譚國(guó)超 張大勇

(1.中鋼集團(tuán)中鋼設(shè)備有限公司；2.北京首礦工程技術(shù)有限公司)

承德某礦山釩鈦磁鐵礦綜合回收工藝試驗(yàn)

譚國(guó)超1張大勇2

(1.中鋼集團(tuán)中鋼設(shè)備有限公司；2.北京首礦工程技術(shù)有限公司)

為綜合回收利用承德某礦山釩鈦磁鐵礦中的鐵、鈦、磷資源，對(duì)該礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。根據(jù)礦石性質(zhì)差異，最終確定采用階段磨礦—弱磁選鐵—強(qiáng)磁、浮選聯(lián)合選鈦—浮選選磷的選別流程，最終獲得了全鐵品位為58.55%，全鐵回收率為39.99%的鐵精礦，同時(shí)獲得了P2O5品位為34.04%、P2O5回收率為48.03%的磷精礦和鈦品位為44.70%、鈦回收率為28.34%的鈦精礦。試驗(yàn)結(jié)果表明：該工藝流程在獲得3種質(zhì)量合格產(chǎn)品的同時(shí)，提高了資源利用率，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

釩鈦磁鐵礦 磁選 浮選 鐵精礦 磷精礦 鈦精礦

隨著科技進(jìn)步及礦石資源的日益緊缺，釩鈦磁鐵礦資源的開發(fā)與利用得到了進(jìn)一步的重視和發(fā)展。河北承德地區(qū)釩鈦磁鐵礦儲(chǔ)量居全國(guó)第二位，且伴生較豐富的鐵、磷、鈦資源，綜合開發(fā)利用承德地區(qū)的釩鈦磁鐵礦符合國(guó)家資源綜合利用政策及承德市“打造釩鈦制品基地”政策。所以，針對(duì)承德某礦山釩鈦磁鐵礦進(jìn)行了選礦工藝研究和選礦試驗(yàn)，以期獲得合格鐵精礦的同時(shí)，綜合回收利用磷礦及鈦鐵礦，試驗(yàn)最終獲得了滿意的選別指標(biāo)，達(dá)到了提高資源利用率，為企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益[1-3]的目的。

1 原礦性質(zhì)

原礦中主要有用礦物為磁鐵礦、磷灰石、鈦鐵礦，此外還有黃鐵礦、磁黃鐵礦，次生氧化礦物有赤鐵礦和金紅石。脈石礦物為斜長(zhǎng)石、紫蘇輝石和普通輝石，原生黑云母、石榴子石，其次有綠泥石、方解石，以及少量黝簾石、鈉長(zhǎng)石、絹云母、石英、硝石、白云石。原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。原礦鐵物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

成分TFeFeOSiO2Al2O3MgO含量16.628.9833.319.326.24成分CaOSPTiO2V2O5含量10.850.261.925.090.139

注：w(CaO+MgO)/w(SiO2+ Al2O3)=0.4<0.5，屬酸性礦石。

由表1、表2可知，礦石中主要有益組分為鐵，其次是磷、鈦，磁性鐵分布率為38.39%，是鐵礦的主要回收對(duì)象，赤(褐)鐵分布率為9.09%，硅酸鐵分布率為47.05%。

表2 鐵物相分析結(jié)果 %

鐵物相鐵含量鐵分布磁性鐵中鐵6.3838.39碳酸鐵中鐵0.684.09赤、褐鐵中鐵1.519.09硫化鐵中鐵0.231.38硅酸鐵中鐵7.8247.05全鐵16.62100.00

礦石主要結(jié)構(gòu)為海綿隕鐵結(jié)構(gòu)及變余海綿隕鐵結(jié)構(gòu)，其次為自形輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)及變余自形輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，局部纖狀變晶結(jié)構(gòu)和顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，次變邊結(jié)構(gòu)等。磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦3種有用礦物的嵌布粒度粗細(xì)極不均勻，磷灰石為自形、半自形柱狀及粒狀，粒徑為0.2～1mm，最大為2mm。鈦鐵礦及磁鐵礦為他形—半自形粒狀，粒徑為0.1～5mm，粒度分布極不均勻。磁鐵礦為單體，鈦鐵礦在磁鐵礦中呈板條狀，粒度較細(xì)。原礦中脈石礦物以斜長(zhǎng)石為主，含量達(dá)到50%，其粒度較粗，為0.2～0.5mm。

2 選礦試驗(yàn)方案

由礦石性質(zhì)分析可以看出，原礦中可回收的有用礦物除磁鐵礦外，還可回收磷礦和鈦鐵礦，因此該礦選礦試驗(yàn)方案在選鐵的同時(shí)盡可能地回收磷灰石和鈦鐵礦。目前對(duì)磷、鐵選礦采用的流程有先磁后浮和先浮后磁2種流程，由礦石性質(zhì)可知，該礦磁鐵礦與磷灰石嵌布關(guān)系較為簡(jiǎn)單，結(jié)合我國(guó)類似礦山的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，先磁后浮工藝優(yōu)于先浮后磁工藝。其原因?yàn)椋阂皇怯捎阼F比重大，先浮選容易沉槽，二是先磁選生產(chǎn)穩(wěn)定，三是先磁選可節(jié)省浮選藥劑用量，降低生產(chǎn)成本，所以試驗(yàn)擬采用先磁后浮工藝流程，即階段磨礦階段選別先弱磁選鐵，弱磁尾礦濃縮脫泥進(jìn)行浮選選磷；選磷掃尾進(jìn)行濃縮后經(jīng)1段強(qiáng)磁選鈦脫泥，鈦粗精礦分級(jí)后粗粒再磨，合格粒級(jí)產(chǎn)品經(jīng)第2段強(qiáng)磁獲得強(qiáng)磁鈦精礦，強(qiáng)磁鈦精礦采用浮選法提高鈦鐵礦品位，最終獲得高品位鈦精礦。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 選鐵試驗(yàn)

