选铁尾矿钛铁矿的实验
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本文作者：刘振辉 张崇辉 卜显忠 谢建宏 单位：西安建筑科技大学 材料与矿资学院
随着世界经济的发展，社会对资源的需求量越来越大，提高矿产资源的综合回收利用水平，为社会经济的可持续发展提供良好、稳定的资源保证，是当前所面临的一个重要课题。矿山尾矿已被国际矿业专家称为“人工矿床”，大量矿山原矿资源日渐减少枯竭。因此，作为二次资源的尾矿必将变废为宝，显示出它独有的资源优势。本文就新疆某地的选铁尾矿进行了试验研究，就本矿中钛的综合回收进行介绍。
1尾矿性质
原矿多元素分析结果见表1，原矿钛物相分析结果见表2。原矿经化学分析，TiO2品位6．30%，TFe品位10.45%。主要金属矿物为钛铁矿，含少量钛磁铁矿、锐钛矿等。主要脉石矿物有斜长石、辉石、钾长石等。原矿钛物相分析结果查明，可选收的TiO2只占原矿的55．11%，赋存在钛磁铁矿中的TiO2分布率为5.70%，这部分TiO2将损失在钛磁铁精矿中;不可选的榍石及硅酸盐中的TiO2分布率占39．20%。因此，选矿试验TiO2回收率应在55%左右。原矿多元素分析结果查明，样品中只有TiO2达到伴生综合利用指标，无其他综合回收组分，有害成分P、S、SiO2含量也较低。
2选矿试验
考虑该矿(选铁尾矿)二氧化钛品位低，其中可回收的钛铁矿中二氧化钛只占原矿总含量的52%，若采用浮选方法回收钛铁矿，药剂消耗会增加生产成本，同时存在尾矿中剩余药剂排放对环境污染问题。本次选矿试验依据原矿中含钛矿物为钛磁铁矿和钛铁矿，主要进行单一重选、单一中强磁选，以及重-磁-重、重-弱磁-中强磁联合流程方案的探讨试验，最终确定，螺旋溜槽-弱磁-摇床联合流程可以得到合格的钛精矿，同时产出可以销售的铁精矿。
2．1螺旋溜槽预选抛尾磨矿粒度试验为寻找螺旋溜槽预选抛尾的适宜粒度，最大限度的抛弃低密度脉石，以提高摇床重选的入选品位，减少摇床重选的入选矿量，进行了螺旋溜槽抛尾磨矿粒度试验。试验流程见图1，试验结果见表3。随着磨矿粒度变细，尾矿TiO2品位、损失率都在上升。而在不磨矿(－0．075mm粒级占33%)情况下抛尾，粗精矿TiO2品位与磨矿粒度－0．075mm粒级占50%～60%时相近，但TiO2回收率最高，达到95%以上，说明不磨矿螺旋溜槽预选抛尾是可行的。
2．2螺旋溜槽预选抛尾量选择试验螺旋溜槽预选抛尾量选择试验，目的是在损失较少金属量的前提下，最大限度的抛弃低密度脉石矿物，以提高摇床重选的入选品位，减少摇床重选的入选矿量及摇床设备投资。螺旋溜槽预选抛尾量选择试验流程见图1，试验结果见表4。随着螺旋溜槽预选抛尾量增大，尾矿TiO2品位逐渐上升，粗精矿TiO2品位大幅度提高。综合考虑磨抛尾量与粗精矿TiO2品位、尾矿TiO2损失率关系因素，确定螺旋溜槽预选抛尾量50%为宜。
2．3螺旋溜槽-弱磁-摇床重选磨矿粒度试验为寻找钛磁铁矿、钛铁矿与脉石之间单体解离的适宜磨矿粒度，以及下一步弱磁选铁-摇床重选钛矿物的入选粒度，进行螺旋溜槽粗精矿弱磁、摇床重选联合流程磨矿粒度试验。试验流程见图2，试验结果见表5。螺旋溜槽粗精矿弱磁-摇床重选，随磨矿粒度变细，钛精矿品位逐渐提高，回收率逐渐降低，摇床尾矿中TiO2的损失也逐渐上升。当－0．075mm粒级含量大于70%时，钛精矿TiO2品位在46%以上。从保证钛精矿TiO2品位、回收率以及磨矿成本考虑，选用－0．075mm粒级占70%进行以下试验。
