新型捕收剂ZF-02高效环保浮选微细粒级钛铁矿

舒 超，罗惠华，王昌良，邓 伟，黄朝德，张泽强

(1．武汉工程大学资源与土木工程学院，湖北 武汉 430074；2．中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041)

新型捕收剂ZF-02高效环保浮选微细粒级钛铁矿

舒 超1，罗惠华1，王昌良2，邓 伟2，黄朝德1，张泽强1

(1．武汉工程大学资源与土木工程学院，湖北 武汉430074；2．中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都610041)

为了提高攀枝花某选钛厂的选别指标，研发了新型捕收剂ZF-02来处理该微细粒钛铁矿。试验结果表明，对TiO2质量分数为22.85%的原矿，以ZF-02为捕收剂，硫酸作调整剂，草酸作抑制剂，经“一粗一扫三精”的闭路工艺流程选别，获得了TiO2品位48.08%，回收率89.73%的钛精矿。与生产上使用的MOH捕收剂比较，ZF-02不但具有良好的性能价格比优势，而且泡沫现象稳定、来源广泛、无毒无害(不含苄基胂酸)。

捕收剂；环保；钛铁矿；浮选药剂

攀西地区钒钛磁铁矿资源得天独厚，蕴藏着我国93%以上的钛资源，使我国成为世界上钛资源最为丰富的国家之一，因此，该地区钛资源的利用，不仅能促进当地的经济发展，也为钛矿工业发展提供了后备资源[1-3]。长期以来，人们对攀西地区钛铁矿浮选开展了诸如改进浮选药剂、探索新工艺等方面的大量研究工作[4]。但是随着经济和社会的快速发展，人们对钛资源的需求不断增加并且对环境保护的要求也越来越高，因此，寻找一种低成本并且对环境危害较小的药剂具有重要的现实意义[5]。

脂肪酸类捕收剂是用来浮选氧化矿的常用药剂，也是在研究钛铁矿浮选中使用最早的药剂之一[6]，如现在攀钢选钛厂使用的MOH[7]、太和选钛厂使用的R-2[8]等都属于脂肪酸类捕收剂，并且在实际生产过程中这类捕收剂对钛铁矿浮选效果都较好。但是脂肪酸类捕收剂存在成本偏高、对温度较为敏感等缺点，最重要的是这类捕收剂中含有一些对环境有害的物质，如苄基胂酸[9]。鉴于脂肪酸类捕收剂存在的问题，本试验所采用的新型组合捕收剂ZF-02按照一定比例混合不同类型脂肪酸/皂(如棉油皂、氧化石蜡皂、羟肟酸等)和一些表面活性剂(如吐温-80、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚等)。新型捕收剂不仅起泡稳定、原料来源广泛，而且无毒无害(不含苄基胂酸)。试验结果表明，该捕收剂不仅对钛铁矿的浮选性能优越而且成本较低，对于钛铁矿资源的高效清洁利用具有一定的现实意义[10]。

1 试样性质

1.1 试样分析

试验所用试样来自于攀西某钛铁矿厂的弱磁选铁后强磁选钛的磁精矿，矿石中金属矿物主要有钛铁矿及少量的硫化物，如磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿等，非金属矿物主要有斜长石、普通辉石、角闪石、橄榄石、黑云母等。试样多元素分析结果见表1，试样钛物相分析结果见表2。由表1可知，试样中TiO2品位为22.73%。由表2可知，试样品中的钛主要以钛铁矿的形态赋存。

1.2 试样粒度筛析

该试样为浮选给矿，粒度较细。因此，筛析试验从0.15 mm筛孔开始，粒度筛析结果见表3。

表1 试样多元素分析(质量分数)

表2 试样钛物相分析结果

表3 原矿粒度筛析试验结果

从表中结果可以看出，粒级越细，TiO2品位越高，且-0.074 mm的粒级TiO2分布率占77.34%，说明该矿石中钛铁矿的粒度普遍较细，所以在浮选过程中应该特别注意对细粒级钛铁矿的回收利用。

生产现场采用“一粗一扫三精”的工艺流程，精矿TiO2品位控制在47%左右，尾矿TiO2品位控制在6%左右，精矿平均回收率只有80%左右，对细粒级的钛铁矿回收较差。

2 钛铁矿浮选试验

2.1 单因素试验研究

2.1.1 捕收剂粗选用量试验

由于硫酸的来源丰富、价格便宜，因此本次试验选择硫酸作为调整剂。试验中固定硫酸用量为1 000 g/t，浮选时间为5 min，通过改变新型钛铁矿捕收剂ZF-02用量来考察浮选指标。试验流程见图1，试验结果见图2。

图1 ZF-02用量试验流程

从图2中结果可以看出，随着ZF-02用量的增加，精矿回收率不断提高、精矿品位逐渐降低。当ZF-02的用量从1 000 g/t增加到3 500 g/t时，TiO2的回收率从48.08%增加到97%，TiO2的品位从44.87%降低到30.21%。在综合考虑精矿品位、回收率后，本试验粗选捕收剂用量定为2 500 g/t，此时TiO2的回收率为94.57%，品位为30.21%。

