溫 瑞 吳照永 溫海濱

(1.昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.昆明佩思礦業(yè)工程設(shè)計(jì)有限公司；3.玉溪大紅山礦業(yè)有限公司)

云南某含鈦磁鐵礦選礦試驗(yàn)*

溫 瑞1吳照永2溫海濱3

(1.昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.昆明佩思礦業(yè)工程設(shè)計(jì)有限公司；3.玉溪大紅山礦業(yè)有限公司)

云南某含鈦磁鐵礦是昆鋼合資開(kāi)發(fā)的一種貧鐵礦資源，為綜合回收利用其中的鐵和鈦進(jìn)行了一系列試驗(yàn)研究。通過(guò)分析試驗(yàn)結(jié)果，確定采用階段磨礦階段弱磁選鐵—強(qiáng)磁—搖床選鈦的選礦工藝流程，試驗(yàn)在1段磨礦細(xì)度為-0.045 mm 55%、2段磨礦細(xì)度為-0.045 mm 80%的條件下弱磁選鐵、搖床選鈦，可獲得鐵品位為56.16%、鐵回收率為52.67%的鐵精礦，鈦品位為40.31%、鈦回收率為3.24%的鈦精礦。

含鈦磁鐵礦 鈦鐵礦 磁選 重選 綜合利用

隨著我國(guó)鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)鐵礦石的需求越來(lái)越大，而進(jìn)口鐵礦石價(jià)格居高不下，嚴(yán)重制約了鋼鐵產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。加強(qiáng)我國(guó)貧鐵礦石的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用[1]。云南某含鈦磁鐵礦是具備上千萬(wàn)噸鐵礦資源儲(chǔ)量的大型礦山，礦石屬貧釩鈦磁鐵礦，原礦鐵品位為19.56%，磁性鐵占有率為51.87%，TiO2品位為3.42%，原礦銅品位僅為0.047%，未達(dá)到工業(yè)品位要求。為了提升礦石自給率及資源的綜合利用水平，對(duì)該礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究，對(duì)鐵和鈦進(jìn)行綜合回收。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石成分分析

原礦化學(xué)多元素分析、鐵物相分析及原礦礦物含量分析結(jié)果見(jiàn)表1～表3。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

成分TFemFeSPPbAsTiO2V2O5含量19.5610.140.011.320.01<0.013.420.11成分SiO2CaOMgOAl2O3CuScK2ONa2O含量32.2510.807.425.500.04731.300.200.37

注：Sc含量單位為g/t。

由表1～表3可知，原礦全鐵品位為19.56%，其中磁性鐵占有率為51.87%，赤褐鐵占全鐵的41.79%；有害雜質(zhì)磷含量為1.32%，將影響精礦品質(zhì)；主要脈石成分為SiO2，主要脈石礦物是以輝石、陽(yáng)起石為首的硅酸鹽礦物；伴生有益元素鈧，其在原礦中的含量達(dá)到31.30g/t；由于目前仍不具備鈧的回收利用技術(shù)，此研究主要考慮鐵及鈦的回收。

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果 %

鐵物相鐵含量鐵分布率磁性鐵10.1451.87碳酸鐵0.462.33硅酸鐵0.794.01硫化鐵微量赤褐鐵礦8.1741.79全鐵19.56100.00

表3 原礦礦物含量統(tǒng)計(jì)

%

1.2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

肉眼觀察，礦石呈黑綠色—黃綠色，磁鐵礦稀疏浸染狀分布，構(gòu)成礦石的稀疏浸染狀構(gòu)造。礦石的結(jié)構(gòu)主要有：①他形粒狀結(jié)構(gòu)，為礦石的主要結(jié)構(gòu)，也是礦石中礦石礦物的主要結(jié)構(gòu)；由角閃石、輝石、磁鐵礦及少量橄欖石、黑云母、磷灰石、長(zhǎng)石等組成；其中部分角閃石、輝石、磁鐵礦、磷灰石呈半自形柱狀、粒狀，部分為他形粒狀，均勻混雜分布(見(jiàn)圖1～圖2);②包含(橄)結(jié)構(gòu),礦石中角閃石、輝石常包裹自形—半自形柱粒狀磷灰石；偶見(jiàn)角閃石中包裹磁鐵礦、輝石，輝石中包裹橄欖石，褐鐵礦中包裹黃銅礦，磁鐵礦中包裹黃銅礦、黃鐵礦等(見(jiàn)圖3～圖4)。

