钒钛磁铁矿选矿方法浅析

钒钛磁铁矿选矿方法浅析
1引言
钒钛磁铁矿在中国分布广泛,储量丰富,储量和开采量居全国铁矿的第三位。

地质勘测表明,仅攀枝花-西昌地区的钒钛磁铁矿储量就达100亿ｔ,占全国铁矿探明储量的20%;钒资源储量为1 578.8万ｔ,占全国钒资源储量的62%,占世界钒
储量的11.6%;钛资源储量为8.7亿ｔ,占全国钛资源储量的90.5%,占世界钛储量的35.2%。

此外还伴生有90万ｔ钴、70万ｔ镍、25万ｔ钪、18万ｔ镓以及大量的铜、硫等资源。

钒钛磁铁矿的开发利用经历了以高炉冶炼钒钛磁铁矿、雾化提钒和钛精矿选矿为代表的三个重要阶段,逐步实现了铁、钒和钛元素的规模化利用。

随着提取冶金技术进步以及开发利用技术的不断完善,综合利用矿石中的钴、镍、铜、钪、镓和硫等有价元素也正在成为可能。

2钒钛磁铁矿的性质
钒钛磁铁矿矿床主要产在基性、超基性侵入岩中,矿石以富含铁、钛为特征。

矿床生成方式分为晚期岩浆分异型矿床及晚期岩浆贯入型矿床;含矿岩石组合类型有辉长岩型-辉石岩-橄榄岩型等。

矿石中主要金属矿物组分为钛磁铁矿、钛铁矿、硫化矿物三种,而主要工业矿物中均富含多种有用组分:钛磁铁矿主要有Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａ,钛铁矿主要有Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｃ,硫化矿物主要有Ｓ、Ｃｏ、Ｖｉ、Ｃｕ及铂族等。

矿石中有用组分的分布特征如下。

(1)铁。

主要含在钛磁铁矿中,其分配值及分配率随矿石品级增高而增加,一般为高品位矿93%左右,中品位矿78%～88%,低品位矿67%～75%,Ｆｅ表外矿51%～63%。

此外,钛铁矿及脉石矿物也含有较多的铁,钛铁矿中分配率随矿石品级增高而降低,一般为高品位矿5%左右,中品位矿6%～13%,低
品位矿7%～17%,表外矿10%～27%,脉石矿物中分配率一般为高品位矿1%左右, 中品位矿2%～14%,低品位矿10%～20%,表外矿8%～24%,硫化矿中铁的分配率一般仅占1%～5%。

(2)钛。

钛铁矿和钛磁铁矿中的钛约占矿石中
钛含量的90%～99%。

钛铁矿的钛分配率随矿石品级增高而显著降低,高品位矿为26%～30%,中品位矿为4632%～40%,低品位矿为47% ～58%,表外矿为60% ～76%;钛磁铁矿中的钛分配率随矿石品级增高而增加,高品位矿为69%～73%,中品位矿为57%～65%,低品位矿为31%～49%,表外矿为14%～33%。

矿石中的Ｆｅ∶ＴｉＯ2比值,一般高品位矿为2.73～2.87,中品位矿为2.42～2.73,低品位矿为2.37～2.66,表外矿为2.35～2.19。

(3)钒。

主要成类质同象富集在钛磁铁矿中,也和铁一样分配率随矿石品级增高而增加,其平均分配率高品位矿大于98%,中品位矿为96%左右,低品位矿为90%左右,表外矿为80%左右。

分配在脉石矿物中的钒随矿石品级增高而降低,平均分配率高品位矿小于0.5%,中品位矿为1% ～4%,低品位矿为1% ～4%,表外矿为9% ～18%。

(4)铬。

主要富集在钛磁铁矿中,其分配率随矿石品级增高而增加。

随着岩石基性程度的增高,钛磁铁矿中铬含量增加,在超基性岩相带韵律层的下部,可以形成数米或更厚的富铬
钒钛磁铁矿层。

(5)钪。

以类质同象富集在脉石矿物及钛铁矿中。

(6)钴、镍、铜。

除以硫化物形式存在外,还有相当数量分布在钛磁铁矿和脉石矿物中。

各元素在各组分中的分配并不固定,钴的亲铁性较强,而铜的亲硫性强。

(7)铂族。

主要赋存在硫化物中。

3钛磁铁矿的选矿方法
大部分选矿均需将矿物单体解离,钒钛磁铁矿石磨矿广泛采用一段磨矿或二段磨矿流程。

按照矿石合理解离的原则,一段闭路磨矿是处理粗粒及中粒嵌布矿石首先考虑的方案;而两段磨矿根据能否提前抛尾有连续磨矿和间断磨矿之分。

根据钛磁铁矿选矿过程的基本特性,磁选工艺是最佳分选方案,即采用不同的磁选工艺参数及流程结构,排出解离的含钛等的弱磁性矿物及脉石,就可获得铁精矿产品。

而影响钛磁铁矿分选富集的主要因素是磨矿粒度,尤其是将钒钛磁铁矿石中的钛磁铁矿物作为富集产品时,应将其作为一种含磁铁矿、钛铁晶石、尖晶石及板状钛铁矿的含磁铁矿物相整体来考虑,其嵌布粒度是比较粗大的,在磨矿作业中属粗、中粒嵌布物料。

