我國(guó)鈦資源非常豐富，儲(chǔ)量居世界之首，其中92%以上賦存于四川攀枝花和河北承德兩地釩鈦磁鐵礦礦床中。賦存于該類型礦床中的鈦鐵礦含量低，且與脈石礦物之間性質(zhì)相近，難以獲得高質(zhì)量鈦精礦與較高的資源利用率，屬難選的低品位原生鈦鐵礦，目前鈦鐵礦的高效回收仍然是公認(rèn)的選礦難題。為提高我國(guó)鈦資源利用水平，研究人員在鈦鐵礦選礦基礎(chǔ)理論、浮選藥劑與選礦工藝等方面進(jìn)行了大量卓有成效的研究，使我國(guó)鈦鐵礦選礦水平不斷進(jìn)步。
目前我國(guó)鈦鐵礦選礦研究以攀枝花釩鈦磁鐵礦資源中鈦鐵礦的回收為主，與之相比，超貧磁鐵礦資源中伴生的鈦鐵礦資源品位更低，回收難度更大，尚缺乏有針對(duì)性的經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)技術(shù)。近年來(lái)，隨著鐵礦石價(jià)格的高企，河北承德地區(qū)掀起了超貧磁鐵礦資源開(kāi)發(fā)的熱潮。由于超貧磁鐵礦品位極低，其開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中存在利潤(rùn)低、尾礦排出量大等問(wèn)題。因此，對(duì)超貧磁鐵礦中伴生的鈦鐵礦、磷灰石等可供選礦回收的有價(jià)組分進(jìn)行綜合利用，既可提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也可降低尾礦排出量，有利于礦山可持續(xù)發(fā)展。本文重點(diǎn)針對(duì)河北某超貧鐵礦資源中鈦鐵礦的回收問(wèn)題開(kāi)展研究，針對(duì)其品位極低的特點(diǎn)與自身礦石性質(zhì)，開(kāi)發(fā)適于該類型礦石中鈦鐵礦回收的工藝與藥劑，為超貧磁鐵礦資源綜合利用提供技術(shù)支撐。
1 礦石性質(zhì)
該超貧磁鐵礦中鐵、磷、鈦等有價(jià)組分可供綜合回收，其中TFe品位 15.56% (MFe品位5.29%)，Ti02品位4.03%。礦石中的鈦主要以鈦鐵礦形式存在，鈦在鈦鐵礦中的分布率為62.61%，此外，礦石中含有磁性鐵、赤褐鐵礦、鈦鐵礦和榍石等含鐵鈦礦物以及少量硫化礦物，脈石礦物以閃石為主，其次為綠泥石、輝石、長(zhǎng)石和云母。該礦石化學(xué)成分與鈦物相分析結(jié)果分別見(jiàn)表 1和表 2。
2 試驗(yàn)研究
對(duì)于樣品中有價(jià)組分，總體上以“鐵—鈦一磷”的順序進(jìn)行綜合回收。即首先弱磁選回收磁鐵礦、選鐵尾礦進(jìn)行鈦鐵礦強(qiáng)磁選預(yù)富集、強(qiáng)磁選尾礦中浮選磷灰石的技術(shù)路線。對(duì)于鈦鐵礦的回收，采用目前鈦鐵礦回收主流的“強(qiáng)磁一浮選”技術(shù)，并結(jié)合總體技術(shù)路線與經(jīng)濟(jì)性，采用強(qiáng)磁選前粗磨，強(qiáng)磁選精礦再磨后浮選的階段磨礦方式，考察磨礦細(xì)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、捕收劑種類與用量、調(diào)整劑種類與用量等因素對(duì)分選指標(biāo)的影響。
2.1 鈦鐵礦強(qiáng)磁選預(yù)富集
2.1.1 磨礦細(xì)度對(duì)鈦鐵礦強(qiáng)磁選預(yù)富集效果的影響
試驗(yàn)在磁場(chǎng)強(qiáng)度0.8 T的條件下考察了磨礦細(xì)度對(duì)鈦鐵礦強(qiáng)磁選預(yù)富集效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖l可看出，隨磨礦細(xì)度提高，鈦粗精礦Ti02品位先升高后降低，回收率逐漸降低，尤其是磨礦細(xì)度為-74μm占45%以上時(shí)回收率降低明顯。綜合考慮，對(duì)于鈦鐵礦的強(qiáng)磁選預(yù)富集，磨礦細(xì)度-74 μm含量為45%時(shí)效果最佳。另外，此磨礦細(xì)度下也有利于磁鐵礦的弱磁選回收，在適宜的磁場(chǎng)強(qiáng)度下，弱磁選可以得到鐵品位68.13%、回收率36.09% (MFe回收率98.98%)的合格鐵精礦。
2.1.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鈦鐵礦強(qiáng)磁選預(yù)富集效果的影響
在磨礦細(xì)度為-74 μm含量為45%的條件下，考察了磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鈦鐵礦強(qiáng)磁選預(yù)富集效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果示于圖2。從試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，鈦粗精礦回收率逐漸提高，但品位逐漸降低。綜合考慮，適宜的強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.7 T。在此條件下，強(qiáng)磁選可以得到 Ti02品位為17.07%、回收率為76.56%的鈦粗精礦，以該礦樣用于浮選試驗(yàn)。
2.2 鈦鐵礦浮選
2.2.1 磨礦細(xì)度對(duì)鈦鐵礦浮選的影響
