陳　碧

(攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)研究院)

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釩鈦磁鐵礦選擇性磨礦磨選試驗(yàn)*

陳碧

(攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)研究院)

摘要攀枝花礦區(qū)為了減少了鈦鐵礦過(guò)磨、泥化現(xiàn)象，優(yōu)化選鈦工藝流程，降低選鐵選鈦成本，提高鈦鐵礦資源利用率，以攀枝花密地選礦廠的破碎原礦為研究對(duì)象，以工藝礦物檢測(cè)為手段，對(duì)磨選產(chǎn)品的細(xì)度、解離度進(jìn)行分析，并依據(jù)鈦磁鐵礦、鈦鐵礦的解離情況，最終確定了合理的磨礦細(xì)度與選別工藝參數(shù)，并對(duì)選鐵尾礦進(jìn)行了選鈦探索性試驗(yàn)研究。試驗(yàn)最終獲得了合格的鈦磁鐵礦(全鐵品位為54.87%)，經(jīng)過(guò)強(qiáng)磁+浮選獲得了合格的鈦精礦，浮選工藝無(wú)需脫泥，采用1次粗選+2次精選獲得了合格的鈦精礦(TiO2品位為47.20%)，縮短了磨礦時(shí)間，降低了磨礦成本，縮短了浮選流程，降低了浮選成本。

關(guān)鍵詞釩鈦磁鐵礦選擇性磨礦單體解離過(guò)磨磁選浮選

攀枝花釩鈦磁鐵礦是巖漿分異晚期形成的原生礦床，由于目前密地選礦廠為提高鐵精礦品位而不斷將礦石細(xì)磨來(lái)提高鈦磁鐵礦的單體解離度。由于攀枝花的釩鈦磁鐵礦的工藝礦物除硫化物以外的莫氏硬度大于6，硫化物的莫氏硬度為4.4，鈦磁鐵礦的工藝粒度為3～0 mm，鈦鐵礦的工藝粒度為1～0 mm，單一考慮鈦磁鐵礦的單體解離，鈦鐵礦容易造成過(guò)磨，細(xì)磨使-19 μm礦泥增多，不利于鈦鐵礦的回收，而對(duì)浮選來(lái)說(shuō)，既增加藥耗，也降低了產(chǎn)率及回收率，造成鈦資源的浪費(fèi)。目前，選擇性磨礦運(yùn)用在鋁土礦、螢石礦的較多，運(yùn)用在釩鈦磁鐵礦的相對(duì)較少[1-2]。

本研究主要針對(duì)釩鈦磁鐵礦進(jìn)行選擇性磨礦。鈦鐵礦為弱磁性礦物，經(jīng)過(guò)1段磨礦進(jìn)行弱磁粗選，粗選后大部分進(jìn)入尾礦，只有少量與其他工藝礦物連生進(jìn)入粗選精礦[3]，因此控制1段磨礦細(xì)度使鈦鐵礦很好的單體解離且避免鈦鐵礦過(guò)磨產(chǎn)生泥化現(xiàn)象最為關(guān)鍵。根據(jù)段希祥教授推導(dǎo)出的鋼球直徑半理論公式確定初裝球的配比，而后確定磨礦濃度、磨礦細(xì)度及選鐵、選鈦工藝流程。

1原礦性質(zhì)

原礦取自密地選廠的皮帶原礦，該釩鈦磁鐵礦產(chǎn)于含釩鈦磁鐵礦的基性-超基性巖體，巖石化學(xué)特征最突出的特點(diǎn)是富含鐵、鈦，SiO2含量小于42%，屬硅不飽和巖體，含氧化鈣高。主要工藝礦物為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、硫化物(以磁黃鐵礦、黃鐵礦為主)、脈石(輝石、斜長(zhǎng)石為主)，主要有用礦物鈦磁鐵礦與鈦鐵礦呈集合體產(chǎn)出。主要礦物間的相對(duì)抗磨硬度順序?yàn)樾遍L(zhǎng)石>輝石>鈦鐵礦>鈦磁鐵礦>磁黃鐵礦[4]。原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

%

由表1可知，原礦全鐵品位為28.88%、TiO2品位為10.84%，屬于中品級(jí)、易磁選型、高硫、酸性、原生磁鐵礦石，有害元素磷、砷低。將密地選廠的皮帶原礦磨至-3 mm，為了解各粒級(jí)的鐵、鈦分布，進(jìn)行全粒級(jí)篩析，分析結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，鐵鈦分布在粗粒級(jí)較多，有用礦物在粗粒級(jí)嵌布也較多，必須磨礦使有用礦物單體解離。

2選擇性磨礦在選鐵中的應(yīng)用

2.11段磨選試驗(yàn)