根据我国近年来在利用高钛型铁矿石高炉冶炼中取得的经验,当使用含铁量为(53±1)%及ＴｉＯ213%左右的铁精矿进行高炉冶炼时,各种指标综合最好。

因此,钒钛磁铁矿的
铁精矿(钛磁铁矿)质量以此为依据。

4钛铁矿及伴生硫化矿的选矿方法
钛铁矿及含钴镍硫化矿是钒钛磁铁矿中的有用成分,在磁选过程中约有30%～40%的钛及钴镍进入铁精矿中,其余部分则进入尾矿。

选铁尾矿中的主要矿物有钛铁矿、含钴镍硫化矿及钛普通辉石、斜长石、绿泥石、橄榄石等,还有少量未选尽的钛磁铁矿。

在磁选尾矿中,粗粒级中ＴｉＯ2含量低,中间粒级ＴｉＯ2含量最高,产量最大,微细粒级ＴｉＯ2含量略高于给矿,且有较大产率;从钴镍来看,随粒级变细,其含量趋于增高。

最早从选铁尾矿中回收钛铁矿是采用重选法。

由分选难易评价公式可知:
钛铁矿与斜长石的分选效果较好,而钛铁矿与钛辉石以及钛铁矿与绿泥石的分选较差,所以重选法得到的钛精矿品位不高。

如果要保证钛精矿品位达到一定要求(大于45%),则其回收率损失很大。

大约在20世纪40年代,钛铁矿的浮选法成功地用于工业生产。

进行钛铁矿浮选之前先要用浮选法选出硫化矿物,硫化矿物浮选采用常规浮选药剂制度,即黄药、2#油、硫酸或硫酸铜。

在硫精矿中富集了钴和镍,ＴｉＯ2的损失很小。

浮硫后尾矿进行钛铁矿浮选,主要控制的工艺因素是捕收剂的选择和矿浆最佳ｐＨ值的确定。

常用的捕收剂为脂肪酸类,如油酸
及其盐类、塔尔油皂或使用捕收剂与煤油混合,还有异羟肟酸、苯乙烯磷酸、水杨酸等。

钛浮选宜在酸性或中性介质中进行,可采用草酸、硫酸和羧甲纤维素作调整剂。

采用浮选,可获得ＴｉＯ2品位47%以上、作业回收率80%以上的高品位钛精矿,指标优于重选。

为了获得含ＴｉＯ247%～49%高质量的钛精矿产品,依各种矿物物理性质的差异,可采用重-浮选联合法、重-电选联合法、强磁-浮选法、强磁-重选法、强磁-重选-电选法、分级联合选矿法等联合分选法。

4.1重-浮联合法
基于重选生产可靠、成本低,适于处理较粗粒级物料,而浮选法虽然生产成本较高,但适用于处理细粒级物料的联合分选法。

该流程获得ＴｉＯ2品位大于45%,作业回收率约67%的钛精矿。

原则流程见
图1。

4.2重-电选联合法
钛铁矿与钛辉石的比电阻差为8个数量级、与斜长石的比电阻差达9个数量级,差异为有效分选矿物提供了有利条件。

此法将磁尾先进行重选获得粗钛精矿,再对粗钛精矿进行电选。

欲获得含ＴｉＯ2约47%的铁精矿,且保持较高的回收率,重-电选联合法的ＴｉＯ2的交接品位定在28%～30%较适宜。

原则流程见图2。

4.3强磁-重选(-电选)法
对于一些磁尾矿物组成较为复杂、脉石既有斜长石类原生硅酸盐矿物、又有绿泥石类次生硅酸盐矿物采用此法。

磁尾先采用强磁预先排出部分脉石矿物,强磁选粗精矿分级后
粗粒级摇床-脱硫(-电选),细粒级摇床-脱硫,粗、细粒级钛精矿合并为最终钛精矿。

对于强磁粗精矿的粗粒级增加电选后,最终钛精矿的品位可提高约0.5%。

原则流程见图3。

4.4强磁-浮选法
浮选法分选钛铁矿药剂用量大,药剂费用约占生产成本的50%。

通过强磁选可以预先排出约50%的尾矿,减少浮选矿量,降低药剂用量,提高入选品位,从而降低选钛生产成本;强磁选还具有脱泥的效果,与旋流器脱泥相比较,其脱泥效果明显优于旋流器,为提高浮选分选指标创造了有利条件。

4.5分级联合选矿法
综合以上流程的优缺点采用联合流程选矿,既充分发挥了重-电选流程针对较粗粒级的长处,又能强化细粒钛铁矿的回收。

具体方案是:磁选尾矿水力分级后,以0.1ｍｍ为分级界限,大于0.1ｍｍ粒级用重-电选联合流程获得钛精矿,小于0.1ｍｍ粒级用强磁-浮选联合流程获得钛精矿。

该组合流程的特点一是指标稳定可靠,二是细粒级钛铁矿的回收率较高,因而综合钛精矿指标也高。

5 总结
根据钒钛磁铁矿的性质,首先采用单一弱磁选分选出钛磁铁矿。

从磁尾中分选钛铁矿和硫化矿的选矿方法较多,但产品质量有差异。

百草钒钛磁铁矿的试验研究结果表明,采用强磁-浮选法从磁尾中选别钛铁矿和硫化矿是一种可靠且有效的工艺,其分选效果好,技术指标理想,适用性强。

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