承德某低品位鐵鈦磷礦綜合回收試驗(yàn)研究

唐平宇，王 素，田江濤

(1.河北省地礦中心實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071051；2.國(guó)土資源部保定礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心，河北 保定 071051)

河北省承德地區(qū)擁有豐富的低品位釩鈦磁鐵礦資源，為含磁鐵礦的基性、超基性巖漿巖侵入體，主要分布在寬城、灤平、隆化、雙灤、豐寧、平泉、承德縣等7個(gè)縣區(qū)，資源儲(chǔ)量超過(guò)70億t。低品位鐵礦礦床規(guī)模大，易采易選，礦石中伴生有釩、鈦、磷、鈷等組分，資源利用潛力很大，具有重要的綜合利用價(jià)值，但由于品位較低，全市共有13家選鈦礦山企業(yè)，7家選磷礦山企業(yè)，絕大部分礦山企業(yè)只選鐵，大量共伴生的鈦、磷等資源只能存放在尾礦庫(kù)。為了合理開發(fā)利用承德低品位鐵鈦磷礦產(chǎn)資源，提高我國(guó)釩、鈦、磷資源的供應(yīng)保障能力，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源可持續(xù)利用，我單位對(duì)某低品位鐵鈦磷礦進(jìn)行了詳細(xì)的選礦試驗(yàn)研究，提出了合理的選礦工藝流程，并在部分礦山得到推廣應(yīng)用。

某低品位鐵鈦磷礦地處承德紅石砬-大廟-娘娘廟基底斷裂帶的西端超基性巖分布區(qū)，礦床賦存于輝石角閃石巖體中，地表礦體風(fēng)化劇烈，礦化帶蝕變強(qiáng)烈，礦石巖性疏軟。礦石中以磁鐵礦為主，其它可回收利用的礦物有鈦鐵礦、磷灰石。

1 礦石性質(zhì)

試樣多元素分析見表1，鐵、鈦物相分析結(jié)果分別見表2、表3。

礦石為變質(zhì)型鐵鈦磷礦石，結(jié)構(gòu)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)為半自形-它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、半自形板狀-它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)；構(gòu)造為浸染狀構(gòu)造或似條帶浸染狀構(gòu)造。金屬礦物主要為磁鐵礦和鈦鐵礦，其次為褐鐵礦，少見黃鐵礦；非金屬礦物以角閃石、長(zhǎng)石和石英為主，黑云母和磷灰石次之。

表1 試樣多元素分析/％

表2 試樣鐵物相分析/％

表3 試樣鈦物相分析/％

磁鐵礦呈半自形-它形晶粒狀，粒度相對(duì)較粗，集合體粒度最大可達(dá)3.00mm，一般為0.80～0.30mm，和脈石礦物關(guān)系密切，粗粒狀磁鐵礦含量較高，分布于石英、角閃石和黑云母等礦物粒間，部分含量較少的細(xì)微粒磁鐵礦，包含于角閃石、石英顆粒中；磷灰石呈半自形-它形晶粒狀，粒度相對(duì)較細(xì)，顆粒圓滑，多呈柱粒狀，粒度一般為0.53～0.08mm，分布于鐵鈦礦物、角閃石、黑云母和石英、長(zhǎng)石粒間；鈦鐵礦呈半自形板狀-它形晶粒狀，粒度一般為0.52～0.20mm。鈦鐵礦和磁鐵礦緊密連生，也可包含磷灰石微粒，分布于礦石中各類礦物粒間。

2 選礦工藝流程試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案的選擇

根據(jù)礦石性質(zhì)特點(diǎn)，首先進(jìn)行了先磁選鐵后浮磷和先浮磷后磁選鐵及強(qiáng)磁選鈦流程探索性試驗(yàn)[1-3]，結(jié)果表明，礦石中磁鐵礦、鈦鐵礦和磷灰石嵌布粒度較粗，可以在粗磨條件下使礦物達(dá)到單體解離；磁鐵礦和磷灰石可選性能良好，常規(guī)弱磁選和浮選工藝即可獲得合格的鐵精礦和磷精礦；鈦鐵礦選礦難度較高，需要聯(lián)合選礦方能獲得合格的鈦精礦；在工藝流程選擇上，考慮該礦以生產(chǎn)鐵精礦為主，綜合回收磷鈦精礦，采用先磁后浮流程可以減少浮選的處理量，減少藥劑用量及磷精礦中鐵含量，而且磁選鐵精礦中磷硫含量都不超標(biāo)；鈦鐵礦回收工藝較復(fù)雜，浮磷后再進(jìn)行鈦鐵礦回收。

2.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度是先磁后浮流程的技術(shù)關(guān)鍵，合理的磨礦細(xì)度既要能滿足鐵精礦質(zhì)量達(dá)到要求，同時(shí)盡可能滿足浮磷工藝要求，以避免兩次磨礦帶來(lái)的成本增加。因此首先進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)，以確定最佳的磨礦細(xì)度。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖1 弱磁-浮選磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

