云南某细粒钛铁矿的选矿工艺试验研究

Experimental Research on Processing of Fine Fraction Ilmenite Ore of Yunnan YAN Pen91，ZHANG Guifan91，XIAO Junhuil，ZHANG蹦 (1.Faculty of Land and Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China;a Kunming Spar Mining Company Limited， Kunming 650093，China) Abstract：A fine fraction ilmenite ore contains 4.16%Ti02 and 18.15%TFe，and ilmenite iS the main vMuable mineal，as well as with a small quantity of ruffle and perovskite.based on the characteristics of finely disseminated size，low grade and complex properties of process mineralogy，a sequence of tests were carried out，such as grinding fineness test， magnetic intensity test and shaking table test.The optimal experimental conditions were //confirm/i/ied.By the combination flowsheet of low-intensity magnetic separationhigh-intensity magnetic separation—shaking table gravity based on size distribution，ilmenite rough concentrate grading 41.26%Ti02 was obtained with recovery of 45.82%，and it could provide the service for further treatment. Key words：fine ilmenite;mineral processing process;magnetic separation;gravity separation

钛及钛合金具有高强度、抗腐蚀等优良性质，广泛应用于航空航天、海洋开发、化工、医疗等许多领域;用于生产海绵钛、钛白粉及钛合金制品的原材料主要来自于钛铁矿(FeTi03)和金红石 (TiOz)。我国原生钛(磁)铁矿和钛铁砂矿资源储量丰富，但分布不均，且金红石和易采选的钛铁矿资源探明储量不多，大多属于原生矿且品位相对较低，近年来我国钛精矿(尤其金红石)和高档钛白粉的进口量逐年增大。因此，对云南某细粒级低品位的钛铁矿进行选矿试验研究，对解决我国钛资源的供需矛盾具有重要意义[1-3]。目前重选法、磁选法、浮选法、电选法及联合分选法在钛铁矿的回收利用中都有报道。其中联合分选法是在综合考虑各种单一分选法优点的基础上提出的一种适合于处理细粒级难选钛铁矿的选矿方法[¨]。本文采用联合流程对云南某细粒级钛铁矿进行了选矿试验研究。 1研究方法 1.1试样性质 1.1.1试样的主要化学组分本次试验的矿样来自于云南某地区的细粒级钛基金项目：云南省学科带头人后备人才基金(2006PY01—05) 收稿日期：2012—05—26 修回日期：2013—02—27 作者简介：严鹏(1989一)，男，湖北荆门人，硕士研究生，研究方向为磁电选矿。万方数据 2013年第3期 严鹏等：云南某细粒钛铁矿的选矿工艺试验研究 ·39· 含量0.008 0.001 0.003 0.05 0.09 o.01 >10 0.2 1.2 0.01 9：Q! 壁.Q! 塑：Q! 塑：塑!塑：Q! 铁矿，原矿含Ti02 4.16%，TFe 18.15%。试样的光谱分析结果、多元素分析结果、钛物相分析结果见表1～3。表2 试样多元素分析结果 Table 2 The multi--element analysis results ol the sample f%垂童!! !!Q! ! 曼 垒! !!旦!竺塑丝鲤竺垄! 含量18.15 4.16 0.201 0.066 0.0177 28.20 1.05 2.65 18.11 表3 钛的物相分析结果 Table 3 The analysis results of titanium phase/%相别全Ti。z金篆夏中麓：：篙;繁警钙蕞夏中帮!i;;翟占有率100.0 6.01 64.95 4.76 24.28 从表1—3的结果可以分析出，试样中具有回收价值的元素只有钛和铁，其他有价元素银、铜、钴、铅等的含量都较低而无回收价值，有害元素硫、磷、砷的含量也均没有超标。试样中钛的品位不高，可回收利用的钛矿物为金红石、钛铁矿和钙钛矿，脉石矿物榍石及硅酸盐中的钛无法回收。

