稀有金属 2003,(05),617-620 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2003.05.028
选铁尾矿回收钛铁矿及硫化矿的工艺研究
张桂芳
昆明理工大学国土资源工程学院,昆明理工大学国土资源工程学院 云南昆明650093 ,云南昆明650093
摘 要：
研究了攀枝花钒钛磁铁矿选铁尾矿的物质特性 , 进行选铁尾矿回收钛铁矿及硫化矿的工艺研究 , 提出了几种流程 :当品种为钛白粉钛精矿 , 扩大连选流程是强磁 浮选 , 强磁 强磁 浮选 , 实验室流程是重选 浮选 , 分级强磁 电选 , 重选 强磁 浮选 ;当品种为造块用钛精矿 , 扩大连选流程是强磁 强磁 浮选 , 实验室流程是强磁 浮选 , 强磁 重选 浮选。在小型试验中分级强磁 电选工艺得到钛精矿产率为 13 .93 % , 品位为 49.2 1% , 回收率 60 .63 %较好指标
关键词：
选矿 ;选铁尾矿 ;回收 ;钛铁矿 ;硫化矿 ;
中图分类号： TD926.4
收稿日期： 2003-05-10
基金： 国家“八五”重点科技攻关项目《攀枝花钛资源综合利用》的子专题 ( 85 10 4 0 3 0 1 0 3 );
Study on Technology of Retrieve Ilmenite and Sulphide Ore from Tailings of Separation Fe
Abstract：
The character of substance of trailing of separation Fe was studied. The technology was studied on retrieving ilmenite and sulphide ore from tailings of separation Fe. A few flowsheets were put forward. When the test sample is Ti concentrate of titanium dioxide, the flowsheets of expand continuation are strong magnetic separation and floatation, or strong magnetic separation, strong magnetic separation and floatation; the flowsheets in laboratory are gravity separation and floatation, classification strong magnetic separation and electrostatic separation, or gravity separation, strong magnetic separation and floatation. When the test sample is Ti concentrate of conglomeration, the flowsheets of expand continuation are strong magnetic separation, magnetic separation and floatation; the flowsheets in laboratory are strong magnetic separation and floatation, or strong magnetic separation, gravity separation and floatation. A better performance of Ti concentrate, in which the yield is 13 93%, the grade is 49 21% and the recovery is 60 63%, can be gained in minitype test.
Keyword：
beneficiation; tailings of separation Fe; retrieve; ilmenite; sulphide ore;
