丁曉姜,吳艷妮

(中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院,河北 涿州 072754)

0 引 言

我國北方擁有大量的低品位鐵磷礦床,資源較豐富,主要集中在河北、遼寧、內(nèi)蒙古,吉林、新疆、山東、山西等省.近40多年來,累計(jì)探明遠(yuǎn)景資源量27億噸,占全國總儲(chǔ)量的12%[1].大部分鐵磷礦屬磁鐵礦(含鈦磁鐵礦)—磷灰(塊)巖型礦石.該類型礦石大多數(shù)為低品位磁鐵礦、低品位鈦鐵礦與低品位磷礦共生.由于北方鐵磷礦含磷、鈦品位低,雖易選,但富集比大,成本高,加之近年來,鐵礦價(jià)格較高,區(qū)域內(nèi)鐵的生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)規(guī)模小,在短期利益的驅(qū)動(dòng)下,已建成并投入生產(chǎn)的選礦廠多數(shù)以磁選工藝回收其中的磁鐵礦,而將含磷、鈦(鈦鐵)等有用礦物的磁選尾礦作為最終尾礦丟棄,資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重.尾礦中主要金屬礦物組成為赤鐵鈦鐵礦、磁鐵礦、少量的黃鐵礦、磁黃鐵礦、鈦鐵礦、鈦磁鐵礦.主要非金屬礦物為普通角閃石、中-奧長石、磷灰石、黑云母.少量的石英、紫蘇輝石.

由于北方可利用的高品位磷礦資源很少,平均礦石品位世界最低(世界磷礦總體品位在5%～40%之間),生產(chǎn)磷精礦的企業(yè)極少,北方磷肥企業(yè)和農(nóng)資市場磷的缺口極大,需要大量買進(jìn)磷礦石和磷肥,形成了南磷北運(yùn)的特有中國國情,極易受運(yùn)力、運(yùn)價(jià)等的影響.

我國鈦鐵礦砂礦資源有限,國內(nèi)鈦鐵礦的供應(yīng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了鈦白工業(yè)發(fā)展的需要量,預(yù)計(jì)到2010年左右,能投入運(yùn)行的(含原有鈦白裝置)約有產(chǎn)量150萬t/a,耗用鈦礦(按含TiO250%收率80%計(jì))將達(dá)375萬t/a,國內(nèi)現(xiàn)有的鈦礦產(chǎn)量只有120萬t/a,尚需解決255萬t/a鈦礦的來源[2].

從我國礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā),為提高資源利用率、減輕南磷北運(yùn)的運(yùn)輸壓力,增加鈦鐵礦精礦的生產(chǎn)能力,必須重視和加強(qiáng)北方低品位鐵磷礦中磷、鈦的綜合利用研究.

本文既是對(duì)北方某低品位鐵磷礦綜合回收鐵、磷、鈦的選礦試驗(yàn)研究.

1 礦石性質(zhì)

礦石中鐵-磷-鈦礦產(chǎn)資源主要賦存于片麻巖以及角閃石巖內(nèi).有用礦物為磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦;脈石礦物以角閃石、斜長石為主,其次是正長石、輝石、黑云母,含少量的石英、方解石、綠泥石、褐鐵礦,微量礦物有金紅石、石榴子石.

礦石結(jié)構(gòu)為半自形及他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu);礦石構(gòu)造為浸染狀和斑雜狀構(gòu)造.

礦石自然類型有片麻巖型、角閃石巖型兩種,以片麻巖型為主;工業(yè)類型為磷鐵礦石.

原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果如表1所示.

表1 原礦化學(xué)分析結(jié)果

由原礦化學(xué)分析結(jié)果可知,該礦中有用礦物(鐵、磷、鈦)含量均極低,僅回收單一有用礦物礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益較差,且不符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策.根據(jù)該礦礦石性質(zhì)及有用礦物賦存狀態(tài),可以采用浮選回收磷礦物,磁選回收鐵礦物,重、磁選回收鈦礦物.從技術(shù)上看簡單可行,可以給礦山企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益,并且符合國家相關(guān)政策.

2 試驗(yàn)內(nèi)容

礦石中有用礦物主要是磁鐵礦、磷灰石、鈦鐵礦,而脈石礦物主要是硅酸巖礦石,因此采用濕式磁選法回收鐵礦物.對(duì)低品位磷灰石礦物采用浮選法進(jìn)行回收,以碳酸鈉為調(diào)整劑,水玻璃為抑制劑,混合脂肪酸皂為捕收劑.而礦石中鈦鐵礦的比重與主要脈石礦物的比重差異較大,并且具有一定的弱磁性,因此考慮采用重選、強(qiáng)磁選或重選—強(qiáng)磁選的聯(lián)合流程來回收鈦鐵礦物,本試驗(yàn)亦進(jìn)行了可選性研究.

