钒钛磁铁矿选矿方法浅析

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钒钛磁铁矿选矿方法浅析1　引　言钒钛磁铁矿在中国分布广泛,储量丰富,储量和开采量居全国铁矿的第三位。地质勘测表明,仅攀枝花-西昌地区的钒钛磁铁矿储量就达100亿ｔ,占全国铁矿探明储量的20%;钒资源储量为1 578.8万ｔ,占全国钒资源储量的62%,占世界钒储量的11.6%;钛资源储量为8.7亿ｔ,占全国钛资源储量的90.5%,占世界钛储量的35.2%。此外还伴生有90万ｔ钴、70万ｔ镍、25万ｔ钪、18万ｔ镓以及大量的铜、硫等资源。钒钛磁铁矿的开发利用经历了以高炉冶炼钒钛磁铁矿、雾化提钒和钛精矿选矿为代表的三个重要阶段,逐步实现了铁、钒和钛元素的规模化利用。随着提取冶金技术进步以及开发利用技术的不断完善,综合利用矿石中的钴、镍、铜、钪、镓和硫等有价元素也正在成为可能。2　钒钛磁铁矿的性质钒钛磁铁矿矿床主要产在基性、超基性侵入岩中,矿石以富含铁、钛为特征。矿床生成方式分为晚期岩浆分异型矿床及晚期岩浆贯入型矿床;含矿岩石组合类型有辉长岩型-辉石岩-橄榄岩型等。矿石中主要金属矿物组分为钛磁铁矿、钛铁矿、硫化矿物三种,而主要工业矿物中均富含多种有用组分:钛磁铁矿主要有Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａ,钛铁矿主要有Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｃ,硫化矿物主要有Ｓ、Ｃｏ、Ｖｉ、Ｃｕ及铂族等。矿石中有用组分的分布特征如下。(1)铁。主要含在钛磁铁矿中,其分配值及分配率随矿石品级增高而增加,一般为高品位矿93%左右,中品位矿78%～88%,低品位矿67%～75%,Ｆｅ表外矿51%～63%。此外,钛铁矿及脉石矿物也含有较多的铁,钛铁矿中分配率随矿石品级增高而降低,一般为高品位矿5%左右,中品位矿6%～13%, 低品位矿7%～17%,表外矿10%～27%,脉石矿物中分配率一般为高品位矿1%左右,中品位矿2%～14%,低品位矿10%～20%,表外矿8%～24%,硫化矿中铁的分配率一般仅占1%～5%。(2)钛。钛铁矿和钛磁铁矿中的钛约占矿石中钛含量的90%～99%。钛铁矿的钛分配率随矿石品级增高而显著降低,高品位矿为26%～30%,中品位矿为4632%～40%,低品位矿为47%～58%,表外矿为60%～76%;钛磁铁矿中的钛分配率随矿石品级增高而增加,高品位矿为69%～73%,中品位矿为57%～65%,低品位矿为31%～49%,表外矿为14%～33%。矿石中的Ｆｅ∶ＴｉＯ2比值,一般高品位矿为2.73～2.87,中品位矿为2.42～2.73,低品位矿为2.37～2.66,表外矿为2.35～2.19。(3)钒。主要成类质同象富集在钛磁铁矿中,也和铁一样分配率随矿石品级增高而增加,其平均分配率高品位矿大于98%,中品位矿为96%左右,低品位矿为90%左右,表外矿为80%左右。分配在脉石矿物中的钒随矿石品级增高而降低,平均分配率高品位矿小于0.5%,中品位矿为1%～4%,低品位矿为1%～4%,表外矿为9%～18%。 (4)铬。主要富集在钛磁铁矿中,其分配率随矿石品级增高而增加。随着岩石基性程度的增高,钛磁铁矿中铬含量增加,在超基性岩相带韵律层的下部,可以形成数米或更厚的富铬钒钛磁铁矿层。