Received： 2003-05-10
攀西地区蕴藏着占全国20%的铁, 69%的钪, 93%的钛和63%的钴等资源, 尤以钒钛磁铁矿著称于世, 已探明储量98.3亿吨, 远景储量300亿吨以上。 现已建设和扩建成年产钛精矿20万吨/年选钛厂, 年产出尾矿700万吨左右, 由于入选品位降低, 嵌布粒度变细, 尾矿量将会越来越多, 因此尾矿综合利用具有十分重要的意义。
1 选铁尾矿的工艺矿物特性
1.1 尾矿的物质组成
选铁尾矿的物质组成、 选铁尾矿的化学成分见表1, 表2。
表1 试样的化学成分分析结果/% Table 1 Chemistry component of the test samples/%
成分
TFe
Fe2 O3
FeO
TiO2
V2 O5
Cr2 O3
Ga2 O3
MnO
SiO2
Al2 O3
CaO
含量
14.86
11.96
7.95
9.39
0.072
0.0088
0.00296
0.23
34.22
11.12
10.77
成分
MgO
P2 O5
Na2 O
K2 O
S
Co
Ni
Cu
Sc
烧含量
含量
8.46
0.055
0.67
0.84
0.60
0.0165
0.0105
0.018
45 g/t
3.55
表2 试样主要矿物含量分析结果/% Table 2Main mineral content of the test samples/%
矿物名称
钛铁矿
钛磁铁矿
硫化矿
钛普通辉石
斜长石
含量
13.8~15.2
5.0~5.8
2.5
49.2~51.2
27.0~28.2
从尾矿的化学分析和矿物组成来看, 其化学成分与矿物组成, 与原矿相近, 只是含量各有不同。 在本矿物鉴定时把少量的针铁矿、 赤磁铁矿划为钛磁铁矿; 其脉石矿物按其密度分为二类, 密度>3 g·cm-3 者划为钛普通辉石。 包括钛辉石、 橄榄石、 透闪石、 绿帘石、 柘榴石、 榍石; 密度<3 g·cm-3 者归为斜长石类。
为了查清各矿物中主要元素组分的含量, 将其中几种主要矿物钛铁矿、 硫化物、 斜长石进行了光谱分析; 钛铁矿、 硫化物、 钛辉石、 斜长石进行了化学分析, 从结果可以看出, 选铁尾矿中都含有一定数量的Fe, Ti, V, Cu, Co, Ni, 这些都是有价回收的元素, 但有多少是值得回收, 是在什么矿物中回收, 为此探明主要组分 (元素) 的赋存与分布平衡关系十分重要, 其结果如表3所示。
1.2 选铁尾矿单矿物及物性参数测定
选铁尾矿的主要组成矿为钛辉石、 斜长石、 钛铁矿、 钛磁铁矿、 硫化矿其组成如表2所示。 为了研究这些矿物工艺矿物特性, 测定它们工艺矿物特等参数, 首先必须从选铁尾矿中分选出这些矿物的单矿物 (分选过程略) , 然后测定其各单矿物的物性参数, 测定结果如表4所示。
2 选铁尾矿回收钛铁矿及硫化矿的工艺
攀枝花钒钛磁铁矿选铁尾矿的综合利用回收钛铁矿、 硫钴矿曾集中全国不少的重点研究单位进行大量的研究工作, 最后集中在重选 (螺旋) -浮选-电选
[1 ]
; 磁选-重选-浮选-电选以及重选 (溜槽与螺旋) -浮选-电选3个流程
[2 ]
, 其试验结果如表5所示。
以上3种工艺流程, 选矿指标相近, 专家认为考虑到当时生产现状及技术上的成熟程度, 本着稳妥可靠及经济合理的原则, 对以上3个流程做如下顺序的推荐: 第一方案为螺旋选-浮选-电选方案; 第二方案为强磁与螺旋选-浮选-电选方案; 第三方案为溜槽与螺旋选-浮选-电选方案。
粗选作业以二次螺旋选为主体流程, 能够得到适宜电选作业的粗钛精矿产品。 湿式强磁选与螺旋选矿相结合及溜槽与螺旋选矿相结合可以强化粗选作业。 硫化矿浮选作业以分级分选, 粗粒粗选泡沫再磨, 与细粒一起精选的流程为宜。 粗粒泡沫再磨可使浮选作业稳定并保证硫钴镍精矿品位。 以电选作为精选作业, 能有效分离出钛辉石, 获得高质量的钛精矿, 使钛铁矿精矿品位TiO2 提高48%以上。 电选作业以分级分选, 三次精选流程为宜。