2．4弱磁粗选磁感应强度试验为避免钛磁铁矿在摇床重选时一同进入重选精矿中，影响钛铁矿精矿TiO2品位，重选钛铁矿前必须弱磁选分离出钛磁铁矿［1－2］。弱磁选原则上既要保证钛磁铁矿最大限度分选获得钛磁铁矿精矿，又要减少钛铁矿中的TiO2在弱磁选时的损失率，为此进行了弱磁粗选作业磁场强度试验。试验流程见图3，试验结果见表6。从表6结果看出:随着磁场强度增加，铁精矿中TiO2品位、TFe品位及TiO2损失率变化不大，但铁回收率上升幅度较大。试验选用弱磁磁感应强度110mT进行以下试验。
2．5弱磁精选磁感应强度试验由于弱磁粗选获得钛磁铁精矿TFe品位只有55%左右，为进一步提高铁精矿品位，对弱磁粗选的精矿进行精选磁感应强度试验。但在精选试验中发现，即使磁感应强度降低到60mT，也不能抛弃精选尾矿，完全不能达到提高铁品位的目的，即说明钛磁铁矿是强磁性矿物，在较低的磁感应强度下一段选别(不需精选作业)，就能获得合格的钛磁铁精矿产品。
2．6摇床中矿再磨再选钛试验在磨矿粒度－0．075mm粒级占70%条件下，螺旋溜槽-弱磁-摇床重选摇床中矿TiO2品位为24.20%，TiO2分布率12．70%。摇床中矿经X射线衍射分析，钛铁矿含量53%，辉石含量33%，赤铁矿和黄铁3%，其他矿物少量。摇床中矿经显微镜下观查，见有个别粒度较细的连生体，最细粒度为0．077mm。连生体以共生边界连生为主，少量出现相互穿插连生，未见钛铁矿被脉石矿物完全包裹的现象。由于这部分中矿的钛铁矿不但粒度较细，且与脉石矿物镶嵌呈连生体，造成矿粒之间密度接近而难于分选。为进一步回收摇床中矿的钛铁矿，提高TiO2回收率，摇床中矿再选必须进行磨矿，使钛铁矿达到基本单体解离，才会产生分选效果。摇床中矿再磨再选试验流程见图4，试验结果见表7。摇床中矿再磨再选试验，获得钛精矿TiO2品位44．18%、TiO2回收率9．57%，TiO2总回收率提高到56．07%。由此可见，中矿再磨再选效果明显，也是提高TiO2回收率的有效措施。
2．7螺旋溜槽-弱磁-摇床联合流程综合条件验证试验螺旋溜槽-弱磁-摇床重选工艺流程条件优化试验，是按螺旋溜槽抛尾、弱磁选钛磁铁矿、摇床选钛铁矿、中矿再磨再选各作业分别进行的。综合条件验证试验流程如图5所示，试验结果见表8。螺旋溜槽-弱磁-摇床重选联合流程综合条件验证试验，获得TiO2品位48．27%、TiO2回收率56．07%的钛精矿和TFe品位54．60%、TFe回收率11．81%的铁精矿。由于综合条件验证试验加大了入选给矿量，操作稳定、波动小，分选效果明显，进而提高了钛铁矿的选矿技术指标。
3结语
1)为避免钛磁铁矿在摇床重选时一同进入重选精矿中，影响钛铁矿精矿TiO2品位，重选钛铁矿前首先弱磁选分离出钛磁铁矿。2)螺旋溜槽-弱磁-摇床重选中矿TiO2品位为24．20%，TiO2分布率12．70%。为提高TiO2回收率，在实际生产中，摇床中矿可返回球磨再磨闭路。3)采用螺旋溜槽-弱磁-摇床重选联合工艺流程，最终获得TFe品位54．6%、回收率11．81%的钛磁铁矿精矿和TiO2品位48．27%、TiO2回收率56．07%的钛精矿。钛精矿符合供生产钛铁合金、钛白粉用的质量标准;铁精矿符合攀西式钒钛磁铁精矿P51质量标准。4)本试验所推荐的螺旋溜槽-弱磁-摇床工艺流程流畅，选矿条件简单，投资少，生产成本低，易于工业化实施，有利于矿山开发。