寧婭娟

(攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)研究院)

攀枝花地區(qū)釩鈦磁鐵礦資源儲(chǔ)量十分豐富［1］，是國(guó)內(nèi)僅次于鞍本地區(qū)的第2大鐵礦區(qū)。白馬鐵礦為攀枝花地區(qū)一規(guī)模巨大的釩鈦磁鐵礦床，根據(jù)初步設(shè)計(jì)等相關(guān)資料，其一期工程開(kāi)采范圍內(nèi)的礦石儲(chǔ)量(表內(nèi)、表外)達(dá)36 913.74萬(wàn)t。白馬鐵礦一期工程2003年12月動(dòng)工，2006年12月建成投產(chǎn);二期工程2009年動(dòng)工，2011年建成投產(chǎn)。一、二期工程最終原礦處理規(guī)模1 550萬(wàn)t/a，年產(chǎn)鐵精礦505.76萬(wàn)t/a;選鐵后的總尾礦量1 044.24萬(wàn)t/a，TiO2平均品位4.40%。

目前，白馬選鐵尾礦進(jìn)行堆存處理，尚未開(kāi)發(fā)利用。為最大化利用這部分資源，多家研究院所先后開(kāi)展了選鈦試驗(yàn)［2］，但指標(biāo)均不太理想，而且精礦成本較高。本研究借鑒以往試驗(yàn)成果，結(jié)合礦石性質(zhì)，提出了一種能更高效、更經(jīng)濟(jì)地回收白馬鐵尾礦中鈦鐵礦的新工藝。

1 試樣性質(zhì)

試樣的礦物組成見(jiàn)表1，化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表2，鈦物相分析結(jié)果見(jiàn)表3，粒度篩析結(jié)果見(jiàn)表4。

表1 試樣礦物組成 %

由表1可知:試樣中主要有用礦物為鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、金屬硫化物;脈石礦物主要為鈦輝石，其次為鈦閃石、斜長(zhǎng)石、橄欖石、伊丁石等。

表2 試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表3 試樣鈦物相分析結(jié)果%

表4 試樣粒度篩析結(jié)果

由表2可知:試樣中主要有價(jià)元素是TiO2，但其含量較低，僅為4.81%，回收難度較大;磁性鐵、硫含量較低，但仍有一定的綜合回收價(jià)值。

由表3可知，試樣中鈦主要以鈦鐵礦形式存在，相應(yīng)的TiO2分布率即TiO2理論回收率為62.45%，而賦存在鈦磁鐵礦中的TiO2將隨同鈦磁鐵礦一起進(jìn)入鐵精礦。

由表4可知:試樣粒度較粗，+0.074 mm粒級(jí)含量達(dá)76.73%，適合采用重選方法預(yù)處理。隨著粒度變細(xì)，鐵、鈦的品位有升高的趨勢(shì)，說(shuō)明目的礦物主要分布在細(xì)粒級(jí)中，應(yīng)通過(guò)磨礦進(jìn)一步提高其單體解離度。

2 試驗(yàn)方案

對(duì)攀枝花地區(qū)釩鈦資源中鈦的回收一般均采用“分級(jí)—兩段磁選—浮選”工藝。白馬鐵尾礦中的鈦磁鐵礦主要呈粒狀嵌布，粒度多在0.1～0.8 mm并常含有鈦鐵礦片晶，其中粗粒嵌布的鈦磁鐵礦常被氧化為鈦赤鐵礦，細(xì)粒嵌布的鈦磁鐵礦則常與脈石礦物連生，這降低了鈦磁鐵礦弱磁選的可選性;鈦鐵礦含量較低，大部分也呈粒狀，粒度較鈦磁鐵礦稍細(xì);脈石礦物粒度粗大，且單體解離度較高，適于盡早拋尾。針對(duì)白馬鐵尾礦中主要有用礦物和脈石礦物的這些嵌布特征，同時(shí)考慮到它們的密度差異，并結(jié)合攀枝花密地選鈦廠擴(kuò)能改造的成功經(jīng)驗(yàn)，本試驗(yàn)采用“分級(jí)—一段磁選—重選—二段磁選—浮選”新工藝回收鈦鐵礦，其原則流程見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)原則流程