2.1 流程試驗(yàn)

對(duì)濕式弱磁選及浮選流程,在大量流程探索及調(diào)優(yōu)試驗(yàn)后,進(jìn)行了先浮后磁工藝及先磁后浮工藝的閉路流程試驗(yàn).磁選流程為一粗二精三段磁選,浮選流程為一粗一掃二精、中礦順序返回.試驗(yàn)流程如圖1和圖2所示,試驗(yàn)結(jié)果見表2和表3.

圖1 先浮后磁工藝閉路試驗(yàn)流程

圖2 先磁后浮工藝閉路試驗(yàn)流程

表2 先浮后磁工藝閉路試驗(yàn)結(jié)果

表3 先磁后浮工藝閉路試驗(yàn)結(jié)果

2.2 鈦鐵礦回收試驗(yàn)

選磷選鐵尾礦中含有TiO24%左右,雖未有效富集,為了綜合回收鈦鐵礦物,仍進(jìn)行了鈦鐵礦綜合回收可選性選礦試驗(yàn)研究.根據(jù)礦石性質(zhì),由于目標(biāo)礦物與脈石礦物的比重差異較大,探索了重力選礦的可行性,并對(duì)所得重選精礦進(jìn)行強(qiáng)磁選以提高最終鈦鐵精礦的品位.經(jīng)過試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)溜槽—搖床—強(qiáng)磁選的聯(lián)合流程,可獲得較好的選礦工藝指標(biāo).試驗(yàn)流程如圖3所示,試驗(yàn)結(jié)果見表4.

圖3 鈦鐵礦選礦試驗(yàn)流程

表4 鈦鐵礦選礦試驗(yàn)結(jié)果

將鈦鐵精礦1及鈦鐵精礦2合并作為鈦鐵精礦,總產(chǎn)率為4.00%,計(jì)算品位TiO244.49%,TiO2總回收率為44.50%.

全流程數(shù)質(zhì)量流程如圖4所示.

圖4 全流程數(shù)質(zhì)量流程圖

3 結(jié) 語

a. 試驗(yàn)礦樣中有用礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為TFe 12.11%(磁性鐵2.99%)、P2O52.94%、TiO24.00%,均屬于低品位礦石.本試驗(yàn)對(duì)其綜合回收進(jìn)行了可行性研究,為今后礦山生產(chǎn)、提高其綜合經(jīng)濟(jì)效益提供了依據(jù).且綜合回收符合國家可持續(xù)發(fā)展相關(guān)政策,礦山企業(yè)可得到相關(guān)部門的鼓勵(lì)和扶持,并可享受稅收優(yōu)惠政策[3].

b. 對(duì)試驗(yàn)礦樣采用濕式弱磁選回收磁鐵礦物,浮選法回收磷礦物,溜槽—搖床—強(qiáng)磁選聯(lián)合流程回收鈦鐵礦物.通過試驗(yàn),是否先磁選對(duì)浮選過程及指標(biāo)幾乎沒有影響,且原礦磁性鐵含量較低,鐵精礦產(chǎn)率較小,先磁后浮對(duì)減少浮選處理礦量沒有太大意義,另外若實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn),考慮現(xiàn)場設(shè)備配置的簡易性及浮選的穩(wěn)定性,推薦先浮選后磁選流程.

c. 試驗(yàn)取得了較好的選礦技術(shù)指標(biāo):鐵精礦TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)66.12%、回收率TFe 23.20%(磁性鐵回收率93.98%),磷精礦P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)38.65%、回收率96.23%,鈦鐵精礦TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)44.62%、回收率44.62%.

d. 本試驗(yàn)中磁選、重選均不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染;實(shí)現(xiàn)常溫浮選,浮選所選用的藥劑均為常規(guī)藥劑,尤其捕收劑生物降解性能好,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響,尾礦水可以循環(huán)利用.

e. 試驗(yàn)總尾礦中TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍有8%以上,說明尾礦中還含有較多弱磁性或無磁性的含鐵礦物,需要采用其他選礦方法才能將其回收利用,這是進(jìn)一步試驗(yàn)需要解決的難題.

參考文獻(xiàn):

[1]吳輯.北方低品位磷鐵礦資源[J].河北地質(zhì),2006(1):27-27.

[2]魏祥松,吳艷妮.北方鐵礦山尾礦中磷、鈦的綜合回收及礦山綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的研究[R].涿州:中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院,2009.

[3]國家發(fā)展改革委,科技部,工業(yè)和信息化部,等.中國資源綜合利用技術(shù)政策大綱,2010年第14號(hào)[EB/OL].http://www.gov.cn/zwgk/2010-07/23/content-1662138.htm.2010-07-23.