承德某低品位鐵鈦磷礦綜合回收試驗研究

唐平宇，王 素，田江濤

(1.河北省地礦中心實驗室，河北 保定 071051；2.國土資源部保定礦產資源監督檢測中心，河北 保定 071051)

河北省承德地區擁有豐富的低品位釩鈦磁鐵礦資源，為含磁鐵礦的基性、超基性巖漿巖侵入體，主要分布在寬城、灤平、隆化、雙灤、豐寧、平泉、承德縣等7個縣區，資源儲量超過70億t。低品位鐵礦礦床規模大，易采易選，礦石中伴生有釩、鈦、磷、鈷等組分，資源利用潛力很大，具有重要的綜合利用價值，但由于品位較低，全市共有13家選鈦礦山企業，7家選磷礦山企業，絕大部分礦山企業只選鐵，大量共伴生的鈦、磷等資源只能存放在尾礦庫。為了合理開發利用承德低品位鐵鈦磷礦產資源，提高我國釩、鈦、磷資源的供應保障能力，實現礦產資源可持續利用，我單位對某低品位鐵鈦磷礦進行了詳細的選礦試驗研究，提出了合理的選礦工藝流程，并在部分礦山得到推廣應用。

某低品位鐵鈦磷礦地處承德紅石砬-大廟-娘娘廟基底斷裂帶的西端超基性巖分布區，礦床賦存于輝石角閃石巖體中，地表礦體風化劇烈，礦化帶蝕變強烈，礦石巖性疏軟。礦石中以磁鐵礦為主，其它可回收利用的礦物有鈦鐵礦、磷灰石。

1 礦石性質

試樣多元素分析見表1，鐵、鈦物相分析結果分別見表2、表3。

礦石為變質型鐵鈦磷礦石，結構構造較為簡單，結構為半自形-它形晶粒狀結構、半自形板狀-它形晶粒狀結構、包含結構、交代結構；構造為浸染狀構造或似條帶浸染狀構造。金屬礦物主要為磁鐵礦和鈦鐵礦，其次為褐鐵礦，少見黃鐵礦；非金屬礦物以角閃石、長石和石英為主，黑云母和磷灰石次之。

表1 試樣多元素分析/％

表2 試樣鐵物相分析/％

表3 試樣鈦物相分析/％

磁鐵礦呈半自形-它形晶粒狀，粒度相對較粗，集合體粒度最大可達3.00mm，一般為0.80～0.30mm，和脈石礦物關系密切，粗粒狀磁鐵礦含量較高，分布于石英、角閃石和黑云母等礦物粒間，部分含量較少的細微粒磁鐵礦，包含于角閃石、石英顆粒中；磷灰石呈半自形-它形晶粒狀，粒度相對較細，顆粒圓滑，多呈柱粒狀，粒度一般為0.53～0.08mm，分布于鐵鈦礦物、角閃石、黑云母和石英、長石粒間；鈦鐵礦呈半自形板狀-它形晶粒狀，粒度一般為0.52～0.20mm。鈦鐵礦和磁鐵礦緊密連生，也可包含磷灰石微粒，分布于礦石中各類礦物粒間。

2 選礦工藝流程試驗

2.1 試驗方案的選擇

根據礦石性質特點，首先進行了先磁選鐵后浮磷和先浮磷后磁選鐵及強磁選鈦流程探索性試驗[1-3]，結果表明，礦石中磁鐵礦、鈦鐵礦和磷灰石嵌布粒度較粗，可以在粗磨條件下使礦物達到單體解離；磁鐵礦和磷灰石可選性能良好，常規弱磁選和浮選工藝即可獲得合格的鐵精礦和磷精礦；鈦鐵礦選礦難度較高，需要聯合選礦方能獲得合格的鈦精礦；在工藝流程選擇上，考慮該礦以生產鐵精礦為主，綜合回收磷鈦精礦，采用先磁后浮流程可以減少浮選的處理量，減少藥劑用量及磷精礦中鐵含量，而且磁選鐵精礦中磷硫含量都不超標；鈦鐵礦回收工藝較復雜，浮磷后再進行鈦鐵礦回收。

2.2 磨礦細度試驗

磨礦細度是先磁后浮流程的技術關鍵，合理的磨礦細度既要能滿足鐵精礦質量達到要求，同時盡可能滿足浮磷工藝要求，以避免兩次磨礦帶來的成本增加。因此首先進行了磨礦細度試驗，以確定最佳的磨礦細度。試驗流程見圖1，試驗結果見表4。

