鄒鋒,殷志剛,陳思竹

（1.攀枝花鋼城集團(tuán)涼山瑞海實(shí)業(yè)有限公司，四川 攀枝花 615000;2. 四川省有色冶金研究院有限公司，四川 成都 610051）

鈦具有特殊的理化性質(zhì)，被工業(yè)界稱為是繼鋼和鋁之后崛起的“第三金屬”[1-3]。由于受到選礦技術(shù)水平的限制，國內(nèi)針對釩鈦磁鐵礦中鈦資源的回收一直存在回收率較低的問題[4-6]，大多數(shù)選廠將選鐵尾礦進(jìn)行堆存處理，導(dǎo)致大量鈦資源只能流失于尾礦庫[7-9]。為了充分利用選鐵尾礦中的鈦資源，國內(nèi)科研院所及高校先后開展了科技攻關(guān)，均因?yàn)橹笜?biāo)較差、生產(chǎn)成本偏高等因素限制了該類尾礦的大規(guī)模開發(fā)利用[10-11]。本文的主要目的在于掌握攀枝花白馬選礦廠選鐵尾礦中鈦資源可利用狀況，開發(fā)一種針對選鐵尾礦選鈦工藝，以經(jīng)濟(jì)、清潔、高效的方式從釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中高效回收鈦鐵礦，促進(jìn)全國鈦資源綜合回收利用。

1 工藝礦物學(xué)

1.1 化學(xué)多元素分析

對選鐵尾礦進(jìn)行多元素化學(xué)分析及粒度篩析，其結(jié)果分別見表1、2。

表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果/%Table 1 Chemical analysis of multi-elements of the raw materials

表2 給礦全粒級(jí)篩析結(jié)果Table 2 Full grain screening analysis results of the feeding ores

由表1 可看出，該礦可利用的有價(jià)元素為鈦，其TiO2品位5.59%，礦石中Fe 含量為0.13%，含量非常低，選鐵尾礦中S 品位為0.32%，試驗(yàn)中需要注意硫?qū)Ξa(chǎn)品的影響。

由表2可看出，除了+0.075 mm和+0.038 mm產(chǎn)率較低外，其余粒級(jí)產(chǎn)率分布較為均勻，+0.12 mm TiO2品位較低，-0.12 mm TiO2品位相差不大，給礦-0.038 mm 粒級(jí)產(chǎn)率及TiO2分布率較高，該部分礦物由于粒度過細(xì)，資源化回收難度較大。

1.2 選鐵尾礦鏡鑒結(jié)果

此選鐵尾礦主要成分為鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、硫化鐵、少量磁黃鐵礦、鈦輝石、石英、少量長石等。

選鐵尾礦中鈦磁鐵礦以較大顆粒單體形式存在的顆粒很少，鈦磁鐵礦主要以貧連生體與霧狀或滴狀的形式嵌布在脈石顆粒中，或者從脈石礦物的解理縫中析出，這些鈦磁鐵礦由于粒度太細(xì)，采用常規(guī)物理選礦難以回收。

鈦鐵礦在該物料中有粗有細(xì)，大部分分布為0.04 ～ 0.1 mm 之間，鈦鐵礦以不規(guī)則粒狀分布，有的以細(xì)脈狀分布，有的呈不等粒嵌布，大部分鈦鐵礦內(nèi)部比較純凈，少部分鈦鐵礦不夠純凈，有的從脈石中析出，顆粒細(xì)小難于解離，個(gè)別鈦鐵礦顆粒的裂縫中有脈石礦物充填，也有部分鈦鐵礦在脈石中呈浸染狀分布，這種鈦鐵礦回收利用的難度較大，選鐵尾礦中鈦鐵礦的單體解離度較高，存在一定量的脈石單體。

選鐵尾礦硫化物含量不高，大部分在0.02 ～0.08 mm 之間，以粒狀存在于脈石礦物中，少部分以極細(xì)的滴狀散布于脈石礦物中，硫化物單體少見，大部分以連生體的形式存在。

2 磁選試驗(yàn)

