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        四川某高鉻型鈦磁鐵礦中鈦資源回收工藝試驗研究

        2023-11-10 05:02:08陽華玲
        湖南有色金屬 2023年5期
        關(guān)鍵詞:鈦鐵礦磁鐵礦磁選

        陽華玲,劉 銘

        (長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司,湖南 長沙 410012)

        我國鈦資源總量9.65億t,居世界之首,占世界探明儲量的38.85%,主要集中在四川、云南、廣東等地,其中攀西是中國最大的鈦資源基地,鈦資源量為8.7億t,而攀枝花紅格礦區(qū)高鉻型鈦磁鐵礦是攀西四大礦區(qū)中儲量最大的鈦磁鐵礦礦床[1-5]。礦石中除含鐵外,還含有鈦、釩、鉻等多種有價金屬。四川某高鉻型鈦磁鐵礦地處于攀枝花紅格礦區(qū),礦石中同時含有鈦磁鐵礦和鈦鐵礦,其中鐵品位27.57%、TiO2品位9.36%,Cr2O3含量0.74%,脈石礦物主要有鈦輝石、鈦閃石和蛇紋石等,鈦磁鐵礦和鈦鐵礦分別呈不均勻中粗粒和中細(xì)粒嵌布,而鉻主要以類質(zhì)同像的形式賦存在鈦磁鐵礦晶格中。為了有效開發(fā)該礦石中鈦磁鐵礦和鈦鐵礦,開發(fā)磁-浮聯(lián)合新工藝,最終實現(xiàn)鈦磁鐵礦及鈦鐵礦高效回收。

        1 礦石性質(zhì)

        1.1 原礦化學(xué)組成及物相分析

        原礦化學(xué)組成及礦石中鐵、鈦、鉻等物相分析結(jié)果分別見表1至表4,該礦石的堿性系數(shù)為0.61。

        表1 礦石的主要化學(xué)成分 %

        表2 礦石中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

        表3 礦石中鈦的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

        表4 礦石中鉻的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

        由表1至表4可知,礦石中主要有用組分是Fe和TiO2;脈石組分主要是SiO2和MgO,次為CaO和Al2O3。礦石中鐵主要分布于鈦磁鐵礦中(占75.37%),其余分別以鈦鐵礦和含鐵硅酸鹽礦物的形式存在。礦石中TiO2呈鈦鐵礦產(chǎn)出僅占35.26%,而呈類質(zhì)同像存在于鈦磁鐵礦晶格中的TiO2占比高達55.98%;礦石中Cr2O3主要分布在鈦磁鐵礦中(占91.89%)。

        1.2 礦物的組成及其含量

        礦石中主要礦物含量見表5,由表5可知,礦石中鐵礦物主要是鈦磁鐵礦,次為磁鐵礦;鈦礦物除鈦鐵礦以外,尚見少量金紅石等;金屬硫化物含量甚微;脈石礦物主要有鈦輝石、鈦閃石和蛇紋石等。

        表5 礦石中主要礦物的含量 %

        1.3 主要礦物嵌布粒度

        礦石中鈦磁鐵礦具不均勻中粗粒嵌布的特點,而鈦鐵礦則屬不均勻中細(xì)粒嵌布的范疇。礦石中鉻主要以類質(zhì)同像的形式賦存在鈦磁鐵礦(包括磁鐵礦)晶格中,分布于鈦磁鐵礦中的Cr2O3占90%左右。

        2 選礦試驗結(jié)果及討論

        2.1 高鉻型鈦磁鐵礦磁選分離試驗

        2.1.1 磨礦細(xì)度試驗

        原礦磨礦后采用一粗一精磁選流程,磨礦細(xì)度變化,粗選和精選磁場強度均為100 KA/m,試驗結(jié)果見表6,由表6可知,隨著磨礦細(xì)度的增加,精礦鐵品位升高,鈦品位降低。所以,磨礦細(xì)度取-0.074 mm占76.24%。

        表6 磨礦細(xì)度試驗結(jié)果

        2.1.2 磁場強度試驗

        原礦磨礦后采用一粗一精磁選流程,磨礦細(xì)度-0.074 mm占76.24%,粗選和精選磁場強度變化,試驗結(jié)果見表7,由表7可知,隨著磁場強度的增加,精礦鐵品位降低鈦品位先升高后下降,根據(jù)原礦中鐵和鈦賦存分步,當(dāng)磁場強度64 kA/m時,原礦中鈦磁鐵礦已基本上進入磁精礦中,此時,原礦中鈦磁鐵礦與鈦鐵礦得到有效分離。

        表7 磁場強度試驗結(jié)果

        2.1.3 鈦磁鐵礦粗精礦磁浮選柱精選試驗

        原礦磨礦后經(jīng)一粗一精的磁選流程分離出鈦磁鐵礦粗精礦,鈦磁鐵礦粗精礦再磨至細(xì)度為-0.074 mm占76.09%后采用長沙礦冶研究院研制的CFC磁浮選柱進行精選提質(zhì)降雜。十二胺用量為150 g/t,淀粉600 g/t,激磁電流變化,試驗結(jié)果見表8,由表8可知,當(dāng)不加磁場時浮選僅獲得TFe品位56.26%、TiO2品位13.60%、TFe回收率90.71%、TiO2回收率90.32%的精礦。而引入磁場后,精礦TFe和TiO2品位略有降低,但回收率提升??梢姡谟幸种苿r,引入磁場有利于尾礦品位的降低。