圖1 粒柱狀磷灰石與輝石、磁鐵礦混雜分布

圖2 半自形粒狀磁鐵礦、板條狀鈦鐵礦

圖3 黃銅礦包裹于褐鐵礦中

圖4 磁鐵礦中包裹黃銅礦

1.3 鐵、鈦的賦存狀態(tài)

礦石中的鐵含量為19.56%，礦石中的鐵有2種賦存狀態(tài)，一種以獨(dú)立礦物的形式賦存在磁鐵礦、鈦鐵礦及少量褐(赤)鐵礦中，一種以類質(zhì)同象的形式賦存在輝石、角閃石及少量黑云母、綠泥石中。

礦石中TiO2含量為3.42%，經(jīng)鏡下觀察，鈦有2種賦存狀態(tài)，一種以獨(dú)立礦物的形式賦存在鈦鐵礦及少量榍石中，鈦鐵礦與磁鐵礦多呈不混熔連晶，二者不易解離；一種以類質(zhì)同象的形式賦存在磁鐵礦、輝石、角閃石及黑云母中。

2 選鐵試驗(yàn)

從原礦工藝礦物學(xué)可知，選鐵僅需回收磁鐵礦，選用階段磨礦階段選別流程。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5。

圖5 選鐵試驗(yàn)流程

2.1 1段弱磁選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

通過(guò)1段弱磁選判斷能否拋尾獲得粗精礦，其關(guān)鍵是磨礦細(xì)度的合理選擇。試驗(yàn)固定弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為79.61kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦鐵品位增加，說(shuō)明細(xì)磨促進(jìn)了鐵礦物的單體解離，有利于鐵的回收[2]；而磨礦細(xì)度的增加與尾礦品位不呈簡(jiǎn)單的比例關(guān)系，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.045mm6.35%時(shí)，弱磁選尾礦品位高達(dá)12.90%，說(shuō)明部分磁性礦物以貧連生體形式進(jìn)入尾礦[3]，故粗粒弱磁選拋尾不可行；隨著磨礦細(xì)度的增大，鐵回收率降低，說(shuō)明1段選別礦泥的夾雜很難消除，磨礦細(xì)度不宜過(guò)高；故1段弱磁磨礦細(xì)度選擇-0.045mm25%～60%較合適，此時(shí)尾礦品位在11%的最低水平。

表4 1段磨礦細(xì)度試驗(yàn) %

磨礦細(xì)度(-0.045mm)產(chǎn)品名稱產(chǎn)率鐵品位鐵回收率6.35精礦60.5424.4674.42尾礦39.4612.9025.58原礦100.0019.90100.0025.05精礦33.1736.8862.78尾礦66.8310.8537.22原礦100.0019.48100.0051.71精礦22.2948.0655.46尾礦77.7111.0744.54原礦100.0019.32100.0060.82精礦20.4851.6653.47尾礦79.5211.5846.53原礦100.0019.79100.0080.35精礦18.7153.4450.41尾礦81.2912.1049.59原礦100.0019.83100.0092.99精礦17.6054.9848.96尾礦82.4012.2451.04原礦100.0019.76100.00

2.2 2段弱磁選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

2段弱磁選給礦為1段弱磁選(磨礦細(xì)度 -0.045mm55%)的粗精礦，試驗(yàn)固定弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為79.61kA/m。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 2段磨礦細(xì)度試驗(yàn) %

磨礦細(xì)度(-0.045mm)產(chǎn)品名稱產(chǎn)率鐵品位鐵回收率70.00精礦81.0557.4993.89尾礦18.9516.016.11原礦100.0049.63100.0080.00精礦79.1157.7592.73尾礦20.8917.147.27原礦100.0049.27100.0090.00精礦78.8057.9892.61尾礦21.2017.197.39原礦100.0049.33100.00

由表5可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，鐵品位提高幅度較小，且鐵回收率下降，故2段磨礦細(xì)度為 -0.045mm70%～90%是適合的。