3.1.1 弱磁選鐵磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

為驗(yàn)證鐵精礦磨礦細(xì)度的最佳值，采用φ420 mm×400 mm電磁筒式磁選機(jī)、XMQ-φ240 mm×90 mm型球磨機(jī)對(duì)制備的試驗(yàn)樣進(jìn)行弱磁選鐵磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為175 kA/m，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖1 弱磁選鐵磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程

表3 弱磁選鐵磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果 %

由表3可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦鐵品位呈上升趨勢(shì)，先升后降，當(dāng)磨礦細(xì)度為 -0.074mm75%時(shí)，精礦鐵品位和鐵回收率綜合指標(biāo)較好。

3.1.2 弱磁選鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

為確定各作業(yè)磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)選別效果的影響，在原礦細(xì)度為-0.074mm75%時(shí)采用φ420 mm×400 mm 電磁筒式磁選機(jī)進(jìn)行了不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，精礦鐵品位降低，鐵回收率提高，考慮到該礦樣適宜采用粗磨拋尾—粗精礦再磨再選工藝，粗磨粗選階段的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)適當(dāng)高一些，以保證鐵回收率為主要目標(biāo)，確定1段磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為320 kA/m，2段磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為200 kA/m[4-5]。

表4 弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.2 選磷試驗(yàn)

為了驗(yàn)證選鐵尾礦的細(xì)度是否適合選磷，對(duì)選鐵尾礦進(jìn)行了粒度分析。分析結(jié)果表明：選磷給礦細(xì)度在-0.074 mm占35%～45%的條件下指標(biāo)較好，且選鐵尾礦細(xì)度符合選磷給礦的細(xì)度要求，通過1粗3精1掃浮選可獲得磷精礦品位為31.33%，磷精礦回收率為76.65%的選別指標(biāo)。

3.3 選鈦流程

3.3.1 選鈦磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

為驗(yàn)證選鈦?zhàn)罴鸭?xì)度條件，采用XMQ-φ240 mm×90 mm型球磨機(jī)對(duì)1段強(qiáng)磁鈦粗精礦進(jìn)行磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖2 選鈦磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程

表5 選鈦磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

由表5可知，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074mm60%時(shí)，精礦鈦回收率最高，精礦鈦品位相對(duì)較高，故選鈦磨礦細(xì)度為-0.074mm60%。

3.3.2 強(qiáng)磁—重選條件試驗(yàn)

為提高強(qiáng)磁后的鈦鐵礦，使用螺旋溜槽BLL-400mm進(jìn)行了不同濃度條件的重選選鈦試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖3 重選濃度條件試驗(yàn)流程

表6 重選濃度條件試驗(yàn)結(jié)果 %

由表6可知，隨入選濃度的降低，精礦鈦品位提高，而鈦回收率卻降低，精礦鈦品位最高為26.08%，選別指標(biāo)不理想。

3.3.3 強(qiáng)磁—浮選試驗(yàn)

采用浮選法提高鈦粗精礦品位，因鈦粗精礦含少量的黃鐵礦和磁黃鐵礦，需要提前進(jìn)行脫硫浮選，脫硫試驗(yàn)采用黃藥和2#油作為捕收劑，硫酸作為調(diào)整劑。選鈦浮選采用MOH作為捕收劑，采用稀硫酸作為調(diào)整劑，采用氟硅酸鈉作為抑制劑，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐[6-7]，選鈦浮選藥劑制度及最終試驗(yàn)流程見圖4。

由圖4可見，經(jīng)過預(yù)先脫硫，采用1段粗浮選3段精浮選選鈦，可獲得鈦精礦品位為45.21%，鈦精礦回收率為50.77%的選別指標(biāo)。

3.4 全流程試驗(yàn)

在上述最佳條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全流程試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及結(jié)果見圖5。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)承德某礦山釩鈦磁鐵礦主要有用礦物為磁鐵礦，另外磷灰石和鈦鐵礦可綜合回收利用，其全鐵品位為16.62%，TiO2品位為5.09%。

圖4 選鈦浮選最終試驗(yàn)流程

圖5 選別鐵、鈦、磷閉路試驗(yàn)總流程

(2)采用強(qiáng)磁+浮選工藝流程，在浮選粒度為-0.074mm60%的條件下，可獲得鈦精礦品位為45.21%、鈦精礦回收率為50.77%的指標(biāo)。

(3)在-0.074mm粒級(jí)含量為35%～45%的條件下可獲得磷精礦品位為31.33%，磷精礦回收率為76.65%的指標(biāo)。

(4)采用階段磨礦+弱磁選鐵+強(qiáng)磁浮選聯(lián)合選鈦+浮選選磷的選別流程進(jìn)行全流程試驗(yàn)，最終可獲得全鐵品位為58.55%、全鐵回收率為39.99%的鐵精礦，P2O5品位為34.04%、P2O5回收率為48.03%的磷精礦和鈦品位為44.70%、鈦回收率為28.34%的鈦精礦。

[1] 馮啟明，周開燦，高德政，等.礦產(chǎn)資源綜合利用與可持續(xù)發(fā)展問題研究[J].礦產(chǎn)綜合利用，2000(1)：33-36.

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2015-02-16)

譚國(guó)超(1978—)，男，主任，工程師，100080 北京市海淀區(qū)海淀大街8號(hào)。