表4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果/％

從磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果看出，礦石中鐵磷礦物易選，在粗磨條件下即可取得較好的技術(shù)指標(biāo)，隨著磨礦細(xì)度增加，鐵精礦中磷含量逐漸降低，當(dāng)磨礦細(xì)度-200目占44％時(shí)，鐵精礦中P2O5含量只有0.15％，繼續(xù)增加磨礦細(xì)度，鐵精礦中P2O5含量下降不明顯。考慮實(shí)際生產(chǎn)中一段磨礦所能達(dá)到的細(xì)度，確定磨礦細(xì)度以-200目占44％為宜。

2.3 磷浮選流程試驗(yàn)

弱磁選后的尾礦中主要為硅酸鹽礦物，品位P2O5為2.96％，采用浮選法回收磷灰石。以碳酸鈉作為浮選礦漿pH調(diào)整劑、水玻璃作為分散劑和脈石礦物抑制劑，捕收劑選擇可實(shí)現(xiàn)常溫下浮選的H907，在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用一粗一掃二精浮選工藝流程。浮選試驗(yàn)條件和流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖2 浮磷試驗(yàn)流程及條件

表5 磷浮選流程試驗(yàn)結(jié)果/％

結(jié)果表明，采用常規(guī)浮選藥劑和簡(jiǎn)單的浮選流程，磷精礦品位36.41％，回收率達(dá)到95.98％(對(duì)磁選尾礦)。

2.4 鈦回收流程試驗(yàn)

對(duì)浮磷尾礦進(jìn)行了詳細(xì)的探索試驗(yàn)，采用單一流程難以獲得理想指標(biāo)，需要聯(lián)合流程才能得到合格的鈦精礦，目前國(guó)內(nèi)外回收鈦鐵礦的聯(lián)合流程主要有重選-強(qiáng)磁選、重選-浮選、強(qiáng)磁選-浮選工藝等。此次試驗(yàn)浮磷尾礦中TiO2含量為6.63％，經(jīng)過(guò)流程探索和比較試驗(yàn)，確定采用“強(qiáng)磁富集-精礦再磨-強(qiáng)磁精選-浮選鈦”的工藝流程回收鈦鐵礦。試驗(yàn)條件和流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 鈦回收流程試驗(yàn)結(jié)果/％

圖3 鈦回收試驗(yàn)流程及條件

浮磷尾礦經(jīng)過(guò)強(qiáng)磁粗后可以拋棄約80％的尾礦，得到的鈦粗精礦中仍有部分連生體顆粒，需要再磨處理。經(jīng)再磨細(xì)度條件試驗(yàn)，當(dāng)磨礦細(xì)度為-200目占52.70％時(shí)，鏡下觀察鈦鐵礦基本單體解離，強(qiáng)磁精選后產(chǎn)品含TiO2為31.09％，需用浮選法提高鈦鐵礦品位。鈦浮選在酸性(pH值=5～5.5)條件下，以酸性水玻璃選擇性抑制脈石礦物，羥肟酸鈉為捕收劑，經(jīng)一次粗選、四次精選、一次掃選流程，獲得品位46.24％的鈦精礦。

2.5 綜合回收試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)選鐵、磷和鈦所確定的試驗(yàn)流程和條件，最終確定的試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 綜合回收流程試驗(yàn)結(jié)果/％

3 結(jié)語(yǔ)

1) 礦石中磁鐵礦和磷灰石粒度較粗，確定一段磨礦細(xì)度-200目44％條件下，可同時(shí)滿足選鐵、磷的要求，采用先磁后浮流程得到品位66.61％、回收率75.22％的合格的鐵精礦和品位36.41％、回收率94.70％的磷精礦。浮磷尾礦采用強(qiáng)磁選富集-再磨后強(qiáng)磁精選-浮選工藝流程，可得到品位46.24％、回收率60.27％的鈦精礦。

2) 磷浮選使用H907作為捕收劑，可實(shí)現(xiàn)常溫下浮選。鈦浮選使用選擇性較好的酸性水玻璃和捕收性能好的羥肟酸鈉，可明顯提高鈦的回收率。

3) 本試驗(yàn)推薦的工藝流程在選鐵同時(shí)回收磷、鈦礦物，技術(shù)上簡(jiǎn)單可行，易于工業(yè)化實(shí)施，能給礦山帶來(lái)顯著經(jīng)濟(jì)效益，提高資源綜合利用程度，對(duì)承德地區(qū)超貧鐵礦綜合利用起到了行業(yè)示范作用。

[1]朱俊士.中國(guó)釩鈦磁鐵礦選礦[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[2]李沛?zhèn)悾瑥垙?qiáng).寬城鐵礦選礦工藝研究及流程設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2009(11)：95-97.

[3]戴新宇.某浮磷尾礦綜合回收鈦鐵礦試驗(yàn)研究[J].礦產(chǎn)綜合利用，2008(5)：38-42.