1979年10月选钛厂建厂成后转入生产调试, 生产调试结果表明: 以螺旋选矿作粗选作业, 电选作精选作业的重—电选联合流程可用于工业生产, 所得到的钛精矿质量稳定。 硫化物浮选可得含CO 0.3%硫钴精矿。 1986年以后; 钛精矿销售量逐年增加, 选钛生产由试验型转为正常生产, 其重选-浮选-磁选-电选工艺流程已基本定型, 历年生产指标如表6所示, 实现了从选钛尾矿中收回钛磁铁矿得次铁精矿; 回钛铁矿, 得钛精矿; 回收硫化矿得硫钴精矿的综合利用目的。 其存在的问题是四室水力分级机的溢流, 微细粒钛铁矿未经分选, 直接进入尾矿, 钛铁矿、 硫钴精矿回收率却很低, 只有28.91%与16.47%, 仍需继续研究解决。
表3 主要组分的赋存与分布平衡/% Table 3 Balance sheet of occurrence and distribution on main component/%
矿物
重量
TiO2
Fe
V2 O5
Cu
Co
Ni
品位
分配率
品位
分配率
品位
分配率
品位
分配率
品位
分配率
品位
分配率
钛铁矿
14.50
50.50
80.00
32.61
33.00
0.068
14.90
0.007
5.90
0.011
10.40
0.0052
8.00
钛磁铁矿
5.40
13.38
7.90
56.70
21.40
0.600
48.80
0.030
9.50
0.022
7.80
0.012
7.00
硫化矿
2.50
0.52
1.30
56.20
9.00
0.005
0.20
0.300
44.40
0.290
47.40
0.233
58.00
钛辉石
50.20
1.85
10.20
9.98
34.90
0.045
34.00
0.013
38.50
0.0078
25.30
0.0031
16.00
斜长石
27.50
0.22
0.60
0.85
1.70
0.0052
2.10
0.061
1.70
0.0049
9.10
0.004
11.00
合 计
100.10
9.156
100.00
14.339
100.00
0.0664
100.00
0.0169
100.00
0.0154
100.00
0.010
100.00
尾 矿
9.39
14.86
0.072
0.018
0.0165
0.0105
平衡系数
0.975
0.965
0.922
0.939
0.933
0.952
表4 物性参数分析Table 4 Analysis of parameters on properties of sample
矿物
密度/3 kg·m-3 )
莫氏硬度
比磁化率/3 ·kg-1 )
比导
电阻率/
相对介电
导电
钛磁铁矿
4.24
5.61
1093
2.79
0~10
68.75
导体
钛铁矿
4.96
5.60
3.45
2.52
104 ~10
67.40
导体
硫化矿
4.61
6.10
94.19×10-9
2.69
109 ~10-5
69.81
导体
钛辉石
3.56
5.89
1.71
2.16
1014 ~10-12
8.15
非导体
斜长石
2.61
6.23
0.89×10-7
2.24
1012 ~10-14
6.72
非导体
表5 几种流程的试验结果Table 5 Test results of a few flowsheets/%
流 程
产 品
产率/%
含量/%
回收率/%
对磁尾
对原矿
TiO2
Co
Ni
TiO2
Co
Ni
螺旋选-浮选-电选工艺流程
中矿再磨流程
钛 精 矿
7.53
4.10
48.86
0.0119
0.0045
50.07
7.52
3.25
硫钴精矿
0.93
0.51
0.16
0.360
0.250
0.02
28.08
23.35
尾 矿
76.92
41.88
3.30
0.0084
0.0081
34.59
53.98
60.14
给 矿
7.35
0.0119
0.0104
中矿不磨流程
钛 精 矿
7.37
4.01
49.10
0.0100
0.0047
49.41
6.39
3.66
硫钴精矿
0.88
0.48
0.27
0.364
0.224
0.04
27.72
20.80
尾 矿
78.34
42.66
3.40
0.0083
0.0079
36.36
56.25
63.35
给 矿
7.32
0.0116
0.0095
中矿不处理流程
钛 精 矿
6.65
3.62
49.37
0.0107