2.3 選鐵試驗(yàn)結(jié)果

在1段磨礦細(xì)度為-0.045mm55%，2段磨礦細(xì)度為-0.045mm80%，弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度均為79.61kA/m的條件下，采用階段磨礦階段選別流程回收鐵，先通過(guò)1段磨選拋掉大量鐵尾礦，有效減少進(jìn)入2段磨礦的礦量，粗精礦再磨再選后選別指標(biāo)較好。其選鐵試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 選鐵試驗(yàn)結(jié)果 %

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率鐵品位鐵回收率鐵精礦17.0157.7550.20尾礦82.9911.7349.78原礦100.0019.56100.00

由表6可知，對(duì)比表4結(jié)果，一次性磨到 -0.045mm80.35%試驗(yàn)結(jié)果，在鐵回收率相當(dāng)?shù)那闆r下，精礦鐵品位提高了4.31個(gè)百分點(diǎn)，表明階段磨礦階段流程選別指標(biāo)比連續(xù)磨礦更為優(yōu)越，技術(shù)經(jīng)濟(jì)上更為合理。

3 鐵鈦綜合回收選別試驗(yàn)

鈦粗選是將選鐵1段弱磁尾礦分別進(jìn)行強(qiáng)磁粗選和搖床粗選試驗(yàn)，強(qiáng)磁粗選試驗(yàn)進(jìn)行了中磁場(chǎng)強(qiáng)度為477.71kA/m、高磁場(chǎng)強(qiáng)度為955.41kA/m的磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，兩者對(duì)TiO2的回收率均達(dá)15%以上，TiO2品位分別為8.07%和7.15%；搖床粗選鈦粗精礦回收率僅為2.25%，TiO2品位為5.18%；對(duì)鈦粗選而言，強(qiáng)磁效果遠(yuǎn)好于搖床，故選擇強(qiáng)磁選進(jìn)行鈦的粗富集，鈦精選利用重選富集比高的優(yōu)點(diǎn)，將2段弱磁尾礦進(jìn)搖床選別。

3.1 鐵鈦綜合流程試驗(yàn)

由于強(qiáng)磁選可從弱磁選尾礦中分選出鈦粗精礦且作業(yè)回收率較高，故將1段弱磁粗精礦與強(qiáng)磁鈦粗精礦合磨后進(jìn)2段弱磁選，再通過(guò)搖床從2段弱磁尾礦中回收鈦的最終精礦產(chǎn)品。試驗(yàn)進(jìn)行了4組不同磨礦細(xì)度條件下的1段磨礦—弱磁、強(qiáng)磁—2段磨礦—弱磁選鐵—搖床選鈦流程對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖6，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

圖6 鐵鈦綜合選別流程

由表7可知，各組磨礦細(xì)度組合的選鐵指標(biāo)相近，鐵回收率相差在0.5個(gè)百分點(diǎn)以內(nèi)；對(duì)選鈦而言，1段磨礦細(xì)度為-0.045mm55%，2段磨礦細(xì)度為-0.045mm80%時(shí)的選別結(jié)果最好，主要原因是1段、2段磨礦細(xì)度的選擇形成了最有利的選鈦條件[4]。

在1段磨礦細(xì)度為-0.045mm55%，2段磨礦細(xì)度為-0.045mm80%的條件下1段磨礦—弱磁、強(qiáng)磁—2段磨礦—弱磁選鐵—搖床選鈦全流程試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

3.2 產(chǎn)品分析

鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表9，鈦精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表10。

表7 4組不同磨礦細(xì)度條件下的流程對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 %

表8 鐵鈦綜合回收試驗(yàn)結(jié)果 %

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率品位TFeTiO2回收率TFeTiO2鐵精礦18.3456.1613.6752.6773.31鈦精礦0.2835.5640.310.513.24尾礦81.3811.250.9946.8223.45原礦100.0019.563.42100.00100.00

表9 鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

成分TFeSPPbAsTiO2V2O5Cu含量56.160.0320.16<0.01<0.0114.530.560.021成分SiO2CaOMgOAl2O3ZnK2ONa2O含量5.642.181.641.020.0460.0510.076

由表9可知，鐵精礦中影響冶煉的有害元素為磷及TiO2，其含量分別0.16%、14.53%，但磷含量小于質(zhì)量考核指標(biāo)(P<0.2%)；TiO2含量高將主要影響鐵水流動(dòng)性，造成爐渣黏稠。

