袁來(lái)敏

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院)

我國(guó)是鈦資源大國(guó)，儲(chǔ)量十分豐富，其中98%的鈦以鈦鐵礦的形式存在，另有約2%的鈦以金紅石的形式存在。原生釩鈦磁鐵礦為我國(guó)主要的鈦鐵礦工業(yè)類型，其開(kāi)發(fā)利用方案也就成為工業(yè)獲取大量金屬鈦的關(guān)鍵技術(shù)。

黑龍江某釩鈦磁鐵礦石中鈦鐵礦主要以微晶形式分布于磁鐵礦中，晶粒極微細(xì)，機(jī)械方法分離非常困難;少量的釩、鈦以類質(zhì)同象形式存在，進(jìn)一步加劇了該礦石分選的難度。本試驗(yàn)將對(duì)該礦石進(jìn)行選礦工藝研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石的成分

礦石中的主要金屬礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦及少量黃鐵礦，磁鐵礦是礦石中的主要鐵礦物，鈦鐵礦是礦石中的主要含鈦礦物;脈石礦物主要有透閃石、透輝石、金云母、葉綠泥石、淡斜綠泥石、斜長(zhǎng)石及滑石等。礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2，鈦物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表2 礦石鐵物相分析結(jié)果 %

表3 礦石鈦物相分析結(jié)果 %

從表1可以看出，礦石中有價(jià)元素有鐵、鈦、釩，有害元素硫磷含量極低，其他元素不具有回收價(jià)值。

從表2可以看出，礦石中鐵主要以磁鐵礦、鈦鐵礦的形式存在，輝石、閃石中的鐵為不可回收鐵。

從表3可以看出，礦石中的鈦主要以鈦鐵礦形式存在，其次以釩鈦磁鐵礦的形式存在。

1.2 礦石的結(jié)構(gòu)

礦石結(jié)構(gòu)為他形晶粒狀包含結(jié)構(gòu)，構(gòu)造為浸染狀、團(tuán)塊狀、脈狀構(gòu)造。磁鐵礦主要嵌布在脈石粒間，部分與鈦鐵礦不混溶連生;鈦鐵礦主要以微晶形式分布于磁鐵礦中，晶粒微細(xì)，部分以細(xì)粒狀、脈狀及溶滴狀從磁鐵礦中析出;與脈石共生的鈦鐵礦主要分布于脈石粒間，少量被包裹于脈石顆粒中;黃鐵礦大部分被脈石礦物所包裹，少數(shù)被磁鐵礦包裹。

2 選礦試驗(yàn)

釩鈦磁鐵礦及磁鐵礦的選別基本采用弱磁選工藝;鈦鐵礦的選別采用單一強(qiáng)磁選工藝較多。由于本試驗(yàn)礦樣中的鈦鐵礦主要以微晶形式分布于磁鐵礦中，在礦石細(xì)磨過(guò)程中必然產(chǎn)生大量的微細(xì)泥，導(dǎo)致單一強(qiáng)磁選難以獲得較高品質(zhì)的鈦鐵礦;而采用單一浮選工藝又因?yàn)棰俚V泥比表面積大、活性強(qiáng)、大量吸附選礦藥劑，②礦泥表面帶電荷，極易吸附在礦物表面，從而影響藥劑對(duì)礦物的作用，③礦泥本身荷電后，產(chǎn)生團(tuán)聚，使礦物與礦物、礦物與礦泥之間膠結(jié)一起，惡化浮選效果。因此，在探索試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定了強(qiáng)磁選—浮選工藝回收鈦鐵礦。

2.1 磁鐵礦選礦試驗(yàn)

2.1.1 一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為95.54 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

圖1 一段磨礦—弱磁選試驗(yàn)流程

表4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

從表4可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，鐵精礦鐵品位上升，鈦品位小幅下降，鐵和鈦的回收率均顯著下降。結(jié)合礦石性質(zhì)可知，極緊密連生的磁鐵礦與鈦鐵礦難以單體解離是造成鐵精礦中鈦品位難以下降、鐵品位難以顯著上升的根本原因;鐵精礦鐵、鈦回收率顯著下降，一方面是由于磁鐵礦解離越來(lái)越充分，磁鐵礦與鈦鐵礦連生體數(shù)量越來(lái)越少，導(dǎo)致鐵精礦產(chǎn)率下降所致;另一方面則是由于過(guò)高的磨礦細(xì)度使泥化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)致微細(xì)粒目的礦物難以回收。綜合考慮，確定一段磨礦細(xì)度為－200目占63.5%。

2.1.2 弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度為 －200目63.5%，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從表5可以看出，隨著弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，鐵精礦鐵品位略有下降，鐵回收率略有上升，鈦回收率有所上升，但鈦品位變化不大。鐵、鈦回收率變化的趨同性說(shuō)明仍有相當(dāng)部分鈦鐵礦與磁鐵礦沒(méi)有分離。綜合考慮，確定弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為111.46 kA/m。

2.1.3 鐵精礦再磨再選必要性試驗(yàn)

為了探討將鐵精礦鐵品位提高至60%以上的可能性，對(duì)確定條件下的鐵精礦進(jìn)行了再磨再選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及條件見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

圖2 鐵精礦再磨必要性試驗(yàn)流程

表6 鐵精礦再磨必要性試驗(yàn)結(jié)果 %

從表6可以看出，隨著鐵精礦再磨細(xì)度的提高，再磨選鐵精礦鐵品位提高幅度有限，鈦品位變化很小?？紤]成本與效益因素，因此將粗選鐵精礦作為最終鐵精礦。

2.2 鈦鐵礦選礦試驗(yàn)