0.00057
45.25
6.06
3.701
硫钴精矿
0.96
0.52
0.58
0.329
0.227
0.07
26.87
21.32
尾 矿
79.95
43.04
3.72
0.0088
0.0085
40.48
57.85
65.76
给 矿
7.26
0.0118
0.0102
强磁与螺旋选-浮选-电选工艺流程
钛 精 矿
8.66
4.72
48.71
0.0107
0.46
53.39
7.57
3.71
硫钴精矿
0.99
0.54
0.29
0.3114
0.2146
0.04
25.15
19.99
尾 矿
77.01
41.93
3.46
0.0093
0.00929
33.70
58.46
67.52
给 矿
7.90
0.0123
0.0106
强磁与螺旋选-浮选-电选工艺流程
钛 精 矿
6.95
3.78
48.94
0.0102
0.0043
47.31
5.80
4.88
硫钴精矿
0.84
0.46
0.15
0.3602
0.2304
0.02
24.89
19.45
尾 矿
78.93
42.98
3.45
0.0087
0.0085
38.56
60.39
66.12
给 矿
7.15
0.00122
0.0099
表6 选钛历年生产技术指标Table 6 Production and technical indication of separation Ti during past years
年份
原矿品位/
粗选作业
精选作业
总回收率/
粗钛量/-1 )
品位/
回收率/
钛精矿量/-1 )
品位/
回收率/
1983
8.58
7.76
29.05
31.84
2.60
47.33
72.04
22.94
微细粒钛铁矿的回收, 国家列入了“八五”重点科技攻关项目, 攀枝花资源综合利用的子课题, 《微细粒级钛铁矿最佳选矿工艺与钛精矿选块的研究》由攀钢集团矿业公司、 长沙矿冶研究院、 地矿部综合利用研究所、 昆明理工大学承担, 提出了几种不同的流程, 不同流程试验指标如表7所示。
从表7可见, 实验室试验昆明理工大学承担完成的分级磁选-电选流程指标为钛精矿产率为13.93%, 品位为49.21%, 回收率60.63%, 这一流程利用选铁尾矿中主要有价矿物钛铁矿与其它矿物最大差异是磁性和电性的这一根本特点。 从表4可以看出钛磁铁矿的比磁化率为1093×10-6
表7 几种流程钛精矿指标/% Table 7 Ti concentrate index of a few flowsheets/%
品种
试验规模
工艺流程
产率
品位 (TiO2 )
回收率
钛白粉钛精矿
扩大连选
强磁-浮选 (苯乙稀膦酸)
12.17
46.91
50.57
实验室试验
重选-浮选 (苯乙稀膦酸)
11.20
46.36
56.96
造块用钛精矿
扩大连选
强磁-强磁-浮选 (氧化石腊皂)
11.14
35.70
42.31
实验室
强磁-浮选 (苯乙稀膦酸)
13.63
36.26
55.60
m·kg-1 , 而钛铁矿的比磁化率为3.45×10-6 m·kg-1 , 所以采用弱磁磁选可分选出钛铁矿中的钛磁铁矿; 同样的道理采用强磁磁选, 可以有效的除去长石等脉石矿物; 钛辉石的比磁化率与钛铁矿相近, 采用磁选法不易使钛铁矿与钛辉石分离; 而钛铁矿是导体, 钛辉石则是非导体, 采用电选法很容易把钛铁矿中的钛辉石除去, 得到较高品位的钛精矿。 同时本流程使用了分选微细粒的高效的专利设备悬浮电选机, 因此获得了较好的选矿指标。
3 结 语
在研究攀枝花钒钛磁铁矿选铁尾矿的物质特性的基础上, 对选铁尾矿回收钛铁矿及硫化矿的工艺进行了实验研究, 最后提出了几种工艺流程, 实验表明以昆明理工大学承担完成的分级磁选电选流程指标为较好, 但考虑到生产紧迫性及可靠性, 微细粒钛铁选厂的建厂采用强磁-浮选流程, 因为该流程也进行了扩大连选试验, 得到精矿品位TiO2 47%左右, 回收率25%~26%的较好指标。
参政文献 :
[1]
[2]
参考文献
[1] 朱俊士. 中国钒钛磁铁矿选矿[M ].北京:冶金工业出版社, 1996.
[2] 程希翱. 钒钛磁铁矿的工艺矿物属研究[J].矿冶工程, 1983, 13 (4) :27.