“季鷹歸未，莼鱸之思”。張翰因在秋日里想起家鄉(xiāng)的美味的莼菜與鱸魚(yú)，進(jìn)而引發(fā)其思鄉(xiāng)之情，于是棄官歸隱。辛棄疾認(rèn)為其個(gè)人短志，而我卻以為不然。辛棄疾半生戎馬，六十五仍想致力抗金，自然不可窺得張翰的心境。那種淡泊寧?kù)o，追求自己本心的心境。在我看來(lái)，他不是個(gè)人短志，而是其心中有一輪明月，一潭清泉。正如王維所寫(xiě)；“明月松間照，清泉石上流”。他把自己的本心看得透亮。

表10 鈦精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

成分TFeTiO2SPSiO2CaOMgOAl2O3含量38.6740.310.0580.295.813.672.190.64

由表10可知，當(dāng)鈦精礦品位為40.31%時(shí)，磷含量達(dá)到0.29%，生產(chǎn)上應(yīng)注意對(duì)鈦精礦中的磷進(jìn)行控制，有必要時(shí)進(jìn)行選礦脫磷。

鐵精礦經(jīng)X射線衍射分析所得各礦物含量(定性半定量分析)為磁鐵礦(含假象赤鐵礦)70%、鈦鐵礦10%、輝石10%、石英5%，少量其他物相。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)云南某含鈦磁鐵礦主要可回收的礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦，赤褐鐵礦雖占一定比例，但嵌布粒度細(xì)，難以回收；原礦中的脈石礦物主要為含鐵陽(yáng)起石、透輝石、石英。

(2)選鐵試驗(yàn)中階段磨礦階段選別流程選別效果好，在1段磨礦細(xì)度為-0.045mm55%粗精礦再磨，2段磨礦細(xì)度為-0.045mm80%時(shí)，鐵精礦品位可達(dá)到57.75%，回收率大于50%。

(3)鐵鈦綜合流程與僅選鐵流程相比，鐵精礦品位有所下降，降低了1.59個(gè)百分點(diǎn)左右，但回收率提高了2.47個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到52.67%；這主要是通過(guò)強(qiáng)磁從1段弱磁尾礦中回收了部分呈貧連生體形態(tài)存在的磁性鐵，這部分磁性鐵再磨再選后進(jìn)入鐵精礦。

(4)對(duì)于最終鈦精礦產(chǎn)品，可通過(guò)搖床從2段弱磁尾礦中回收，選出可實(shí)現(xiàn)銷售的鈦精礦；但存在的主要問(wèn)題是TiO2回收率及品位仍較低，雜質(zhì)尤其是磷含量偏高，需要在生產(chǎn)中不斷研究改進(jìn)。

[1] 聶 程，薛生暉，張志華，等.某高磷鮞狀赤鐵礦焙燒—磁選—酸浸脫磷試驗(yàn)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(4):127-129.

[2] 段希祥.選擇性磨礦及其應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1991.

[3] 劉建國(guó)，湯玉和，張 軍.某低品位鈦鐵礦選礦工藝試驗(yàn)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013(6):85-87.

[4] 董天頌.鈦選礦[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

Beneficiation Experiments on a Titanium Bearing Magnetite Ore in Yunnan

Wen Rui1Wu Zhaoyong2Wen Haibin3

(1.Kunming Industrial Vocational Technical College;2.Kunming Perth Mining Engineering Design Co., Ltd.;3.Yuxi Dahongshan Mining Co., Ltd.)

A titanium bearing magnetite ore in Yunnan is a poor iron ore resources joint developed by Kunming steel, a series of experiments is carried out in order to comprehensive recycling and utilize the iron and titanium. Beneficiation process of stage grinding stage low intensity magnetic separation-high intensity magnetic separation-titanium separation by shaking table is determined through experiments analysis. Iron concentrate with iron grade of 56.16% and recovery of 52.67%, and titanium concentrate with titanium grade of 40.31% and recovery of 3.24% are obtained with one stage grinding fineness of 55% passing 0.045 mm, two stage grinding fineness of 80% passing 0.045 mm for iron beneficiation by low intensity magnetic separation and titanium beneficiation by shaking table.

Titanium bearing magnetite, Ilmenite, Magnetic separation, Gravity separation, Comprehensive utilization

*云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2013Y077)。

2014-10-31)

溫 瑞(1983—)，女，講師，650302 云南省昆明市安寧昆鋼曉塘路。