱泥工艺试验 3 ．1 单一重选抛尾脱泥 原生金红石矿中，除磁铁矿、黑云母、钛铁 矿、赤 褐 铁矿、针铁矿、绿泥石、角闪石、榍 石之外的其余脉石矿物密度多在2 ．1 3 ．1 咖m 3 ，而 金红石密度为4 ．1 ～5 ．2 咖m 3 ，因此理论上可用重选 法将金红石与上述脉石成分分离[ 3 ] 。 采用摇床进行重选抛尾脱泥试验，磨矿细度 为一7 4 斗m 占9 5 ％，进入摇床经过一次粗选、一次 精选、一次扫选流程，摇床尾矿直接抛掉，精矿与 中矿作为总精矿，试验结果如表3 所示。用单一重 选抛尾率高，且金红石损失率较低。 表3几种抛尾脱泥工艺试验结果 T a b l e3 E x p e r i m e n t a lr e s u l t so fs e v e r a ld e s l i m i n g s|％ 3 ．2 重磁联合抛尾脱泥 金红石矿中的磁铁矿、钛铁矿、赤 褐 铁 矿、黑云母、针铁矿、绿泥石、角闪石和榍石等均 具有一定磁性，而金红石几乎无磁性，因此利用金 红石与这些磁性矿物间的磁性差异，理论可采用磁 选法将它们分离[ 1 1 | 。 磨矿产品经过上述摇床重选之后，精矿直接进 行磁选，试验结果如表3 所示。重磁联合抛尾， 抛尾率高，但是金红石石损失率太高，不易采用。 3 ．3 沉降脱泥 根据自由沉降公式计算结果[ 引，结合试验确 定沉降脱泥最佳条件为矿浆浓度5 ％，搅拌时间 1 5m i n ，沉降时间5m i n ，抽取液面高度1 5c m ， 重复操作2 次。试验结果如表3 所示。沉降脱泥虽 然金红石的损失率低，但是脱泥率也较低。 3 ．4 反浮选脱泥 针对陕西金红石，高利坤[ 1 3 - 1 4 ] 利用反浮选法 脱除矿泥取得了良好效果。反浮选脱泥流程中选 用灿 S 0 4 ，作为金红石抑制剂，油酸钠作为捕收 剂，通过药剂用量试验，确定了反浮选脱泥工艺药剂 最佳用量其中N a 正O ，为20 0 0g ／t ，A 1 2 S 0 4 3 为 8 0 0g t ，油酸钠为1 0 0g t ，松醇油为2 0 鲈，浮选时 间为4m i n ，流程如图4 所示，试验结果如表3 所示。 反浮选法脱泥通过对金红石选择性抑制从而脱除脉 石。该方法金红石损失率低，但是脱泥率不高。 1 2 CN a a C 0 3 2 A 1 2 S 0 ． 3 3 油酸钠 l c 松醇油 粗选 位g ／t ； 位r a i n ，下同。 精矿尾矿 图4 反浮选脱泥试验流程 F i g ．4 F l o w s h e e to fd e s n I n i n gt e s tb yr e v e r s ef l o t a t i o n 由表3 分析可知，采用单一摇床重选和重磁 联合工艺抛尾脱泥时，抛除尾矿较多，但是金红石 损失率较大；反浮选脱泥和沉降脱泥抛尾率较低， 但金红石损失率较小。该3 种脱泥工艺明显优于 重磁联合工艺，进一步对该3 种脱泥工艺产品进 行浮选试验，从而确定最佳抛尾脱泥工艺。 4 浮选对比试验 脱泥后，进行金红石正浮选试验，分别选用 C “ 混合羟肟酸作为捕收剂，P b N O ， 作为金红石 活化剂，氟硅酸钠和水玻璃作为脉石抑制剂，通过 药剂用量试验，确定了粗选药剂最佳用量为 N a 2 C 0 3 为10 0 0g ／t ，P b N 0 3 2 为5 0 0g ／t ，氟硅酸 万方数据 5 6 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第4 期 钠为6 0 0s ／t ，水玻璃为2 0 0s ／t ，C “ 羟肟酸最佳用 量为3 0 0g ／t 。试验流程如图5 所示，试验结果如 表4 所示。 原矿 精矿尾矿 图5 脱泥一正浮选试验流程 F i g ．5 F l o w s h e e to ff l o t a t i o nt e s to fd e s l i m i n ga n d d i r e c tf l o t a t i o n 表4浮选试验结果 T a b l e4 E x p e r i m e n t a lr e s u l t so ff l o t a t i o nt e s t ／％ 表4 试验结果表明，原矿采用先脱泥再浮选流 程，浮选指标得到了明显提高，精矿品位由原来的 11 ．8 4 ％提高到1 9 5 0 ％以上，而反浮选脱泥一正浮选 工艺明显优于其余两种工艺。在选定药剂制度条件下， 一次粗选精矿品位达2 1 ．1 2 ％，回收率达7 5 ．0 8 ％。 5 结论 1 矿泥对枣阳大阜山原生金红石矿浮选有很 大影响，所以在浮选前脱除矿泥能够显著提高浮选 指标。 2 针对枣阳原生金红石矿矿石性质特点，在 磨矿细度一7 4I z m 占9 5 ％的情况下，分别采用了单 一重选、重磁联合、沉降和反浮选4 种工艺进行了 抛尾脱泥试验研究，结果表明，采用A 1 S O 。 ，作 为金红石抑制剂，油酸钠作为捕收剂的反浮选脱 泥一正浮选工艺效果优于其余3 种工艺，一次脱泥 产率为1 0 ．8 5 ％，金红石损失量为7 ．0 8 ％，反浮选 脱泥后。采用C 羟肟酸作为捕收剂，在选定药剂 制度条件下，一次粗选后，精矿品位由原来的 1 1 ．8 4 ％提高到2 1 ．1 2 ％，回收率达到7 5 ．0 8 ％，为后 面的精选以及闭路浮选创造了有利条件。 参考文献 [ 1 ] 王立平，王镐，高颀，等．我国钛资源分布和生产现 状[ J ] ．稀有金属，2 0 0 4 ，2 8 1 2 6 5 2 6 7 ． [ 2 ] 张云，管永诗，田玉珍，等．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 7 3 0 ． [ 3 ] 岳铁兵，曹进成，魏德洲。等．细粒金红石矿重选抛尾工 艺研究[ J ] ．化工矿物与加工，2 0 0 5 ，3 4 1 1 5 1 7 ． [ 4 ] 王宝娴．涞水金红石选矿试验研究[ J ] ．建材地质，1 9 9 7 4 2 0 2 5 ． [ 5 ] 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 ． [ 6 ] 高利坤，张宗华，李春梅．河南方城金红石矿选矿试验研 究[ J ] ．矿产综合利用，2 0 0 3 3 3 8 ． 【7JX u aD ，A m e t o vI ，G r a n oSR ．Q u a n t i f y i n gt h e o l o g i c a l a n df i n e p a r t i c l e a t t a c h m e n tc o n t r i b u t i o n st oc o a r s e p a r t i c l er e c o v e r yi nf l o t a t i o n [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ， 2 m 2 3 9 8 9 - 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