(5)钪。以类质同象富集在脉石矿物及钛铁矿中。(6)钴、镍、铜。除以硫化物形式存在外,还有相当数量分布在钛磁铁矿和脉石矿物中。各元素在各组分中的分配并不固定,钴的亲铁性较强,而铜的亲硫性强。(7)铂族。主要赋存在硫化物中。3　钛磁铁矿的选矿方法大部分选矿均需将矿物单体解离,钒钛磁铁矿石磨矿广泛采用一段磨矿或二段磨矿流程。按照矿石合理解离的原则,一段闭路磨矿是处理粗粒及中粒嵌布矿石首先考虑的方案;而两段磨矿根据能否提前抛尾有连续磨矿和间断磨矿之分。根据钛磁铁矿选矿过程的基本特性,磁选工艺是最佳分选方案,即采用不同的磁选工艺参数及流程结构,排出解离的含钛等的弱磁性矿物及脉石,就可获得铁精矿产品。而影响钛磁铁矿分选富集的主要因素是磨矿粒度,尤其是将钒钛磁铁矿石中的钛磁铁矿物作为富集产品时,应将其作为一种含磁铁矿、钛铁晶石、尖晶石及板状钛铁矿的含磁铁矿物相整体来考虑,其嵌布粒度是比较粗大的,在磨矿作业中属粗、中粒嵌布物料。根据我国近年来在利用高钛型铁矿石高炉冶炼中取得的经验,当使用含铁量为(53± 1)%及ＴｉＯ213%左右的铁精矿进行高炉冶炼时,各种指标综合最好。因此,钒钛磁铁矿的铁精矿(钛磁铁矿)质量以此为依据。4　钛铁矿及伴生硫化矿的选矿方法钛铁矿及含钴镍硫化矿是钒钛磁铁矿中的有用成分,在磁选过程中约有30%～40%的钛及钴镍进入铁精矿中,其余部分则进入尾矿。选铁尾矿中的主要矿物有钛铁矿、含钴镍硫化矿及钛普通辉石、斜长石、绿泥石、橄榄石等,还有少量未选尽的钛磁铁矿。在磁选尾矿中,粗粒级中ＴｉＯ2含量低,中间粒级ＴｉＯ2含量最高,产量最大,微细粒级ＴｉＯ2含量略高于给矿,且有较大产率;从钴镍来看,随粒级变细,其含量趋于增高。最早从选铁尾矿中回收钛铁矿是采用重选法。由分选难易评价公式可知:钛铁矿与斜长石的分选效果较好,而钛铁矿与钛辉石以及钛铁矿与绿泥石的分选较差,所以重选法得到的钛精矿品位不高。如果要保证钛精矿品位达到一定要求(大于45%),则其回收率损失很大。大约在20世纪40年代,钛铁矿的浮选法成功地用于工业生产。进行钛铁矿浮选之前先要用浮选法选出硫化矿物,硫化矿物浮选采用常规浮选药剂制度,即黄药、2#油、硫酸或硫酸铜。在硫精矿中富集了钴和镍, ＴｉＯ2的损失很小。浮硫后尾矿进行钛铁矿浮选,主要控制的工艺因素是捕收剂的选择和矿浆最佳ｐＨ值的确定。常用的捕收剂为脂肪酸类,如油酸及其盐类、塔尔油皂或使用捕收剂与煤油混合,还有异羟肟酸、苯乙烯磷酸、水杨酸等。钛浮选宜在酸性或中性介质中进行,可采用草酸、硫酸和羧甲纤维素作调整剂。采用浮选,可获得ＴｉＯ2品位47%以上、作业回收率80%以上的高品位钛精矿,指标优于重选。为了获得含ＴｉＯ247%～49%高质量的钛精矿产品,依各种矿物物理性质的差异,可采用重-浮选联合法、重-电选联合法、强磁-浮选法、强磁-重选法、强磁-重选-电选法、分级联合选矿法等联合分选法。4.1　重-浮联合法基于重选生产可靠、成本低,适于处理较粗粒级物料,而浮选法虽然生产成本较高,但适用于处理细粒级物料的联合分选法。该流程获得ＴｉＯ2品位大于45%,作业回收率约67%的钛精矿。原则流程见图1。 4.2　重-电选联合法钛铁矿与钛辉石的比电阻差为8个数量级、与斜长石的比电阻差达9个数量级,差异为有效分选矿物提供了有利条件。此法将磁尾先进行重选获得粗钛精矿,再对粗钛精矿进行电选。