2.2.1 弱磁選尾礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

由于礦石鈦礦物嵌布粒度較細(xì)，要獲得較高品位的鈦精礦就必須提高鈦礦物單體解離度。因此首先對(duì)弱磁選尾礦進(jìn)行了再磨細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

從表7可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，浮選粗精礦鈦品位明顯上升，回收率有所下降。綜合考慮，確定弱磁選尾礦再磨細(xì)度為－320目90.5%。

圖3 弱磁選尾礦再磨細(xì)度試驗(yàn)流程

表7 弱磁選尾礦再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

2.2.2 硫酸用量試驗(yàn)

硫酸用量試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，復(fù)合捕收劑HYN用量為2.5 kg/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

圖4 浮選條件試驗(yàn)流程

表8 硫酸用量試驗(yàn)結(jié)果

從表8可以看出，隨著硫酸用量的增加，浮選粗精礦鈦品位上升，鈦回收率大幅度下降。綜合考慮，確定浮選粗選硫酸用量為2.0 kg/t。

2.2.3 HYN用量試驗(yàn)

HYN用量試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，硫酸用量為2.0 kg/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 HYN用量試驗(yàn)結(jié)果

從表9可以看出，隨著HYN用量的增加，浮選粗精礦鈦品位下降，回收率上升。綜合考慮，確定浮選粗選HYN用量為3.0 kg/t。

2.3 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開(kāi)路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

從表10可以看出，采用圖5所示的流程處理該礦石，可獲得鐵品位為 55.04%、TiO2品位為12.11%、V2O5品位為 0.62%、鐵回收率為83.01%、TiO2回收率為63.08%、V2O5回收率為85.54%的鐵精礦，以及TiO2品位為45.11%、鐵品位為34.90%、V2O5品位為0.22%、TiO2回收率為27.56%、鐵回收率為 6.17%、V2O5回收率為3.56%的鈦精礦。

圖5 閉路試驗(yàn)流程

3 結(jié)論

(1)黑龍江某釩鈦磁鐵礦石主要金屬礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦及少量黃鐵礦;脈石礦物主要有透閃石、透輝石、金云母、葉綠泥石、淡斜綠泥石、斜長(zhǎng)石及滑石等。礦石結(jié)構(gòu)具有他形晶粒狀結(jié)構(gòu)，浸染狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造及脈狀構(gòu)造。磁鐵礦主要嵌布在脈石粒間，部分與鈦鐵礦不混溶連生;鈦鐵礦主要以微晶形式分布于磁鐵礦中，部分以細(xì)粒狀、脈狀及溶滴狀從磁鐵礦中析出;與脈石共生的鈦鐵礦主要分布于脈石粒間，少量被包裹于脈石顆粒中;黃鐵礦大部分被脈石礦物所包裹，少數(shù)被磁鐵礦包裹。

(2)鈦鐵礦以微晶狀、脈狀及溶滴狀賦存于磁鐵礦中，是造成磁鐵精礦指標(biāo)不高的主要原因;礦石中的金云母具有弱磁性和可浮性，在強(qiáng)磁選脫泥、浮選拋尾作業(yè)中均難以剔除是最終難以獲得TiO2品位47%以上優(yōu)質(zhì)鈦精礦的主要原因。

(3)試驗(yàn)采用1段磨礦—弱磁粗選—弱磁選尾礦再磨—1次強(qiáng)磁選—1粗2掃4精、中礦順序返回流程處理，最終可獲得鐵品位為55.04%、TiO2品位為12.11%、V2O5品位為0.62%、鐵回收率為83.01%、TiO2回收率為63.08%、V2O5回收率為85.54%的鐵精礦，以及TiO2品位為45.11%、鐵品位為34.90%、V2O5品位為0.22%、TiO2回收率為27.56%、鐵回收率為 6.17%、V2O5回收率為3.56%的鈦精礦。鐵總回收率為89.18%、TiO2總回收率為90.64%、V2O5總回收率為89.10%。

［1］ 楊永濤，張 淵，張俊輝.四川某釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦選鈦試驗(yàn)研究［J］.礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2012(2):32-36.

［2］ 朱俊士，等.中國(guó)釩鈦磁鐵礦選礦［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1995.

［3］ 鐘永紅.淺析釩鈦磁鐵礦的選礦方法［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2010(2):46-50.

［4］ 張延軍，李 宏.攀枝花某釩鈦磁鐵礦選礦工藝設(shè)計(jì)［J］.有色金屬，2011(6):46-50.

［5］ 丁斯華，陳正學(xué).強(qiáng)磁選機(jī)在釩鈦磁鐵礦選鈦工藝中的應(yīng)用［J］.礦冶工程，1996，16(4):25-28.

［6］ 周 川.攀西地區(qū)某釩鈦磁鐵礦可選性試驗(yàn)研究及其可選性差異的機(jī)理分析［J］.四川有色金屬，2008(3):6-12.

［7］ 張俊輝，張 淵，楊永濤.某釩鈦磁鐵礦選鐵工藝流程研究［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2008(6):19-21.

［8］ 鄧國(guó)珠，王向東，車小奎．鈦工業(yè)的現(xiàn)狀和未來(lái)［J］.鋼鐵釩鈦，2003(1):35-41．

［9］ 丁運(yùn)清，鐘 宏，葉紅齊，等．哈密鈦鐵礦選礦與綜合利用研究［J］.礦冶工程，1997(1):21-26.