杜 鑫

（攀鋼集團(tuán)鈦業(yè)有限責(zé)任公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

酸解泥渣是硫酸法鈦白生產(chǎn)產(chǎn)生的廢產(chǎn)品之一，其通過(guò)酸解鈦液的沉降及熱過(guò)濾產(chǎn)生。因酸解過(guò)程中，硫酸最終不能將鈦精礦中TiO2完全反應(yīng)形成TiOSO4或者Ti（SO4）2，酸解率平均約為96%左右［1］，因此，酸解泥渣中仍伴有客觀數(shù)量未參與反應(yīng)的TiO2，最終隨泥渣被廢棄，損失較大［2］。例如:對(duì)一個(gè)產(chǎn)能20kt／年金紅石型鈦白粉的工廠而言，酸解環(huán)節(jié)酸解率按96%計(jì)算，則每年隨泥渣流失的二氧化鈦約為800余噸。現(xiàn)階段，鈦鐵礦原礦提取鈦精礦，大多采用重選或電磁選，粗鈦精礦品位在20－40%之間，再采用浮選精選，鈦精礦才能達(dá)到46－47%。鈦精礦在硫酸法鈦白酸解環(huán)節(jié)酸浸后，原有的磁性脈石基本沒(méi)有磁性，采用國(guó)內(nèi)某型號(hào)的強(qiáng)磁選機(jī)，大量不可酸解的白鈦輝石排除，使獲得的鈦精礦的品位和元素分布完全達(dá)到正常的酸解所需鈦精礦的需求，然后返回酸解使用。結(jié)合以上兩點(diǎn)，如能利用磁選機(jī)將鈦白酸解泥渣中的殘鈦進(jìn)行有效回收并返回酸解利用，將對(duì)提高硫酸法鈦白收率這個(gè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)貢獻(xiàn)顯著。

2 試驗(yàn)條件及方法

2.1 試驗(yàn)條件

根據(jù)工業(yè)試驗(yàn)需求，完成現(xiàn)場(chǎng)改造，改造所需主體設(shè)備如表1。

表1 泥渣回收改造所需主體設(shè)備

2.2 試驗(yàn)方法

礦漿濃度是礦物分選的重要指標(biāo)之一，提出20%－30%的礦漿濃度［3］，主要滿足酸解渣能均勻溶于水中，利于分選，濃度過(guò)大精礦品位難以達(dá)到要求，濃度過(guò)小降低設(shè)備分選產(chǎn)能。具體方法為:將廂壓機(jī)壓榨濾餅通過(guò)一次打漿槽調(diào)漿至濃度20%－25%，用堿調(diào)節(jié)PH值7，泵送至打漿緩沖槽，再輸送至磁選機(jī)進(jìn)行選別，選別后的鈦精礦（品位控制在47%左右）及尾礦（品位控制在13%左右）礦漿再進(jìn)入廂壓機(jī)壓濾［4］，尾礦濾餅通過(guò)汽車運(yùn)輸至渣場(chǎng)堆存，將含有一定水分的精礦運(yùn)輸至堆場(chǎng)晾曬。具體工藝流程見(jiàn)圖1。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 兩段連選

現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)開(kāi)展兩段連選試驗(yàn)，分別對(duì)原礦、中礦、尾礦及鈦精礦進(jìn)行了元素分析、檢測(cè)，具體結(jié)果見(jiàn)表2。

圖1 泥渣回收工藝流程

由表2可以看出:①酸解鈦液泥渣中二氧化鈦含量基本在10%－14%之間波動(dòng)，平均可達(dá)到12.25%，波動(dòng)較大，這應(yīng)該和酸解環(huán)節(jié)的酸解率有直接關(guān)系。也直接造成中礦與精礦品位的波動(dòng)，原礦品位處于較高水平，磁選機(jī)發(fā)揮的磁選效果越好。②通過(guò)兩級(jí)連選工藝，其中一段磁選中礦中二氧化鈦含量波動(dòng)較大，最小品位為10.02%，最高可達(dá)27.44%，但經(jīng)過(guò)二段連選后，鈦精礦品位較穩(wěn)定，基本可達(dá)到47%以上，精礦品位達(dá)到攀鈦現(xiàn)使用的精礦品位需求，二段磁選發(fā)揮作用良好。

3.2 一段磁選

為驗(yàn)證一段磁選單選效果，對(duì)操作進(jìn)行調(diào)整后，觀察單選后鈦精礦品位是否可以達(dá)到連選水平。

由表3可以看出:單選后鈦精礦品位最高僅為30.2%，平均為28.14%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于兩段連選水平。

3.3 磁選微量元素情況

試驗(yàn)對(duì)兩段連選及單選后鈦精礦的微量元素進(jìn)行定量分析［5］，并與PTK10礦、20礦的微量元素進(jìn)行對(duì)比分析，為接下來(lái)開(kāi)展的磁選所獲得的鈦精礦開(kāi)展酸解試驗(yàn)的可能性奠定理論支撐，具體結(jié)果見(jiàn)下表4。

由表4可以看出:①僅從微量元素的含量和分布分析，連選獲得的鈦精礦和常規(guī)的10礦、20礦結(jié)構(gòu)差距較小，且有效去除鈦精礦中的膠體雜質(zhì)Al2O3、SiO2，應(yīng)該可以滿足酸解需求；②而單選獲得的鈦精礦因?yàn)槠渲泄桎X含量偏高，理論上講，可能破壞酸解反應(yīng)結(jié)構(gòu)，影響鈦液過(guò)濾性能。因此，從該角度講，如采用該磁選機(jī)進(jìn)行鈦精礦的回收，采用連選方式最好。