1.1.2试样的粒度特性及钛在各粒级的分布情况对试样进行粒度及金属分布率分析可以查明不同粒级中二氧化钛的含量和金属分布率情况，对于选矿过程中控制磨矿细度尤为重要。矿样破碎到 3 mill以下，粒度分析结果见表4。表4 Table 矿样的粒度组成及钛在各级粒的分布率 4 The results of size composition and the titanium distribution /%粒度分析结果可知，矿样中一74+38¨m的粒级含量最高，一38斗m的细粒级的含量也较多，但各粒级的TiO：品位差异不大、TiO：的金属分布率也不太集中，试样中的TiO：的分布比较分散，没有明显的集中在某一个粒级中。 1.2试验方案由于矿石中含泥多且钛以细粒级钛铁矿和钛磁铁矿嵌布在矿石中，品位低，用常规的选矿方法很难得到合格精矿产品。根据钛铁矿的弱磁特性及此矿样嵌布粒度较细、品位低等特点，本研究拟进行磨矿细度试验、强磁选钛的磁场强度试验、摇床重选的细度和给矿浓度试验。根据试验结果选出最佳试验条件，进行探索试验，确定最优选矿工艺。具体试验研究方案见图1。试样矿钛精矿 尾矿图1细粒钛铁矿的选矿工艺流程 Fig.1 The flowsheet of mineral processing process for fine ilmenite 2试验研究结果与讨论 2.1磁选预先富集试验通过原矿的工艺矿物学研究表明，试样中存在少部分强磁性铁矿物，而钛铁矿属于弱磁性矿物。故可以先进行弱磁选来分选出强磁性铁矿物。一方面可以考察是否能得到合格的铁精矿，另一方面可以减少后续强磁分选钛过程中强磁性矿物的干扰。 2.1.1 弱磁一强磁选磨矿细度试验磨矿细度是反应单体矿物解离程度的一个重要指标，也是影响选矿指标的一个重要因素。磨矿细万方数据 ·40· 有色金属(选矿部分) 2013年第3期度越高，矿物的单体解离程度也会相应的提高;磨矿细度过高时，不但会增加磨矿成本，还会造成矿物的泥化而难选别。磨矿细度是影响选矿指标的一个重要条件。本试验在弱磁场强度0.1 T、强磁场强度0.8 T的条件下进行了磨矿细度的条件试验，磨矿细度分别为一74斗m占70%、80%、90%、 100%，试验结果见图2。堡趟雌冰、褂娶回一74“m所占比例，%图2弱磁一强磁磨矿细度试验结果 Fig.2 Results of grinding fineness tests of low intensity magnetic separation and high intensity magnetic separation 通过不同磨矿细度的弱磁一强磁选试验的结果可以看出，磨矿细度越高，铁精矿和钛精矿的品位都有所上升，但提高幅度不大;钛的回收率呈先上升后下降的趋势。此段工艺为粗选阶段，应尽量提高回收率，所以选择了磨矿细度为一74 ixm占90%，可以得到Ti02品位9.10%、钛回收率为61.65%的粗精矿。 2.1.2强磁选磁场强度试验通过磨矿细度试验可知，当一74斗m占90%时可以得到一个比较满意的选矿指标，但是离合格的产品还有很大的差距;由于磁场强度是影响选矿指标的一个重要因素，针对钛粗精矿品位提高不大的情况下对强磁选钛过程中的磁场强度进行条件试验，聚磁介质选112的齿板，试验结果见图3。堡趔蝮堡瓣擎叵磁场强度，I' 图3磁场强度试验结果 Fig.3 Results of magnetic field intensity experiment 从图3的试验结果可以分析得到，在尽量保证回收率的前提下，当强磁选的磁场强度定为1.2 T 时，可以得到TiO：品位8.47%、钛回收率为69.37%的粗精矿。同时可以看出采用单一的磁选工艺不能得到合格的钛精矿。 2.2单一重选试验磁选条件试验的结果表明，采用单一的磁选方法不能得到合格的钛精矿，因此进行了摇床重选的探索试验。摇床是一种利用不同密度和粒度的矿粒在摇床表面受到的机械合力不同来进行分选的设备，其富集比高[7]，广泛地应用于钛的分选。