欲获得含ＴｉＯ2约47%的铁精矿,且保持较高的回收率,重-电选联合法的ＴｉＯ2的交接品位定在28%～30%较适宜。原则流程见图2。4.3　强磁-重选(-电选)法 对于一些磁尾矿物组成较为复杂、脉石既有斜长石类原生硅酸盐矿物、又有绿泥石类次生硅酸盐矿物采用此法。磁尾先采用强磁预先排出部分脉石矿物,强磁选粗精矿分级后粗粒级摇床-脱硫(-电选),细粒级摇床-脱硫,粗、细粒级钛精矿合并为最终钛精矿。对于强磁粗精矿的粗粒级增加电选后,最终钛精矿的品位可提高约0.5%。原则流程见图3。4.4　强磁-浮选法浮选法分选钛铁矿药剂用量大,药剂费用约占生产成本的50%。通过强磁选可以预先排出约50%的尾矿,减少浮选矿量,降低药剂用量,提高入选品位,从而降低选钛生产成本;强磁选还具有脱泥的效果,与旋流器脱泥相比较,其脱泥效果明显优于旋流器,为提高浮选分选指标创造了有利条件。 4.5　分级联合选矿法综合以上流程的优缺点采用联合流程选矿,既充分发挥了重-电选流程针对较粗粒级的长处,又能强化细粒钛铁矿的回收。具体方案是:磁选尾矿水力分级后,以0.1ｍｍ为分级界限,大于0.1ｍｍ粒级用重-电选联合流程获得钛精矿,小于0.1ｍｍ粒级用强磁-浮选联合流程获得钛精矿。该组合流程的特点一是指标稳定可靠,二是细粒级钛铁矿的回收率较高,因而综合钛精矿指标也高。 5总结根据钒钛磁铁矿的性质,首先采用单一弱磁选分选出钛磁铁矿。从磁尾中分选钛铁矿和硫化矿的选矿方法较多,但产品质量有差异。百草钒钛磁铁矿的试验研究结果表明,采用强磁-浮选法从磁尾中选别钛铁矿和硫化矿是一种可靠且有效的工艺,其分选效果好,技术指标理想,适用性强。参　考　文　献1　邓常烈,胡筱敏,等.GYW型永磁圆筒真空过滤机的性能和应用.金属矿山,1993(3):40～432　董振范,毛星蕴,马洪显.YGP-18型盘式压滤机在东鞍山烧结厂的工业实践.金属矿山,1993(11):22～263　游文银.毛细效应陶瓷圆盘过滤机.有色金属(选矿部分),1996 4　李贵祥.带式真空压滤机的应用.有色金属(选矿部分),19905　刘丽芳,邬汉骐.SP505助滤剂在锂辉石精矿脱水过程中的应用.矿冶工程,19876　刘明德.一种新型助滤剂—聚醚在铀矿控制过滤中的应用.全国首届固液分离技术会议,19877　罗　倩.用疏水性絮凝原理全面强化浓缩过滤过程的研究.金属矿山,1989(5):51～55、1989(6):44～478　胡筱敏,罗　倩,王常任.表面活性剂型助滤剂助滤行为的研究.化工矿山技术,1994(4):27～309　胡筱敏.化学助滤剂.北京:冶金工业出版社,199911　程希翱.钒钛磁铁矿的工艺矿物学研究.矿冶工程,198312　戴惠新,张宗华.细粒钛铁矿选矿新工艺研究.国外金属矿山,199813　梁国强,冯文普.攀枝花钒钛磁铁矿采选生产工艺.钒钛磁铁矿开发利用国际学术会议,198914　闫子雪,杨植华,等.密地选矿厂.见:中国铁矿石选矿生产实践.南京:南京大学出版社,1992.237～25215　斯杰邦诺夫LV.卡契卡纳尔斯克采选公司回收碎石的工艺.ГорныйЖурнал,1996:10～11、106～108 16　朱俊士.中国铁矿石选矿技术进步和典型工艺流程.中国冶金,199317　朱俊士,张宏福.推行新技术提高矿山企业竞争能力.钢铁,199718　王运敏,常前发.当前我国铁矿尾矿的资源状况、利用现状及工作方向.金属矿山,1999