以強(qiáng)磁選粗精礦為浮選給礦，考察了再磨磨礦細(xì)度對(duì)鈦浮選效果的影響，試驗(yàn)過(guò)程中采用硫酸調(diào)整礦漿pH至5.5左右，然后加入用量為600 g/t的捕收劑BK426進(jìn)行浮選，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。圖3的結(jié)果表明，隨磨礦細(xì)度提高，浮選粗精礦作業(yè)回收率逐漸提高，但Ti02品位先升高后降低，在磨礦細(xì)度為-74μm占80%時(shí)，鈦礦物選別綜合指標(biāo)最佳，后續(xù)試驗(yàn)在此條件下考察調(diào)整劑與捕收劑對(duì)鈦鐵礦浮選效果的影響。
2.2.2 pH對(duì)鈦鐵礦浮選的影響
硫酸為鈦鐵礦浮選常用調(diào)整劑，研究表明，除可調(diào)節(jié)礦漿pH至適于捕收劑與礦物表面作用外，硫酸還可以改變有用礦物與脈石礦物表面活性質(zhì)點(diǎn)差異，擴(kuò)大可浮性差異。以硫酸為調(diào)整劑，在捕收劑BK426用量為600g/t的條件下考察了pH對(duì)鈦鐵礦浮選的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。
從圖4可以看出，隨著pH的降低，鈦粗精礦Tio2品位上升，但作業(yè)回收率下降；較低 pH 條件下，鈦鐵礦的可浮性差，在pH 4.95時(shí)，Ti02的回收率只有42.63%;在較高的pH下，藥劑對(duì)鈦鐵礦的選擇性差，在pH 6.31時(shí)，鈦粗精礦的Ti02品位只有20.82%；綜合分析，鈦鐵礦在pH為5.50 附近分離富集效果最好。
2.2.3 捕收劑用量對(duì)鈦鐵礦浮選的影響
近年來(lái)，在傳統(tǒng)的脂肪酸、氧化石蠟皂與塔爾油等氧化礦浮選捕收劑的基礎(chǔ)上，我國(guó)開(kāi)發(fā)出MOS.MOH和ROB 等多種鈦鐵礦浮選捕收劑10-121，使鈦鐵礦浮選技術(shù)不斷進(jìn)步。BK426為北京礦冶研究總院開(kāi)發(fā)出的新型鈦鐵礦捕收劑，以改性脂肪酸為主要組分，可較好地適應(yīng)超貧磁鐵礦的礦石性質(zhì)，進(jìn)行鈦鐵礦的綜合回收。試驗(yàn)在pH 5.5左右的浮選環(huán)境中考察了捕收劑BK426用量對(duì)鈦鐵礦浮選效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨捕收劑用量的增大，浮選粗精礦Tio2品位逐漸降低，作業(yè)回收率升高，600g/t為適宜的捕收劑用量。
2.2.4 抑制劑種類與用量對(duì)鈦鐵礦浮選的影響
鈦鐵礦浮選中常加入酸化水玻璃和六偏磷酸鈉作為脈石抑制劑，為考察兩種藥劑對(duì)鈦鐵礦浮選的影響，采用硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH 5.5左右，在捕收劑BK426用量為600g/t的條件下進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。試驗(yàn)結(jié)果可以看出，添加少量的酸化水玻璃或六偏磷酸鈉對(duì)鈦精礦品位和回收率影響不大，抑制劑用量增大精礦Ti02品位有所提高，但作業(yè)回收率明顯下降。可見(jiàn)，采用BK426為捕收劑，抑制劑的選擇性抑制效果并不明顯，可不添加抑制劑，精礦品位與回收率的平衡主要通過(guò)礦漿pH環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.3 閉路試驗(yàn)
在上述研究的基礎(chǔ)上，采用圖7的流程進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 3。從結(jié)果可知，以強(qiáng)磁一粗精礦再磨—脫鐵—脫硫一浮選的流程，以BK426為捕收劑可以實(shí)現(xiàn)無(wú)抑制劑浮選，有效回收超貧磁鐵礦中的鈦鐵礦。采用此技術(shù)，可以從鐵品位為15.56%，Ti0：品位為4.03%的超貧磁鐵礦，得到鐵品位68.06%、回收率36.83%（MFe回收率98.98％)的鐵精礦，和TiO2品位 45.48%、回收率為41.01%的鈦鐵礦精礦。
3 結(jié)論
1)該超貧磁鐵礦中鐵、磷、鈦資源可供綜合回收，其中Ti02品位 4.02%。鈦在鈦鍰礦中的分布率為62.61%，可供回收的鈦鐵礦資源含量極低，采用“階段磨礦一強(qiáng)磁選一浮選”工藝有利于鈦資源的經(jīng)濟(jì)利用。
2)捕收劑BK426作為鈦鐵礦浮選捕收劑具有良好的選擇性和較強(qiáng)的捕收能力，配合硫酸使用可實(shí)現(xiàn)鈦鐵礦無(wú)抑制劑 浮選。
3) “原礦粗磨選鐵-選鐵尾礦強(qiáng)磁選鈦一強(qiáng)磁粗精礦再磨脫鐵脫硫—鈦鐵礦浮選”的技術(shù)路線，可以實(shí)現(xiàn)超貧磁鐵礦中鐵鈦資源的高效回收。針對(duì)鐵品位為15.56%、Ti02品位為4.03%的超貧磁鐵礦，得到鐵品位68.06%、回收率36.83% (MFe回收率98.98%)的鐵精礦，和Ti02品位 45.48%、回收率為41.01%的鈦鐵礦精礦。
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