2.2.1摇床重选的入选粒度试验对于不同类型的矿石，摇床的最佳分选粒度是不同的，粒度过粗或者过细对于分选指标都会产生明显的影响，故进行了入选粒度为一150+100、一100+74、一74+63、一45斗m占90%的摇床分选试验，结果见图4。零遥 Ⅱ暑堡瓣擎回入选粒级，斗m 图4摇床重选入选细度试验结果 Fig.4 Results of shaking table experiment with different fineness feed 从图4的结果可以看出，人选细度对于摇床的精矿和中矿的回收率的影响很大，当磨矿细度在一100斗m占90%时，精矿中Ti02的品位为29.76%，但回收率却能达到51.74%。 2.2.2摇床重选给矿浓度试验给矿浓度是影响摇床处理能力的一个重要因素，同时也对分选过程产生重要影响[8]。给矿浓度越高，分选过程中矿物间夹杂越严重;给矿浓度过低，不能在摇床表面形成稳定的矿浆流，也降低摇床的处理能力，故对摇床给矿浓度进行了详细的条件试验，试验结果见图5。图5的结果表明，用摇床重选的方法可得到的 TiO：品位较高的粗精矿;在综合考虑了品位和回收率的情况下，给矿浓度为20%时，可以得到TiO：品位35.54%、回收率50.75%的粗精矿。酊∞巧卯邻∞弱如 O 9 8 7 6 5 4 3 2 舳加∞∞∞加加m 0 踟加印如∞如加m o 2 1 O 9 8 7 6 5 4 万方数据 201 3年第3期 严鹏等：云南某细粒钛铁矿的选矿工艺试验研究』生零、趔呕给矿浓度，%图5摇床重选给矿浓度试验结果零、褂掣回 Fig.5 Results of shaking table experiment with different feed concentration 从图4和图5的结果可以得出，单一的摇床重选对钛铁矿的富集程度较高，但仍然不能够得到合格的钛精矿，因而还需要在此基础上进行进一步的试验研究。 2.3弱磁一强磁—分粒级摇床联合流程通过前面的探索试验可以看出，磁选和重选对有用矿物都有一定程度的富集。摇床重选时，不同粒度大小的矿粒间会相互影响，使得分选效果不佳。为了获得更好的选矿指标，提出了弱磁一强磁一分粒级摇床重选的联合流程，对其可行性进行了考察。一段采用弱磁一强磁工艺，弱磁0.1 T、强磁1.2 T，分离出其中的强磁性矿物，并脱去一部分矿泥，得到钛的粗精矿;二段流程对钛粗精矿分成一150+74、一74+45、-45“m三个粒级分别进行摇床精选试验，试验结果见表5。表5 闭路流程试验结果 Table 5 Results of closed—circuit test /%联合流程闭路试验结果表明，钛精矿中TiO：的品位较粗精矿有了较大幅度的提高，第一步弱磁除铁、然后再强磁富集钛、最后采用摇床来回收不同粒级钛铁矿是针对此种难选细粒钛铁矿的可行流程。采用弱磁一强磁—分粒级摇床重选联合流程最终可以得到Ti02品位41.26%、回收率45.82%的钛粗精矿，这给后面的进一步的湿法处理奠定了好的基础。 3结论 1)针对云南某细粒级钛铁矿进行工艺矿物学研究，结果表明，矿样中榍石及硅酸盐之TiO：的含量过高，达到了24.28%，由此决定了获得高回收率的选矿指标比较困难。 2)由于此矿中有价元素分布分散、粒度细，单一的重选、磁选都不能获得合格产品，在综合各单一流程优势基础上，提出了弱磁一强磁—分粒级摇床重选联合流程的工艺，得到了TiO：品位 41.26%、回收率45.82%的钛粗精矿，为后续的湿法处理创造了条件。参考文献 [1]王彦莉，曲鸿鲁.山东某钛铁矿的磁选试验研究[J].有色金属(选矿部分)，2010(1)：29—32. [2]龙运波，张裕书.低品位钒钛磁铁矿选铁尾矿综合回收钛试验研究i-j 2.矿业快报，2007，23(7)：22—24. 1 3 J Zhang G Q，Ostrovski 0.Effect of preoxidation and sintering on properties of ilmenite concentrates[J j. Mineral Processing，2002，5(64)：201—218. [4]王珍，孙体昌，纪军，等.某细粒钛铁矿选矿试验研究[J].矿产保护与利用，2010(5)：25—27. [5]肖军辉，张宗华，张昱，等.风化细粒钛铁矿及伴生金红石的选矿试验研究[J].有色金属(选矿部分)，2007 (3)：12一14. [6]李亮，杨成.攀枝花某地钒钛磁铁矿选矿基础试验研究[J].钢铁钒钛，201l，32(1)：29—33. [7]张强.选矿概论[M].北京：冶金工业出版社，2009： 9l—-98. [8]张一敏.固体物料分选理论与工艺[M].北京：冶金工业出版社，2007：136—145.万方数据