攀西釩鈦磁鐵礦高壓輥磨超細碎產(chǎn)品選鐵試驗研究

郭小飛，袁致濤，嚴 洋，2，韓躍新

（1.東北大學，遼寧 沈陽110004；2.成都利君實業(yè)股份有限公司，四川 成都610045）

我國的釩鈦磁鐵礦資源分布廣泛，儲量和開采量居全國鐵礦的第三位。已探明儲量達61.9億t，占全國探明鐵礦總儲量的11.6%。其中四川攀西地區(qū)已探明的釩鈦磁鐵礦儲量約10億t，主要集中分布在攀枝花、白馬、紅格、太和四大礦區(qū)［1］。經(jīng)過多年的科研攻關，攀西地區(qū)的釩鈦磁鐵礦選鐵和選鈦的技術已達到國際領先水平。以密地選礦廠為例，目前該地區(qū)選鐵工藝主要以“階段磨礦、階段磁選”為主，鐵精礦TFe品位達54.28%以上，回收率73.06%［2］。

隨著“節(jié)能降耗”的觀念在礦物加工領域愈發(fā)得到重視，高壓輥磨機作為“多破少磨”技術中的一種高效設備，已經(jīng)成為國內(nèi)外關注的焦點［3－5］。使用高壓輥磨機對攀西釩鈦磁鐵礦進行超細碎，采用控制分級粒度為3.2mm的全閉路循環(huán)工藝，并使用顎式破碎機將相同礦石破碎至3.2mm以下進行選別對比試驗，兩種破碎產(chǎn)品的粒度特性曲線如圖1所示。

使用濕式粗粒弱磁選機對高壓輥磨超細碎的釩鈦磁鐵礦進行分選試驗，將釩鈦磁鐵礦中的“鐵”（鈦磁鐵礦）和“鈦”（鈦鐵礦）在一定程度上分離開，進行“鐵鈦平行分選”，濕式粗粒磁選的精礦進入選鐵流程（磨礦－弱磁選），濕式粗粒磁選的尾礦和選鐵尾礦由于TiO2含量較高，進入選鈦流程（磨礦－強磁－浮硫－浮鈦）。本文主要針對選鐵試驗進行研究。

圖1 兩種破碎形式下－3.2mm釩鈦磁鐵礦粒度特性曲線

1 礦石性質

試驗礦石取自攀鋼密地選礦廠，其化學多元素分析和鐵物相分析結果，分別如表1、表2所示。

表1 原礦化學多元素分析結果／%

表2 原礦鐵物相分析結果／%

化學多元素分析和物相分析結果表明，釩鈦磁鐵礦中的鐵主要以鈦磁鐵礦、鈦鐵礦和少量的黃鐵礦以及磁黃鐵礦的形式存在，其中鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦、鈦鐵礦中鐵的分布率總計為85.74%，鈦磁鐵礦中的鈦將進入鐵精礦中，從而造成鐵精礦中鈦含量較高并影響鈦精礦的鈦回收率。硫元素會影響鐵精礦和鈦精礦的質量，因此在選鐵和選鈦的過程中應注意硫的走向并脫硫［6］。

2 高壓輥磨超細碎產(chǎn)品選鐵試驗

2.1 濕式粗粒磁選試驗

利用實驗室型筒式弱磁場電磁磁選機對高壓輥磨機超細碎釩鈦磁鐵礦進行分選，選擇磁場強度分別 為：79.9kA／m、95.4kA／m、119.25kA／m、159kA／m，試驗結果如圖2所示。

圖2 磁場強度對粗粒磁選精礦指標的影響

高壓輥磨超細碎的－3.2mm釩鈦磁鐵礦，－0.45mm粒級含量大于55%，部分礦物發(fā)生單體解離。由圖2可知，隨著磁場強度的升高，精礦品位降低，精礦回收率升高。當磁場強度大于119.3kA／m時，精礦品位繼續(xù)下降，但回收率升幅減小。因此，選擇磁場強度為119.3kA／m時進行粗粒磁選，精礦TFe品位可達41.28%，回收率為83.88%。尾礦中Fe品位14.19%，TiO2品位為10.84%，可以直接進入選鈦流程。

2.2 粗粒磁選精礦磨礦和磁選試驗

在濃度為70%的條件下，進行了磨礦時間對粗粒磁選精礦磨礦細度的影響試驗。結果表明，隨著磨礦時間的增加，－0.18mm粒級含量迅速增加，當－0.18mm粒級含量為95.38%時，－0.074mm粒級含量為45.08%。

在磁場強度為95.4kA／m的條件下，分別對不同磨礦細度的粗粒磁選精礦進行磁選試驗，試驗結果如圖3所示。

圖3 磨礦細度對二段磁選精礦指標的影響

隨著磨礦細度的增加，精礦品位迅速增加，當－0.18mm含量達95%（相當于－0.074mm含量為45%）時，精礦 TFe品位可達54.34%，回收率88.71%，與密地選礦廠生產(chǎn)鐵精礦基本持平。