2.1 磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

試驗(yàn)采用SLon-500 脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，試驗(yàn)參數(shù)為脈動(dòng)沖程30 mm、沖次250 次/min、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速3.0 r/min、礦漿濃度30%、磁介質(zhì)3 mm。進(jìn)行不同磁場強(qiáng)度的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 一段強(qiáng)磁磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Condition test results of high-intensity magnetic the f irst stage f ield

由表3 可見，隨著磁場強(qiáng)度的升高，精礦產(chǎn)率、TiO2回收率均隨著磁場強(qiáng)度升高而增加，精礦品位隨著磁場強(qiáng)度升高而下降，尾礦中TiO2品位較高。磁場強(qiáng)度超過500 kA/m，精礦品位下降較多，精礦回收率提高有限。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，選擇較佳的磁場強(qiáng)度500 kA/m，此時(shí)精礦產(chǎn)率34.64%、TiO2品位20.24%、TiO2回收率61.39%，尾礦TiO2品位6.75%。

2.2 沖程試驗(yàn)

試驗(yàn)采用SLon-500 脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，在磁場強(qiáng)度500 kA/m、沖次250 次/min、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速3.0 r/min、礦漿濃度30%、磁介質(zhì)3 mm的條件下，進(jìn)行脈動(dòng)沖程試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 強(qiáng)磁沖程條件試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Condition test results of high-intensity magnetic stroke

30精礦 37.46 18.42 60.42尾礦 62.54 7.23 39.58給礦 100.00 11.42 100.00 35精礦 34.13 20.06 59.95尾礦 65.87 6.94 40.05給礦 100.00 11.42 100.00 40精礦 32.15 20.46 57.60尾礦 67.85 7.14 42.40給礦 100.00 11.42 100.00

由表4 可看出，隨著沖程的增加，精礦產(chǎn)率和TiO2回收率均隨著沖程的增加而下降，精礦TiO2品位隨著沖程增加而提高，沖程小于35 mm時(shí)，精礦品位不高；沖程超過35 mm 時(shí)，精礦品位提高幅度較小，考慮到浮選時(shí)精礦品位不宜過低，因此采用沖程35 mm，此時(shí)精礦產(chǎn)率34.13%、精礦TiO2品位20.06%、TiO2回收率59.95%，尾礦TiO2品位9.64%。

2.3 沖次試驗(yàn)

試驗(yàn)采用SLon-500 脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，在磁場強(qiáng)度500 kA/m、脈動(dòng)沖程35 mm、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速3.0 r/min、礦漿濃度30%、磁介質(zhì)3 mm的條件下，進(jìn)行沖次試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 強(qiáng)磁沖次條件試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Secondary condition test results of high-intensity magnetic stroke

由表5 可看出，隨著沖次的提高，精礦產(chǎn)率和回收率逐漸下降，精礦TiO2品位不斷提高，沖次超過300 次/min 后，精礦產(chǎn)率明顯下降，尾礦品位基本變化不大，因此綜合考慮采用沖次300 次/min，精礦產(chǎn)率32.15%、精礦TiO2品位21.04%、TiO2回收率59.23%，尾礦TiO2品位6.86%。

2.4 轉(zhuǎn)速試驗(yàn)

試驗(yàn)采用SLon-500 脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，在磁場強(qiáng)度760 kA/m、脈動(dòng)沖程30 mm、沖次250次/min，礦漿濃度30%、磁介質(zhì)3 mm的條件下，進(jìn)行轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 一段強(qiáng)磁轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速條件試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Condition test results of the f irst stage high-intensity magnetic rotary speed

由表6 可看出，隨著轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速的提高，精礦產(chǎn)率和回收率均逐漸增加，精礦TiO2品位逐漸降低，綜合考慮采用轉(zhuǎn)速3.0 r/min，此時(shí)精礦產(chǎn)率35.12%、精礦TiO2品位21.86%、TiO2回收率67.23%，尾礦TiO2品位5.77%。

2.5 二段強(qiáng)磁

二段強(qiáng)磁條件試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，二段強(qiáng)磁尾礦TiO2品位較高，普遍在6.50% ～ 7.80%之間，生產(chǎn)時(shí)對二段強(qiáng)磁尾礦進(jìn)行掃選，試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 二段強(qiáng)磁生產(chǎn)流程Fig .1 Flowsheet of the second stage high-intensity production

