釩鈦磁鐵礦選擇性磨礦磨選試驗*

陳　碧

(攀鋼集團礦業有限公司設計研究院)

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釩鈦磁鐵礦選擇性磨礦磨選試驗*

陳碧

(攀鋼集團礦業有限公司設計研究院)

摘要攀枝花礦區為了減少了鈦鐵礦過磨、泥化現象，優化選鈦工藝流程，降低選鐵選鈦成本，提高鈦鐵礦資源利用率，以攀枝花密地選礦廠的破碎原礦為研究對象，以工藝礦物檢測為手段，對磨選產品的細度、解離度進行分析，并依據鈦磁鐵礦、鈦鐵礦的解離情況，最終確定了合理的磨礦細度與選別工藝參數，并對選鐵尾礦進行了選鈦探索性試驗研究。試驗最終獲得了合格的鈦磁鐵礦(全鐵品位為54.87%)，經過強磁+浮選獲得了合格的鈦精礦，浮選工藝無需脫泥，采用1次粗選+2次精選獲得了合格的鈦精礦(TiO2品位為47.20%)，縮短了磨礦時間，降低了磨礦成本，縮短了浮選流程，降低了浮選成本。

關鍵詞釩鈦磁鐵礦選擇性磨礦單體解離過磨磁選浮選

攀枝花釩鈦磁鐵礦是巖漿分異晚期形成的原生礦床，由于目前密地選礦廠為提高鐵精礦品位而不斷將礦石細磨來提高鈦磁鐵礦的單體解離度。由于攀枝花的釩鈦磁鐵礦的工藝礦物除硫化物以外的莫氏硬度大于6，硫化物的莫氏硬度為4.4，鈦磁鐵礦的工藝粒度為3～0 mm，鈦鐵礦的工藝粒度為1～0 mm，單一考慮鈦磁鐵礦的單體解離，鈦鐵礦容易造成過磨，細磨使-19 μm礦泥增多，不利于鈦鐵礦的回收，而對浮選來說，既增加藥耗，也降低了產率及回收率，造成鈦資源的浪費。目前，選擇性磨礦運用在鋁土礦、螢石礦的較多，運用在釩鈦磁鐵礦的相對較少[1-2]。

本研究主要針對釩鈦磁鐵礦進行選擇性磨礦。鈦鐵礦為弱磁性礦物，經過1段磨礦進行弱磁粗選，粗選后大部分進入尾礦，只有少量與其他工藝礦物連生進入粗選精礦[3]，因此控制1段磨礦細度使鈦鐵礦很好的單體解離且避免鈦鐵礦過磨產生泥化現象最為關鍵。根據段希祥教授推導出的鋼球直徑半理論公式確定初裝球的配比，而后確定磨礦濃度、磨礦細度及選鐵、選鈦工藝流程。

1原礦性質

原礦取自密地選廠的皮帶原礦，該釩鈦磁鐵礦產于含釩鈦磁鐵礦的基性-超基性巖體，巖石化學特征最突出的特點是富含鐵、鈦，SiO2含量小于42%，屬硅不飽和巖體，含氧化鈣高。主要工藝礦物為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、硫化物(以磁黃鐵礦、黃鐵礦為主)、脈石(輝石、斜長石為主)，主要有用礦物鈦磁鐵礦與鈦鐵礦呈集合體產出。主要礦物間的相對抗磨硬度順序為斜長石>輝石>鈦鐵礦>鈦磁鐵礦>磁黃鐵礦[4]。原礦化學多元素分析結果見表1。

表1原礦化學多元素分析結果

%

由表1可知，原礦全鐵品位為28.88%、TiO2品位為10.84%，屬于中品級、易磁選型、高硫、酸性、原生磁鐵礦石，有害元素磷、砷低。將密地選廠的皮帶原礦磨至-3 mm，為了解各粒級的鐵、鈦分布，進行全粒級篩析，分析結果見表2。

由表2可知，鐵鈦分布在粗粒級較多，有用礦物在粗粒級嵌布也較多，必須磨礦使有用礦物單體解離。

2選擇性磨礦在選鐵中的應用

2.11段磨選試驗

2.1.1新鋼球配比制度理論計算及結果

表2　入磨原礦全粒級篩析結果

由表3可知，該球磨機初裝比為φ35 mm:φ25 >mm:φ20 mm:φ15 mm:φ10 mm=1.82:1.19:1.00:0.86:0.52，根據以上計算的鋼球直徑及破碎的不穩定性，結合選擇性磨礦球徑太小容易過粉碎，確定該磨機的充填率為40.63%，確定1段磨礦的球徑比是：φ35 mm:φ30 mm:φ25 mm:φ20 mm=7:6:5:4。