圖1 弱磁-浮選磨礦細度試驗流程

表4 磨礦細度試驗結果/％

從磨礦細度試驗結果看出，礦石中鐵磷礦物易選，在粗磨條件下即可取得較好的技術指標，隨著磨礦細度增加，鐵精礦中磷含量逐漸降低，當磨礦細度-200目占44％時，鐵精礦中P2O5含量只有0.15％，繼續增加磨礦細度，鐵精礦中P2O5含量下降不明顯?？紤]實際生產中一段磨礦所能達到的細度，確定磨礦細度以-200目占44％為宜。

2.3 磷浮選流程試驗

弱磁選后的尾礦中主要為硅酸鹽礦物，品位P2O5為2.96％，采用浮選法回收磷灰石。以碳酸鈉作為浮選礦漿pH調整劑、水玻璃作為分散劑和脈石礦物抑制劑，捕收劑選擇可實現常溫下浮選的H907，在條件試驗基礎上，采用一粗一掃二精浮選工藝流程。浮選試驗條件和流程見圖2，試驗結果見表5。

圖2 浮磷試驗流程及條件

表5 磷浮選流程試驗結果/％

結果表明，采用常規浮選藥劑和簡單的浮選流程，磷精礦品位36.41％，回收率達到95.98％(對磁選尾礦)。

2.4 鈦回收流程試驗

對浮磷尾礦進行了詳細的探索試驗，采用單一流程難以獲得理想指標，需要聯合流程才能得到合格的鈦精礦，目前國內外回收鈦鐵礦的聯合流程主要有重選-強磁選、重選-浮選、強磁選-浮選工藝等。此次試驗浮磷尾礦中TiO2含量為6.63％，經過流程探索和比較試驗，確定采用“強磁富集-精礦再磨-強磁精選-浮選鈦”的工藝流程回收鈦鐵礦。試驗條件和流程見圖3，試驗結果見表6。

表6 鈦回收流程試驗結果/％

圖3 鈦回收試驗流程及條件

浮磷尾礦經過強磁粗后可以拋棄約80％的尾礦，得到的鈦粗精礦中仍有部分連生體顆粒，需要再磨處理。經再磨細度條件試驗，當磨礦細度為-200目占52.70％時，鏡下觀察鈦鐵礦基本單體解離，強磁精選后產品含TiO2為31.09％，需用浮選法提高鈦鐵礦品位。鈦浮選在酸性(pH值=5～5.5)條件下，以酸性水玻璃選擇性抑制脈石礦物，羥肟酸鈉為捕收劑，經一次粗選、四次精選、一次掃選流程，獲得品位46.24％的鈦精礦。

2.5 綜合回收試驗結果

根據選鐵、磷和鈦所確定的試驗流程和條件，最終確定的試驗結果見表7。

表7 綜合回收流程試驗結果/％

3 結語

1) 礦石中磁鐵礦和磷灰石粒度較粗，確定一段磨礦細度-200目44％條件下，可同時滿足選鐵、磷的要求，采用先磁后浮流程得到品位66.61％、回收率75.22％的合格的鐵精礦和品位36.41％、回收率94.70％的磷精礦。浮磷尾礦采用強磁選富集-再磨后強磁精選-浮選工藝流程，可得到品位46.24％、回收率60.27％的鈦精礦。

2) 磷浮選使用H907作為捕收劑，可實現常溫下浮選。鈦浮選使用選擇性較好的酸性水玻璃和捕收性能好的羥肟酸鈉，可明顯提高鈦的回收率。

3) 本試驗推薦的工藝流程在選鐵同時回收磷、鈦礦物，技術上簡單可行，易于工業化實施，能給礦山帶來顯著經濟效益，提高資源綜合利用程度，對承德地區超貧鐵礦綜合利用起到了行業示范作用。

[1]朱俊士.中國釩鈦磁鐵礦選礦[M].北京：冶金工業出版社，1996.

[2]李沛倫，張強.寬城鐵礦選礦工藝研究及流程設計[J].現代礦業，2009(11)：95-97.

[3]戴新宇.某浮磷尾礦綜合回收鈦鐵礦試驗研究[J].礦產綜合利用，2008(5)：38-42.