表2 兩段連選各環(huán)節(jié)樣品二氧化鈦品位情況

表3 單選效果情況

表4 磁選鈦精礦微量元素對(duì)比

3.4 磁選鈦精礦對(duì)酸解率的影響

實(shí)驗(yàn)室對(duì)一段磁選獲得的鈦精礦及尾礦開(kāi)展了酸解試驗(yàn)［6］，分別與PTK20礦進(jìn)行混合，混合比例為:泥渣鈦精礦∶PTK20＝9∶1，試驗(yàn)結(jié)果如表5。

表5 一段磁選精礦、尾礦酸解效果

實(shí)驗(yàn)室僅開(kāi)展一段磁選獲得的精礦、尾礦酸解試驗(yàn)，未開(kāi)展連選后鈦精礦酸解試驗(yàn)，從表5可以看出，將連選獲得的鈦精礦以10%的比例摻入普通的47%的鈦精礦中進(jìn)行酸解，可滿足酸解率的需求。

2.5 兩種磁選方式產(chǎn)率、收率對(duì)比

試驗(yàn)?zāi)嘣驖{濃度控制范圍為22.24%—29.85%范圍內(nèi)，平均漿料濃度25.94%，基本符合設(shè)計(jì)濃度需求。兩種磁選工藝進(jìn)料量均為7m3／h，漿料比重均按照1.2進(jìn)行計(jì)算，兩種工藝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比如表6。

表6 兩種磁選方式相關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

由表6可以看出:兩種磁選方式產(chǎn)率未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，這主要與酸解泥渣中二氧化鈦的含量的波動(dòng)有較大關(guān)系。

綜合以上，連選磁選方式獲得的鈦精礦更好，每年回收的二氧化鈦更加可觀。

4 經(jīng)濟(jì)性分析

（1）回收產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益

每年按照330天運(yùn)行進(jìn)行計(jì)算，采用磁選機(jī)兩段連選及一段回收每年可回收不同品位鈦礦如下表7所示。

表7 連選工藝每年預(yù)計(jì)可創(chuàng)造利潤(rùn)

（2）能耗、材料消耗

按照兩段連選及一段磁選工藝特點(diǎn)，其電耗基本相同，一段磁選僅節(jié)約2#調(diào)速機(jī)運(yùn)行功率，實(shí)際運(yùn)行功率也僅為2kwh，因此兩種磁選方式在電耗方面的差距可以忽略。連選機(jī)每天按照24h不間歇運(yùn)行，泥渣回收系統(tǒng)每天耗電量為1775kwh，全年電耗成本:1775kwh＊0.56＊330＝32.8萬(wàn)元。兩段連選及一段磁選除打漿稀釋用水外，磁選機(jī)運(yùn)行過(guò)程每小時(shí)消耗生產(chǎn)水量分別為3.5t／h，全年水耗成本約2萬(wàn)元。另外，硫酸法鈦白行業(yè)在調(diào)節(jié)泥渣PH值方面可考慮使用煅燒晶種制備過(guò)程中產(chǎn)生的Na2TiO4洗滌水，該方面可暫不考慮成本。

（3）改造投資

此次工業(yè)試驗(yàn)共計(jì)投資約220萬(wàn)元，按照10年折舊，每年固定資產(chǎn)投入22萬(wàn)元。

（4）人工成本

如改磁選機(jī)能夠正式工業(yè)化應(yīng)用，該崗位需每班需一個(gè)操作工人，其人工工資按照30000元／人·年，每年需人工成本12萬(wàn)元。

綜合以上，兩段連選產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益較為明顯，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益30余萬(wàn)元。

5 結(jié)論及建議

（1）強(qiáng)磁連選磁選機(jī)在硫酸法鈦白行業(yè)應(yīng)用可以取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，如采用該類型磁選機(jī)，使用兩段連選效果最佳。

（2）強(qiáng)磁連選磁選機(jī)對(duì)泥渣中膠體雜質(zhì)的去除有明顯作用，這將對(duì)后續(xù)生產(chǎn)鈦液的沉降及熱過(guò)濾有促進(jìn)作用。

（3）兩段連選獲得的鈦精礦中的元素分布優(yōu)于正常鈦精礦，膠體雜質(zhì)含量偏低將對(duì)鈦液的沉降及熱過(guò)濾有促進(jìn)作用，品位可達(dá)48.76%。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室與正常20礦按照10%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)混合進(jìn)行試驗(yàn)，可獲得理想的酸解率。

（4）強(qiáng)磁連選磁選機(jī)應(yīng)用過(guò)程中，建議將精礦品位控制在47%即可，既可以滿足酸解需求，又可以在此次工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)上提高產(chǎn)率及收率。

［1］王明華，都興紅，隋智通.H2SO4分解富鈦精礦的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)［J］.中國(guó)有色金屬報(bào)，2004.

［2］魏紹東.硫酸法鈦白生產(chǎn)過(guò)程中酸解泥渣處理［J］.涂料工業(yè)，1995.

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［4］楊謙.鈦白粉工業(yè)酸解廢渣回收利用的研究［D］.湘潭:湘潭大學(xué)，2007.

［5］周少華，付略，梁寶鎏.EDXRF微量元素分析在文物斷源斷代中的研究［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2008.

［6］景建林，張全忠，邱禮有，等.硫酸法鈦白液相酸解的實(shí)驗(yàn)研究［D］.四川成都:四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，2003.