表3　鋼球直徑計算及鋼球配比

2.1.21段最佳磨礦細度的確定

在確定1段磨礦的球徑及配比后進行磨礦濃度試驗，采用選礦室小型球磨機，磨礦濃度為75%、80%、85%，磨礦時間及磨礦細度見表4。

表4　磨礦濃度條件試驗結果

由表4可知，在相同的磨礦時間，濃度為80%的磨礦細度較濃度為85%的細(以-0.074 mm含量為準)且微細粒級含量較濃度為75%的少(以 -0.038 mm含量為準)，因此確定磨礦濃度為80%。主要目的礦物的單體解離與磨礦細度關系見圖1。

圖1　濃度為80%的磨礦細度與鈦磁鐵礦

由圖1可見，鈦鐵礦單體解離度達到85%，磨礦細度磨至-0.074 mm含量為32.7%即可，因此確定1段最佳磨礦細度為-0.074 mm 32.69%，比目前密地生產的磨礦細度粗5個百分點。

2.1.31段弱磁選磁場強度條件試驗

采用最佳的1段磨礦細度-74 μm 32.69%進行1段弱磁選磁場強度條件試驗，試驗結果見圖2。

圖2　1段弱磁選磁場強度條件試驗結果

由圖2可見，隨著磁場強度的降低，鐵精礦回收率升高，鐵精礦品位略有降低，尾礦品位隨之升高，鐵損失相對增加；1段磁選要保證精礦產率及回收率確保資源的最佳利用；鐵精礦品位相差不多，以回收率最高為最佳條件，因此1段弱磁選確定磁場強度為240 kA/m，可獲得產率為45.44%，全鐵品位為48.38%，回收率為76.10%的1段精礦，取該條件下的尾礦采用連續水析器(1套)、篩孔大小為0.038 mm的標準篩進行篩析，篩析結果見表5。

2.22段磨選試驗研究

2.2.12段磨礦細度的確定及磁場強度條件試驗

由1段精礦再磨，粒度沒有太大的變化，鋼球配比不變化；2段磨礦主要使鈦磁鐵礦基本解離，與鈦磁鐵礦簡單連生的連生體鈦磁鐵礦中的固溶體分離部分的鈦礦物，需加大磨礦細度予以去除，才能使鈦磁鐵礦充分解離，獲得合格的鐵精礦。經過磨礦濃度、磨礦時間條件試驗而后確定磨礦細度，再經過鏡鑒測定各細度下鈦磁鐵礦及鈦鐵礦的單體解離度，最終確定磨礦濃度為80%，磨礦細度為-0.074 mm 62.60%，鈦磁鐵礦的單體解離度為91.32%，鈦鐵礦的單體解離度為91.38%。磁場強度條件試驗結果見圖3。

表5　1段尾礦粒度分布及TiO2、TFe品位

圖3　2段磁場強度條件試驗結果

由圖3可見，在-0.074 mm 62.60%磨礦細度條件下，磁場強度對選別結果的影響不大，鐵精礦品位均在54%以上；在192 kA/m的場強背景下，鐵精礦回收率為92.46%且為最高回收率，所以確定2段弱磁選的粗選磁場強度為192 kA/m，鐵精礦全鐵品位為54.32%。

2.2.22段尾礦的篩析結果

為查清該尾礦微細粒級的分布情況，采用連續水析器(1套)、篩孔大小為0.038 mm的標準篩進行篩析，篩析結果見表6。

表6 　2段尾礦粒度分布及TiO2、TFe品位

由表6可知，-0.038 mm粒級含量為28.50%，-0.010 mm粒級含量為4.78%，微細粒級與超細粒級的含量比1段尾礦多。

2.2.32段精選磁場強度條件試驗

以2段精礦作原礦，由于是精選，采用 160 kA/m以下的磁場強度，試驗結果見圖4。

圖4　2段精選磁場強度條件試驗

由圖4可知，隨著磁場強度升高，精礦鐵品位略有降低，鐵回收率先升后降；當磁場強度為 120 kA/m時，鐵回收率最高；因此，確定2段精選磁場強度為120 kA/m，最終鐵精礦的全鐵品位為54.87%，鐵回收率為99.31%。

2.2.4選鐵數質量流程

為了更清晰的了解選擇性磨礦試驗的結果，選鐵數質量流程見圖5。

圖5　選鐵數質量流程

3選擇性磨礦在選鈦的應用

3.1強磁選試驗

3.1.11段強磁試驗

將1段磁選鐵尾礦與2段磁選鐵尾礦混合(比例為7.2:1)，得到混合原礦全鐵品位為13.72%，TiO2品位為9.95%，經過隔渣—除鐵試驗，進行1段強磁生產試驗，試驗結果見表7。