在磨礦細度－0.18mm含量占95%的情況下，進行磁場強度的條件試驗。選擇磁場強度條件分別為63.6kA／m、79.5kA／m、95.4kA／m、111.3kA／m時進行試驗，結果如圖4所示。

圖4 磁場強度對二段磁選精礦指標的影響

由圖中可知，隨著磁場強度的升高，精礦品位降低，回收率升高。當磁場強度大于95.4kA／m，精礦品位下降依然較快，但是回收率升幅減慢。所以選擇磁場強度為95.4kA／m時進行二段磁選試驗，精礦Fe品位達54.21%，回收率90.37%。

2.3 精選試驗及實驗室開路試驗

使用東北大學自主研制的Φ200mm電磁精選機對二段磁選精礦進行精選試驗［7］。脈動電流為0.7A，固定電流為1.4A，上升水流速為100mL／s，試驗結果如表3所示，精礦TFe品位可提高至55.08%，作業(yè)回收率97.00%。

采用上述工藝對高壓輥磨超細碎后的釩鈦磁鐵礦進行實驗室的選鐵開路實驗，結果如圖5所示。

表3 電磁精選機分選指標

圖5 高壓輥磨超細粉碎釩鈦磁鐵礦開路選鐵試驗數(shù)質量流程圖

3 顎式破碎產(chǎn)品實驗室選鐵試驗

采用“階段磨礦、階段磁選”流程對顎式破碎的－3.2mm釩鈦磁鐵礦進行選鐵試驗，一段磨礦細度－0.074mm含量45%，一段磁選磁場強度為119.25kA／m，二段磨礦細度為－0.074mm含量占65%，二段磁選磁場強度為95.4kA／m，精礦采用電磁精選機進行精選，數(shù)質量流程如圖6所示。

圖6 顎式破碎機粉碎釩鈦磁鐵礦選鐵試驗數(shù)質量流程

由圖5和圖6可以看出，顎式破碎機粉碎釩鈦磁鐵礦采用“階段磨礦－階段磁選”工藝，兩段磨礦細度至－0.074mm含量占60%，得到的鐵精礦Fe品位較“鐵鈦平行分選”工藝一段磨礦細度－0.074mm含量占45%時得到精礦的品位低0.1個百分點，回收率高0.43個百分點。

高壓輥磨磨超細碎釩鈦磁鐵礦“鐵鈦平行分選”工藝僅需一段磨礦得到的選別指標與顎式破碎產(chǎn)品“階段磨礦－階段磁選工藝”得到的選別指標基本持平，能耗降低明顯。這主要是由高壓輥磨機超細碎過程中的“料層粉碎”造成的，“料層粉碎”能夠使礦石顆粒中產(chǎn)生大量的微裂紋，同時超細碎產(chǎn)品中細粒級別含量大幅增加，因此在相同的磨礦細度條件下，高壓輥磨超細碎產(chǎn)品的單體解離度要高于顎式破碎產(chǎn)品。

4 結論

1）高壓輥磨機全閉路工藝將攀西釩鈦磁鐵礦超細碎至－3.2mm后，可采用濕式粗粒弱磁選機將釩鈦磁鐵礦中的“鐵”和“鈦”分離開，進行“鐵鈦平行分選”。

2）濕式粗粒磁選精礦一段磨礦至－0.074mm含量占45%，經(jīng)兩次磁選精礦Fe品位可達55.05%，回收率70.64%。采用“階段磨礦、階段磁選”工藝對顎式破碎的－3.2mm釩鈦磁鐵礦進行選別，兩段磨礦至－0.074mm含量占60%，磁選精礦Fe品位可達54.95%，回收率71.07%。在選別指標相近的情況下，前者較后者節(jié)約一段磨礦，能耗明顯降低。

3）高壓輥磨超細碎產(chǎn)品中，由于“料層粉碎”作用產(chǎn)生的大量微裂紋和細粒級別大幅增加，導致相同磨礦細度下高壓輥磨超細碎產(chǎn)品較顎式破碎產(chǎn)品的單體解離度明顯提高。

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

［2］周靈初，劉偉，何曉.攀鋼密地選礦廠階段磨選工業(yè)試驗［J］.金屬礦山，2007（2）：38－41.

［3］朱菱，李從德，宋曉剛.高壓輥磨機新型應用工藝流程［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2011（2）：97－99.

［4］李云龍，王淀佐，黃圣生，等.高壓料層粉碎理論的應用［J］.中國陶瓷工業(yè)，2004，11（2）：29－32.

［5］葛新建.高壓輥磨工藝在我國冶金礦山的應用現(xiàn)狀［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2009（9）：1－5.

［6］楊任新.應用高壓輥磨機的紅格釩鈦磁鐵礦選礦工藝研究［J］.金屬礦山，2011（2）：47－51.

［7］袁致濤，李艷軍，韓躍新.復合磁場精選機的研制與試驗［J］.金屬礦山，2006（3）：65－67.