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 隔渣和分級(jí)

將粗、細(xì)粒級(jí)分別入選，細(xì)粒級(jí)可無(wú)需再磨。試樣經(jīng)2 mm篩孔的手篩隔渣后，篩下物采用0.154 mm篩孔的1.5 m×2 m高頻細(xì)篩在篩面傾角為20°、振動(dòng)頻率為1 500 Hz、礦漿濃度為30%條件下進(jìn)行分級(jí)。隔渣結(jié)果見(jiàn)表5，分級(jí)結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 隔渣結(jié)果 %

3.2 一段弱磁選試驗(yàn)

通過(guò)弱磁選，一來(lái)可使鐵礦物得到再回收，二來(lái)可防止強(qiáng)磁性礦物造成強(qiáng)磁選機(jī)堵塞，三來(lái)可避免鈦磁鐵礦影響鈦浮選指標(biāo)［2］。將粗、細(xì)粒級(jí)分別在RK/CRS鼓型濕法弱磁選機(jī)上采用95.5 kA/m的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行一段弱磁選，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表6 隔渣后試樣分級(jí)結(jié)果 %

表7 一段弱磁選試驗(yàn)結(jié)果%

3.3 一段強(qiáng)磁選試驗(yàn)

采用安裝?3 mm棒介質(zhì)的SLon－750型立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，固定轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為3 r/min、脈動(dòng)頻率為300次/min、脈動(dòng)沖程為19 mm，改變背景磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)經(jīng)過(guò)一段弱磁選的粗、細(xì)粒級(jí)分別進(jìn)行1次強(qiáng)磁粗選，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 粗粒級(jí)一段強(qiáng)磁粗選磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

圖3 細(xì)粒級(jí)一段強(qiáng)磁粗選磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖2、圖3可知，隨著背景磁感應(yīng)強(qiáng)度的提高，粗、細(xì)粒級(jí)一段強(qiáng)磁粗選精礦的TiO2品位都逐漸下降，而TiO2回收率則都逐漸上升。綜合考慮，確定粗、細(xì)粒一段強(qiáng)磁粗選的背景磁感應(yīng)強(qiáng)度均為0.68 T。此時(shí)粗粒級(jí)一段強(qiáng)磁粗選精礦的作業(yè)產(chǎn)率為63.73%(對(duì)試樣計(jì)為36.66%)、TiO2品位為6.31%、TiO2作業(yè)回收率為90.50%(對(duì)試樣計(jì)為48.09%);細(xì)粒級(jí)一段強(qiáng)磁粗選精礦的作業(yè)產(chǎn)率為43.49%(對(duì)試樣計(jì)為12.25%)、TiO2品位為9.74%、TiO2作業(yè)回收率為83.50%(對(duì)試樣計(jì)為24.80%)。

為提高細(xì)粒級(jí)一段強(qiáng)磁選精礦的品質(zhì)，采用安裝?2 mm棒介質(zhì)的SLon－100型周期式脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)對(duì)細(xì)粒級(jí)一段強(qiáng)磁粗選精礦進(jìn)行1次精選。在脈動(dòng)頻率為300次/min、脈動(dòng)沖程為19 mm固定條件下，精選精礦指標(biāo)隨背景磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化如圖4所示。

圖4 細(xì)粒級(jí)一段強(qiáng)磁精選磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可知，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的提高，細(xì)粒級(jí)一段強(qiáng)磁精選精礦的TiO2品位不斷下降而TiO2回收率不斷上升。為保證細(xì)粒級(jí)強(qiáng)磁精選有較高的回收率，確定磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.87 T。此時(shí)細(xì)粒級(jí)一段強(qiáng)磁精選精礦的作業(yè)產(chǎn)率為75.02%(對(duì)試樣計(jì)為9.19%)、TiO2品位為11.89%、TiO2作業(yè)回收率為91.58%(對(duì)試樣計(jì)為22.72%)。