將精礦與掃選精礦混合，混合成1段強磁精礦，其全鐵品位為17.10%，TiO2品位為16.15%，取1段強磁精礦100 g作篩析， -0.074 mm粒級含量為31.10%，-0.037 4 mm粒級含量為8.40%。

表7　1段強磁加掃選生產試驗結果

3.1.22段強磁試驗

取1段強磁精礦進行磨礦細度試驗，磨礦細度為-74 μm 71.6%的1段強磁精礦在此磨礦細度下鈦鐵礦的單體解離度為94.50%。在該磨礦細度下進行除鐵試驗，試驗結果TiO2品位為16.17%。經過條件試驗確定生產試驗，生產試驗結果見表8。

表8　2段強磁加掃選生產試驗結果

由表8可知，由于掃選精礦TiO2品位為20.18%，與精礦TiO2品位22.97%相差不多，因此將精礦與掃選精礦混合成2段強磁精礦，TiO2品位為22.91%，全鐵品位為20.96%。

3.2浮選選鈦試驗

3.2.1浮選試驗流程與藥劑制度

將2段強磁精礦作浮選原礦進行浮選選別鈦精礦，設備采用XFD單槽式浮選機，其藥劑制度及試驗流程見圖6。

圖6　浮選流程及藥劑制度

3.2.2浮選最終試驗結果

浮選開路試驗結果見表9，相對于混合磁選尾礦作TiO2數質量流程見圖7。

表9浮選開路試驗結果

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圖7　浮選數質量流程

4結語

(1)根據攀枝花釩鈦磁鐵礦的鈦磁鐵礦及鈦鐵礦的磁性、硬度、工藝粒度的差別，采用選擇性磨礦使鈦磁鐵礦與鈦鐵礦很好的分離且鈦鐵礦不過磨。

(2)根據段希祥教授推導出的鋼球直徑半理論公式，再結合釩鈦磁鐵礦的性質確定1段磨礦的最佳配球比的球徑比為φ35 mm:φ30 mm:φ25 mm:φ20 mm=7:6:5:4。

(3)經過2次弱磁選獲得最終的鐵精礦，相對于原礦的產率為37.23%、全鐵品位為54.87%、回收率為70.73%，鐵精礦回收率比理論回收率77.43%低7個百分點[6]，相對于選鐵尾礦鈦精礦TiO2品位為47.20%，產率為11.35%，回收率為53.84%。

(4)采用選擇性磨礦使1段磨礦細度(以-74 μm百分含量為基準)較生產流程粗5個百分點，1段、2段尾礦的-19 μm百分含量較生產流程低2個百分點以上，既使鈦磁鐵礦與鈦鐵礦有較好的單體解離，又防鈦鐵礦過磨、泥化現象減少，鈦鐵礦損失量減少。2段磨礦保證了鈦磁鐵礦充分單體解離，獲得了合格的鐵精礦。

(5)強磁+浮選過程，由于鈦鐵礦泥化量少，浮選無需脫泥，減少工作程序及工作量，采用粗選加2次精選即可選出合格的鈦精礦，提高了鐵鈦資源的利用率，減少了工作量，也減少了浮選藥劑用量，節約了成本，減少了環境污染，節約磨礦成本及藥劑成本，具有較大的經濟效益與社會效益。

參考文獻

[1]曹亦俊，段希祥.提高攀鋼密地選礦廠產品單體解離度的研究[J].金屬礦山，1998(11)19-22.

[2]肖慶飛，羅春梅，段希祥，等，選擇性磨礦的進展及應用[C]∥2010年中國礦業科技大會論文集.馬鞍山：金屬礦山雜志社，2010：545-550.

[3]朱俊士.中國釩鈦磁鐵礦選礦[M].北京：冶金工業出版社，1996.

[4]吳本羨，孟長春，范章杰，等.攀枝花釩鈦磁鐵礦工藝礦物學[M].四川：四川科學技術出版社，1998.

[5]段希祥.選擇性磨礦及其應用[M].北京：冶金工業出版社，1991.

[6]周滿賡，李瀟雨.攀枝花密地、白馬、潘家田三廠鐵精礦品位及變化規律研究報告[R].成都：中國地質科學院礦產綜合利用研究所，2010.

(收稿日期2015-12-07)

*國家高技術研究發展計劃(編號：2012AA062301)。

陳碧(1972—)，女，高級工程師，617063 四川省攀枝花市東區。