        表8 激磁電流強度試驗結(jié)果

        2.2 分離尾礦強磁選試驗

        原礦經(jīng)“磨礦-粗選-精選”磁選流程分離出鈦磁鐵礦后,分離尾礦采用一粗一精的強磁選流程回收鈦鐵礦,磁粗選和磁精選的磁場強度相同,分離尾礦強磁選磁場強度試驗結(jié)果見表9,由表9可知,隨著磁場強度的增加,粗精礦產(chǎn)率逐漸升高,TiO2品位逐漸下降,TiO2回收率上升。綜合考慮,磁場強度取80 KA/m為宜,此時粗精礦TiO2品位19.76%,TiO2作業(yè)回收率64.98%。

        表9 分離尾礦強磁選試驗結(jié)果

        2.3 強磁粗精礦精選試驗

        2.3.1 鈦鐵礦捕收劑篩選試驗

        強磁精礦經(jīng)脫硫后以硫酸作調(diào)整劑,鹽化水玻璃(HCW)藥劑為抑制劑,分別采用油酸鈉、苯甲羥肟酸、MOH以及SK-1藥劑(該藥劑是含羥基/羧基/羥肟基等基團耦合捕收劑)作捕收劑分別進行粗選試驗[6],試驗結(jié)果見表10,由表10可知,采用SK-1藥劑作鈦鐵礦捕收劑獲得的鈦粗精礦指標(biāo)最優(yōu)。

        表10 不同捕收劑鈦鐵礦浮選試驗結(jié)果%

        2.3.2 鈦粗選pH值試驗

        采用SK-1藥劑作捕收劑,硫酸作pH值調(diào)整劑,當(dāng)SK-1藥劑用量為1 600 g/t時,不同pH值條件下SK-1捕收劑對微細(xì)粒鈦鐵礦分選的影響如圖1所示。

        圖1 不同pH值條件下SK-1捕收劑對鈦鐵礦分選的影響

        由圖1可知,隨著粗選pH值升高,粗精礦TiO2品位先升高后下顯著降,TiO2回收率先大幅升高后趨于平緩。當(dāng)粗選pH值為4.5左右時,鈦粗精礦指標(biāo)最優(yōu)。此時,鈦粗精礦TiO2品位44%左右,TiO2作業(yè)回收率80%以上。

        2.3.3 強磁精礦選鈦全流程開路試驗

        強磁精礦選鈦開路試驗流程如圖2所示,開路試驗結(jié)果見表11,由表11可知,強磁精礦選鈦開路試驗可獲得作業(yè)產(chǎn)率19.12%、TiO2品位49.32%、作業(yè)回收率48.31%的鈦精礦。

        圖2 強磁精礦選鈦開路試驗流程

        表11 強磁精礦選鈦開路試驗結(jié)果 %

        2.4 全流程閉路試驗

        原礦采用兩段磨礦磁選-磁浮選流程分離回收鈦磁鐵礦,分離尾礦經(jīng)一粗一精強磁選流程獲得強磁精礦,強磁精礦經(jīng)一次浮選脫硫和一粗一掃四精工藝流程回收鈦鐵礦,全流程閉路試驗流程如圖3所示,試驗結(jié)果見表12,由表12可知,全流程閉路試驗可獲得產(chǎn)率34.20%、TFe品位55.71%、TiO2品位13.46%、TFe回收率70.54%、TiO2回收率50.87%的鈦磁鐵精礦以及產(chǎn)率4.86%、TiO2品位48.25%、TiO2回收率25.91%的鈦精礦。高鉻型鈦磁鐵礦中鈦磁鐵礦及鈦鐵礦得到有效回收。

        圖3 閉路試驗流程

        表12 全流程閉路試驗結(jié)果 %

        3 結(jié) 論

        1.工藝礦物學(xué)研究表明,該礦石屬低磷含硫高鉻的中低品位鈦磁鐵礦礦石,礦石中鐵礦物主要是鈦磁鐵礦,次為磁鐵礦、鈦鐵礦,偶見磁黃鐵礦;脈石礦物主要有鈦輝石、鈦閃石和蛇紋石等。鈦磁鐵礦常呈形態(tài)較規(guī)則的粒狀以浸染狀的形式嵌布在脈石中,且具不均勻中粗粒嵌布的特點。鈦鐵礦以粒狀為主(約占鈦鐵礦總量的90%),屬不均勻中細(xì)粒嵌布的范疇,而鉻主要以類質(zhì)同像的形式賦存在鈦磁鐵礦(包括磁鐵礦)晶格中,分布于鈦磁鐵礦中的Cr2O3占90%左右。

        2.根據(jù)該礦石特點,通過詳細(xì)試驗研究,研發(fā)出“兩段磨礦-磁選-磁浮選”分離回收鈦磁鐵礦和“兩段強磁選-浮選脫硫-鈦粗選-掃選-四次精選”回收鈦鐵礦的磁浮聯(lián)合工藝流程,全流程閉路試驗可獲得產(chǎn)率34.20%、TFe品位55.71%、TiO2品位13.46%、TFe回收率70.54%、TiO2回收率50.87%的鈦磁鐵精礦以及產(chǎn)率4.86%、TiO2品位48.25%、TiO2回收率25.91%的鈦精礦,高鉻型鈦磁鐵礦中鈦磁鐵礦及鈦鐵礦得到有效回收。

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