3.4 螺旋溜槽重選試驗(yàn)

在35%給礦濃度下，采用G－2?600螺旋溜槽對(duì)粗粒級(jí)一段強(qiáng)磁選精礦進(jìn)行粗選。按不同寬度截取精礦，同時(shí)按精礦截取寬度的2倍截取中礦，其中精礦鈦指標(biāo)的變化見(jiàn)圖5。

圖5 螺旋溜槽粗選分帶試驗(yàn)結(jié)果

由圖5可以看出，隨著截取寬度由2 cm增大到5 cm，螺旋溜槽粗選精礦的鈦品位下降6.99個(gè)百分點(diǎn)，鈦回收率上升31.58個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明螺旋溜槽適合粗粒級(jí)的選別，且效果明顯。根據(jù)圖5結(jié)果，兼顧精礦品位和回收率，確定螺旋溜槽粗選的精礦截取寬度為3 cm，相應(yīng)的中礦截取寬度為6 cm。此時(shí)螺旋溜槽粗選精礦的作業(yè)產(chǎn)率為25.88%(對(duì)試樣計(jì)為9.49%)、TiO2品位為14.65%、TiO2作業(yè)回收率為60.09%(對(duì)試樣計(jì)為28.90%)，中礦的作業(yè)產(chǎn)率為42.91%(對(duì)試樣計(jì)為15.73%)、TiO2品位為4.45%、TiO2作業(yè)回收率為30.26%(對(duì)試樣計(jì)為14.55%)。

由于螺旋溜槽粗選中礦TiO2品位較高，故采用G－2?600螺旋溜槽在與粗選相同的給礦濃度和精礦截取寬度下對(duì)其進(jìn)行了1次掃選(不產(chǎn)出中礦)，所得掃選精礦的作業(yè)產(chǎn)率為25.62%(對(duì)試樣計(jì)為4.03%)、TiO2品位為10.81%、TiO2作業(yè)回收率為62.24%(對(duì)試樣計(jì)為9.06%)。

將螺旋溜槽粗選精礦和中礦掃選精礦合并作為重選精礦，其作業(yè)產(chǎn)率為36.86%(對(duì)試樣計(jì)為13.52%)、TiO2品位為13.51%、TiO2作業(yè)回收率為78.92%(對(duì)試樣計(jì)為37.96%)。

3.5 再磨細(xì)度的確定

將重選精礦再磨至不同細(xì)度，與細(xì)度為－200目占55.80%的細(xì)粒級(jí)一段強(qiáng)磁選精礦合并后進(jìn)行二段弱磁選—強(qiáng)磁選，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定重選精礦再磨細(xì)度為－200目占42.90%，此時(shí)重選精礦與細(xì)粒級(jí)一段強(qiáng)磁選精礦合并后所得一段鈦精礦的細(xì)度為－200目占48.12%、對(duì)試樣產(chǎn)率為22.71%、TFe和TiO2品位分別為20.93%和12.85%、對(duì)試樣TFe和TiO2回收率分別為32.42%和60.67%。

3.6 二段弱磁選試驗(yàn)

在RK/CRS鼓型濕法弱磁選機(jī)上采用95.5 kA/m的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)上述一段鈦精礦進(jìn)行二段弱磁選，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 二段弱磁選試驗(yàn)結(jié)果 %

3.7 二段強(qiáng)磁選試驗(yàn)

采用安裝?2 mm棒介質(zhì)的SLon－100型周期式脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，固定脈動(dòng)頻率為300次/min、脈動(dòng)沖程為19 mm，改變背景磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)二段弱磁選尾礦進(jìn)行二段強(qiáng)磁粗選，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 二段強(qiáng)磁粗選磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖6可知，隨磁感應(yīng)強(qiáng)度提高，二段強(qiáng)磁粗選精礦鈦品位下降而鈦回收率上升。鑒于強(qiáng)磁選是為后續(xù)浮選作業(yè)準(zhǔn)備原料，為保證回收率，選擇二段強(qiáng)磁粗選磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.87 T，此時(shí)二段強(qiáng)磁粗選精礦作業(yè)產(chǎn)率為79.63%(對(duì)試樣計(jì)為17.90%)、TiO2品位為15.28%、TiO2作業(yè)回收率為94.54%(對(duì)試樣計(jì)為56.86%)。