試驗(yàn)采用SLon-500 脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速3.0 r/min、脈動(dòng)沖程35 mm、沖次300次/min，礦漿濃度30%、磁介質(zhì)3 mm，精選試驗(yàn)磁場強(qiáng)度500 kA/m，掃選試驗(yàn)磁場強(qiáng)度348 kA/m，二段強(qiáng)磁生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 二段強(qiáng)磁生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Test results of the second stage high-intensity production

由表7 可看出，通過一次精選一次掃選，二段強(qiáng)磁尾礦TiO2品位為4.03%，相較與二段強(qiáng)磁條件試驗(yàn)降低較多，通過掃選增加了TiO2的回收率，同時(shí)保證了較高的精礦品位。

3 產(chǎn)品分析

3.1 粒度分析

二段精選精礦和掃選精礦合并后作為二段強(qiáng)磁精礦，對二段強(qiáng)精和二段強(qiáng)尾進(jìn)行全粒級(jí)篩析和TiO2分布率測定，計(jì)算出粒級(jí)產(chǎn)率和回收率。試驗(yàn)結(jié)果表明：二段強(qiáng)磁生產(chǎn)精礦+0.074 mm 粒級(jí)回收率最高，達(dá)到87.25%，+0.18 mm 粒級(jí)回收率最低，僅為53.41%，其余粒級(jí)回收率均在71%以上。強(qiáng)磁尾礦-0.074 mm 粒級(jí)品位較高，其余粒級(jí)尾礦品位均低于3%。

3.2 礦物分析

為了解二段強(qiáng)磁精礦富集情況和二段強(qiáng)尾礦損失情況，對二段強(qiáng)精和二段強(qiáng)尾進(jìn)行鏡下檢測，其礦物含量與其單體解離度見表8。

表8 礦物含量及單體解離度測定結(jié)果Table 8 Determination results of mineral content and monomer dissociation degree

二段強(qiáng)磁精礦整體物料粒度較細(xì)，主要分布在幾微米到兩百微米之間，部分物料已經(jīng)過磨。典型的鈦磁鐵礦已經(jīng)比較少見，鈦磁鐵礦主要以氧化蝕變或綠泥石化的鈦磁鐵礦（脈石解理縫中析出物、在脈石中的極細(xì)粒含鐵礦物的形式存在。鈦鐵礦顆粒內(nèi)部純凈，有少數(shù)鈦鐵礦裂縫中充填有脈石礦物呈壓碎結(jié)構(gòu)的鈦鐵礦，壓碎結(jié)構(gòu)鈦鐵礦對其精礦品位的提高有一定的影響，另外一個(gè)影響鈦鐵礦選別的重要因素就是整個(gè)物料的粒度。

硫化物嵌布粒度比鈦鐵礦粒度稍細(xì)，整體含量較少，與鈦鐵礦的粒度分布類似，都為粒狀，硫化物的類型以磁黃鐵礦為主。脈石顆粒多數(shù)純凈，部分脈石中含有蝕變的鈦磁鐵礦和很細(xì)的鐵鈦礦物與硫化物。

二段強(qiáng)磁尾礦鈦磁鐵礦有極個(gè)別鈦磁鐵礦屬于典型的鈦磁鐵礦，主要以蝕變或綠泥石化的鈦磁鐵礦、脈石解理縫中的含鐵礦物析出物、極細(xì)蝕變的含鐵礦物、極貧連生體的形式存在。鈦鐵礦顆粒內(nèi)部純凈，有少數(shù)鈦鐵礦呈壓碎結(jié)構(gòu)，鈦鐵礦粒度分布介于幾微米到一百多微米之間，除壓碎結(jié)構(gòu)鈦鐵礦會(huì)影響精礦品位之外，鈦鐵礦顆粒都算可回收顆粒。硫化物數(shù)量不多，以粒狀為主，硫化物以黃鐵礦為主，其他硫化物各種均有但礦量很少。脈石顆粒相對純凈，且粒度較鈦鐵礦粗，少量脈石顆粒中嵌布有各種形態(tài)的鐵鈦礦物，主要為蝕變的鈦磁鐵礦、解理縫中析出物及極細(xì)粒級(jí)的含鐵鈦礦物。