2.1.1新鋼球配比制度理論計(jì)算及結(jié)果

表2　入磨原礦全粒級(jí)篩析結(jié)果

由表3可知，該球磨機(jī)初裝比為φ35 mm:φ25 >mm:φ20 mm:φ15 mm:φ10 mm=1.82:1.19:1.00:0.86:0.52，根據(jù)以上計(jì)算的鋼球直徑及破碎的不穩(wěn)定性，結(jié)合選擇性磨礦球徑太小容易過(guò)粉碎，確定該磨機(jī)的充填率為40.63%，確定1段磨礦的球徑比是：φ35 mm:φ30 mm:φ25 mm:φ20 mm=7:6:5:4。

表3　鋼球直徑計(jì)算及鋼球配比

2.1.21段最佳磨礦細(xì)度的確定

在確定1段磨礦的球徑及配比后進(jìn)行磨礦濃度試驗(yàn)，采用選礦室小型球磨機(jī)，磨礦濃度為75%、80%、85%，磨礦時(shí)間及磨礦細(xì)度見(jiàn)表4。

表4　磨礦濃度條件試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，在相同的磨礦時(shí)間，濃度為80%的磨礦細(xì)度較濃度為85%的細(xì)(以-0.074 mm含量為準(zhǔn))且微細(xì)粒級(jí)含量較濃度為75%的少(以 -0.038 mm含量為準(zhǔn))，因此確定磨礦濃度為80%。主要目的礦物的單體解離與磨礦細(xì)度關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1　濃度為80%的磨礦細(xì)度與鈦磁鐵礦

由圖1可見(jiàn)，鈦鐵礦單體解離度達(dá)到85%，磨礦細(xì)度磨至-0.074 mm含量為32.7%即可，因此確定1段最佳磨礦細(xì)度為-0.074 mm 32.69%，比目前密地生產(chǎn)的磨礦細(xì)度粗5個(gè)百分點(diǎn)。

2.1.31段弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

采用最佳的1段磨礦細(xì)度-74 μm 32.69%進(jìn)行1段弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2　1段弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可見(jiàn)，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的降低，鐵精礦回收率升高，鐵精礦品位略有降低，尾礦品位隨之升高，鐵損失相對(duì)增加；1段磁選要保證精礦產(chǎn)率及回收率確保資源的最佳利用；鐵精礦品位相差不多，以回收率最高為最佳條件，因此1段弱磁選確定磁場(chǎng)強(qiáng)度為240 kA/m，可獲得產(chǎn)率為45.44%，全鐵品位為48.38%，回收率為76.10%的1段精礦，取該條件下的尾礦采用連續(xù)水析器(1套)、篩孔大小為0.038 mm的標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩析，篩析結(jié)果見(jiàn)表5。

2.22段磨選試驗(yàn)研究

2.2.12段磨礦細(xì)度的確定及磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

由1段精礦再磨，粒度沒(méi)有太大的變化，鋼球配比不變化；2段磨礦主要使鈦磁鐵礦基本解離，與鈦磁鐵礦簡(jiǎn)單連生的連生體鈦磁鐵礦中的固溶體分離部分的鈦礦物，需加大磨礦細(xì)度予以去除，才能使鈦磁鐵礦充分解離，獲得合格的鐵精礦。經(jīng)過(guò)磨礦濃度、磨礦時(shí)間條件試驗(yàn)而后確定磨礦細(xì)度，再經(jīng)過(guò)鏡鑒測(cè)定各細(xì)度下鈦磁鐵礦及鈦鐵礦的單體解離度，最終確定磨礦濃度為80%，磨礦細(xì)度為-0.074 mm 62.60%，鈦磁鐵礦的單體解離度為91.32%，鈦鐵礦的單體解離度為91.38%。磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

表5　1段尾礦粒度分布及TiO2、TFe品位

圖3　2段磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果

由圖3可見(jiàn)，在-0.074 mm 62.60%磨礦細(xì)度條件下，磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)選別結(jié)果的影響不大，鐵精礦品位均在54%以上；在192 kA/m的場(chǎng)強(qiáng)背景下，鐵精礦回收率為92.46%且為最高回收率，所以確定2段弱磁選的粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為192 kA/m，鐵精礦全鐵品位為54.32%。

2.2.22段尾礦的篩析結(jié)果

為查清該尾礦微細(xì)粒級(jí)的分布情況，采用連續(xù)水析器(1套)、篩孔大小為0.038 mm的標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩析，篩析結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 　2段尾礦粒度分布及TiO2、TFe品位

由表6可知，-0.038 mm粒級(jí)含量為28.50%，-0.010 mm粒級(jí)含量為4.78%，微細(xì)粒級(jí)與超細(xì)粒級(jí)的含量比1段尾礦多。

2.2.32段精選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

以2段精礦作原礦，由于是精選，采用 160 kA/m以下的磁場(chǎng)強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4　2段精選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

由圖4可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度升高，精礦鐵品位略有降低，鐵回收率先升后降；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為 120 kA/m時(shí)，鐵回收率最高；因此，確定2段精選磁場(chǎng)強(qiáng)度為120 kA/m，最終鐵精礦的全鐵品位為54.87%，鐵回收率為99.31%。