再采用安裝?3 mm棒介質(zhì)的SLon－750型立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，在轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為3 r/min、脈動(dòng)頻率為300次/min、脈動(dòng)沖程為19 mm、背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.30 T條件下對(duì)二段強(qiáng)磁粗選尾礦進(jìn)行1次掃選，得到作業(yè)產(chǎn)率為16.59%(對(duì)試樣計(jì)為0.76%)、TiO2品位為7.52%、TiO2作業(yè)回收率為36.17%(對(duì)試樣計(jì)為1.19%)的掃選精礦。

將二段強(qiáng)磁粗選精礦和二段強(qiáng)磁掃選精礦合并作為二段強(qiáng)磁選精礦，其作業(yè)產(chǎn)率為83.01%(對(duì)試樣計(jì)為18.66%)、TiO2品位為14.96%、TiO2作業(yè)回收率為96.49%(對(duì)試樣計(jì)為58.05%)。

3.8 浮選試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，按圖7對(duì)二段強(qiáng)磁選精礦進(jìn)行浮選開(kāi)路流程試驗(yàn)［3］，結(jié)果見(jiàn)表9。

圖7 浮選開(kāi)路試驗(yàn)流程

表9 浮選開(kāi)路流程試驗(yàn)結(jié)果 %

由表9可知，二段強(qiáng)磁選精礦經(jīng)脫硫浮選—1粗4精開(kāi)路鈦浮選，可得到TiO2品位為47.30%、對(duì)試樣TiO2回收率為26.18%的鈦精礦，指標(biāo)較理想。

3.9 全流程試驗(yàn)

在開(kāi)路浮選基礎(chǔ)上進(jìn)行閉路浮選，從而完成了圖8所示全流程的全部試驗(yàn)，所獲最終試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10表明，采用分級(jí)—一段磁選—重選—二段磁選—浮選新工藝對(duì)白馬鐵尾礦進(jìn)行選鈦處理，可獲得產(chǎn)率為3.09%、TiO2品位為46.23%、TiO2為回收率29.66%的鈦精礦，同時(shí)可獲得產(chǎn)率為7.23%的鐵粗精礦及產(chǎn)率為0.69%的硫粗精礦。鐵粗精礦和硫粗精礦經(jīng)進(jìn)一步處理，可獲得合格的

圖8 分級(jí)—一段磁選—重選—二段磁選—浮選全流程(藥劑用量對(duì)浮選給礦計(jì))

表10 全流程試驗(yàn)結(jié)果 %

鐵精礦和硫精礦，本文不做詳細(xì)介紹。

4 結(jié)論

(1)采用分級(jí)—一段磁選—重選—二段磁選—浮選新工藝處理白馬選鐵尾礦，可獲得TiO2品位為46.23%、TiO2回收率為29.66%的鈦精礦，同時(shí)可使原選鐵尾礦中殘留的鐵和硫得到綜合回收。

(3)新工藝可作為白馬鐵礦建設(shè)鈦選廠的技術(shù)依據(jù)，也可為國(guó)內(nèi)類似礦山回收鈦鐵礦提供參考。

［1］ 肖六均.攀枝花釩鈦磁鐵礦資源及礦物磁性特征［J］.金屬礦山，2001(1):28-29.

［2］ 徐 翔，章曉林，張文彬.鈦磁鐵礦對(duì)鈦鐵礦浮選的影響［J］.金屬礦山，2010(6):70-72.

［3］ 徐 翔.用全浮選法從攀枝花釩鈦磁鐵礦中回收鈦的工藝及理論研究［D］.昆明:昆明理工大學(xué)，2011.