4 浮選試驗(yàn)

浮選給礦為二段強(qiáng)磁精礦，根據(jù)強(qiáng)磁精礦鏡鑒結(jié)果，強(qiáng)磁精礦中含有少量的硫化礦，在浮鈦之前應(yīng)可進(jìn)行浮硫試驗(yàn)，浮硫所用的藥劑制度根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)確定，浮鈦試驗(yàn)使用優(yōu)鈦?zhàn)霾妒談琀2SO4做pH 值調(diào)整劑，另外根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)在粗選時(shí)加入一定量的柴油。

4.1 條件試驗(yàn)

主要開展了硫酸用量、捕收劑用量、柴油用量條件試驗(yàn)，最終確定較佳藥劑用量分別為硫酸750 g/t，優(yōu)鈦捕收劑2200 g/t，柴油用量560 g/t。浮選采用兩種不同的流程，一種為“浮硫+浮鈦粗選”流程，另一種為“浮硫+脫泥+浮鈦粗選”流程。試驗(yàn)結(jié)果表明：浮硫之后進(jìn)行脫泥，可以進(jìn)一步降低尾礦TiO2品位；采用脫泥流程，粗精礦產(chǎn)率明顯提高，精礦品位有所下降，主要是采用“浮硫+浮鈦粗選”流程時(shí)，給礦中的礦泥對捕收劑影響較大，影響了對有用礦物的捕收效果，造成其粗精礦回收率較低。采用“浮硫+脫泥+浮鈦粗選”流程，給礦中礦泥部分在粗選前已經(jīng)脫除，不會(huì)對捕收劑產(chǎn)生負(fù)面影響。“浮硫+浮鈦粗選”與“浮硫+脫泥+浮鈦粗選”流程相比，采用脫泥流程，精礦品位降低較少，精礦產(chǎn)率和回收率提高較多，同時(shí)降低了尾礦的品位和回收率，綜合比較，確定采用“浮硫+脫泥+浮鈦”流程，其中脫泥用量采用優(yōu)鈦100 g/t。

4.2 開路浮選試驗(yàn)

根據(jù)粗選條件試驗(yàn)結(jié)果確定，粗選藥劑用量分別為H2SO4750 g/t，優(yōu)鈦2200 g/t，柴油560 g/t。開路浮選藥劑制度和具體流程見圖2，開路流程浮選試驗(yàn)結(jié)果見表9。

圖2 開路工藝流程Fig. 2 Open-circuit f lotation process

表9 開路浮選試驗(yàn)結(jié)果Table 9 Test results of open-circuit f lotation

由表9 可看出，通過開路浮選可以獲得產(chǎn)率33.54%、TiO2品位47.20%、回收率71.12%的鈦精礦，尾礦中TiO2品位5.51%。

4.3 閉路路浮選試驗(yàn)

閉路浮選試驗(yàn)流程和開路流程相同，即一次浮硫一次脫泥，浮鈦一次粗選三次精選，精選中礦依次返回上一作業(yè)，閉路流程試驗(yàn)結(jié)果見圖3，鈦精礦多元素分析見表10。

圖3 閉路數(shù)質(zhì)量流程Fig .3 Closed-circuit quantity and quality folw

表10 鈦精礦化學(xué)多元素分析/%Table 10 Chemical analysis of multi-elements of ilmenite concentrate

由表10 可看出，鈦精礦TiO2品位47.56%、TFe 品位10.30%；有害元素P 、S分別為0.006%和0.10%，MgO 品位3.27%，較生產(chǎn)鈦精礦MgO品位低2.23 個(gè)百分點(diǎn)，有利于鈦精礦冶煉。

5 結(jié) 論

（1）選鐵尾礦中鈦鐵礦大部分在0.04 ～ 0.1 mm之間，鈦鐵礦以不規(guī)則粒狀分布，大部分鈦鐵礦內(nèi)部比較純凈，少部分鈦鐵礦不夠純凈，選鐵尾礦中鈦鐵礦的單體解離度較高。

（2）選鐵尾礦采用“兩段強(qiáng)磁+浮選流程”，可獲得相對選鐵尾礦產(chǎn)率4.67%、TiO2品位47.31%、TiO2回收率39.52%的鈦精礦。