2.2.4選鐵數(shù)質(zhì)量流程

為了更清晰的了解選擇性磨礦試驗(yàn)的結(jié)果，選鐵數(shù)質(zhì)量流程見(jiàn)圖5。

圖5　選鐵數(shù)質(zhì)量流程

3選擇性磨礦在選鈦的應(yīng)用

3.1強(qiáng)磁選試驗(yàn)

3.1.11段強(qiáng)磁試驗(yàn)

將1段磁選鐵尾礦與2段磁選鐵尾礦混合(比例為7.2:1)，得到混合原礦全鐵品位為13.72%，TiO2品位為9.95%，經(jīng)過(guò)隔渣—除鐵試驗(yàn)，進(jìn)行1段強(qiáng)磁生產(chǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

將精礦與掃選精礦混合，混合成1段強(qiáng)磁精礦，其全鐵品位為17.10%，TiO2品位為16.15%，取1段強(qiáng)磁精礦100 g作篩析， -0.074 mm粒級(jí)含量為31.10%，-0.037 4 mm粒級(jí)含量為8.40%。

表7　1段強(qiáng)磁加掃選生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果

3.1.22段強(qiáng)磁試驗(yàn)

取1段強(qiáng)磁精礦進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，磨礦細(xì)度為-74 μm 71.6%的1段強(qiáng)磁精礦在此磨礦細(xì)度下鈦鐵礦的單體解離度為94.50%。在該磨礦細(xì)度下進(jìn)行除鐵試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果TiO2品位為16.17%。經(jīng)過(guò)條件試驗(yàn)確定生產(chǎn)試驗(yàn)，生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8　2段強(qiáng)磁加掃選生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果

由表8可知，由于掃選精礦TiO2品位為20.18%，與精礦TiO2品位22.97%相差不多，因此將精礦與掃選精礦混合成2段強(qiáng)磁精礦，TiO2品位為22.91%，全鐵品位為20.96%。

3.2浮選選鈦試驗(yàn)

3.2.1浮選試驗(yàn)流程與藥劑制度

將2段強(qiáng)磁精礦作浮選原礦進(jìn)行浮選選別鈦精礦，設(shè)備采用XFD單槽式浮選機(jī)，其藥劑制度及試驗(yàn)流程見(jiàn)圖6。

圖6　浮選流程及藥劑制度

3.2.2浮選最終試驗(yàn)結(jié)果

浮選開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9，相對(duì)于混合磁選尾礦作TiO2數(shù)質(zhì)量流程見(jiàn)圖7。

表9浮選開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果

%

圖7　浮選數(shù)質(zhì)量流程

4結(jié)語(yǔ)

(1)根據(jù)攀枝花釩鈦磁鐵礦的鈦磁鐵礦及鈦鐵礦的磁性、硬度、工藝粒度的差別，采用選擇性磨礦使鈦磁鐵礦與鈦鐵礦很好的分離且鈦鐵礦不過(guò)磨。

(2)根據(jù)段希祥教授推導(dǎo)出的鋼球直徑半理論公式，再結(jié)合釩鈦磁鐵礦的性質(zhì)確定1段磨礦的最佳配球比的球徑比為φ35 mm:φ30 mm:φ25 mm:φ20 mm=7:6:5:4。

(3)經(jīng)過(guò)2次弱磁選獲得最終的鐵精礦，相對(duì)于原礦的產(chǎn)率為37.23%、全鐵品位為54.87%、回收率為70.73%，鐵精礦回收率比理論回收率77.43%低7個(gè)百分點(diǎn)[6]，相對(duì)于選鐵尾礦鈦精礦TiO2品位為47.20%，產(chǎn)率為11.35%，回收率為53.84%。

(4)采用選擇性磨礦使1段磨礦細(xì)度(以-74 μm百分含量為基準(zhǔn))較生產(chǎn)流程粗5個(gè)百分點(diǎn)，1段、2段尾礦的-19 μm百分含量較生產(chǎn)流程低2個(gè)百分點(diǎn)以上，既使鈦磁鐵礦與鈦鐵礦有較好的單體解離，又防鈦鐵礦過(guò)磨、泥化現(xiàn)象減少，鈦鐵礦損失量減少。2段磨礦保證了鈦磁鐵礦充分單體解離，獲得了合格的鐵精礦。

(5)強(qiáng)磁+浮選過(guò)程，由于鈦鐵礦泥化量少，浮選無(wú)需脫泥，減少工作程序及工作量，采用粗選加2次精選即可選出合格的鈦精礦，提高了鐵鈦資源的利用率，減少了工作量，也減少了浮選藥劑用量，節(jié)約了成本，減少了環(huán)境污染，節(jié)約磨礦成本及藥劑成本，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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(收稿日期2015-12-07)

*國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(編號(hào)：2012AA062301)。

陳碧(1972—)，女，高級(jí)工程師，617063 四川省攀枝花市東區(qū)。