2.1.2 硫酸粗选用量试验

在硫酸粗选用量试验中，固定粗选ZF-02用量为2 500 g/t，浮选时间为5 min，通过变更硫酸用量来比较浮选结果，试验流程见图1，试验结果见图3。

从图3可以看出，随着硫酸用量不断增加，精矿回收率逐渐降低、精矿和尾矿中TiO2的品位逐渐提高。当硫酸用量为1 000 g/t时，精矿综合指标最佳，此时TiO2的回收率为94.57%，TiO2品位为30.21%。但是精矿品位偏低，说明浮选过程中的选择性尚待提高，有必要对抑制剂进行研究。为此，在粗选选择用硫酸做调整剂并确定用量定为1 000 g/t基础上，考虑添加一种抑制剂来进一步提高选矿效果。

图2 ZF-02用量试验结果

图3 硫酸用量试验结果

2.1.3 草酸粗选用量试验

钛铁矿浮选除常用硫酸调pH值外，还用水玻璃、草酸、羧甲基纤维素等抑制硅酸盐矿物。通过查找文献，草酸作为抑制剂效果较好，因此本试验选择草酸作为抑制剂。在确定抑制剂草酸用量的试验中，固定粗选硫酸用量为1 000 g/t，ZF-02用量为2 500 g/t，浮选时间为5 min，通过改变草酸用量来比较浮选效果，试验结果见图4。

从图4可以看出，添加抑制剂草酸，提高了分选效率，有利于浮选过程。随着草酸用量的增加，精矿TiO2品位逐渐升高，而TiO2回收率先升高后降低。在综合考虑精矿品位、回收率后，本试验粗选抑制剂草酸用量定为1 000 g/t，此时TiO2的回收率为94.70%，品位为37.44%。

2.2 开路试验

在最优浮选条件试验基础上，对矿样进行了浮选开路试验，试验流程图见图5，试验结果见表4。由表4可知，以ZF-02为捕收剂获得了TiO2品位为47.27%，回收率为62.43%的钛精矿。

图4 草酸用量试验结果

图5 开路试验流程

2.3 闭路试验

在开路试验的基础上，对药剂制度进行了适当的调整并且增加了一次扫选，进行了“一粗一扫三精”的闭路试验，试验流程见图6，试验结果见表5。

表4 开路试验结果

图6 闭路试验流程

产品名称产率/%TiO2品位/%TiO2回收率/%精矿42.6448.0889.73尾矿57.364.0910.27合计100.0022.85100.00

从表中可得，闭路的精矿TiO2品位达到了48.08%，回收率高达89.73%。而生产现场同样是“一粗一扫三精”的工艺流程，精矿TiO2品位控制在47%左右，尾矿TiO2品位控制在6%左右，精矿平均回收率只有80%左右。与其相比，选矿指标更加优异。

2.4 浮选药剂对比

2.4.1 药剂性能对比

为了体现新型捕收剂ZF-02在浮选性能上的优越性，比较了新型捕收剂ZF-02与常用钛铁矿捕收剂MOH的浮选性能。在条件试验得出的适宜工艺条件下，即使用新型捕收剂ZF-02时，浮选药剂用量如图6所示；使用现场捕收剂MOH时，粗选硫酸用量为1 500 g/t、草酸用量为800 g/t、捕收剂MOH用量为2 500 g/t，精一草酸用量为400 g/t，精二草酸用量为200 g/t，精三草酸用量为200 g/t，扫选捕收剂MOH用量为450 g/t，两组捕收剂都经过“一粗一扫三精”的工艺条件进行了闭路试验，试验结果见图7。

从图中可以看出，采用捕收剂ZF-02的浮选指标为精矿TiO2品位为48.08%、尾矿TiO2品位为4.09%、回收率为89.73%。与常用的钛铁矿捕收剂MOH相比，精矿品位提高了0.76%，尾矿降低了1.18%，回收率提高了5.12%。新型钛铁矿捕收剂ZF-02对应的浮选指标无论是精矿的品位、尾矿的品位还是回收率都优于现场的药剂MOH，因此可以得出ZF-02在性能上优于MOH的结论。

2.4.2 药剂费用对比

使用新型捕收剂ZF-02时，总药剂用量为硫酸1 000 g/t、草酸1 950 g/t、捕收剂ZF-02 2 950 g/t；使用现场捕收剂MOH时，总药剂用量为硫酸1 500 g/t，草酸1 600 g/t，捕收剂MOH 2 950 g/t。两种捕收剂浮选该微细粒钛铁矿折合每生产1 t精矿使用药剂用量对比见表6，药剂费用对比见表7。

图7 药剂对比性能试验结果

对比项目药剂名称药剂用量/(kg/t精矿)硫酸3.7MOH浮选草酸3.9MOH6.9硫酸2.3ZF-02浮选草酸4.6ZF-026.9

对比可知，使用的新型捕收剂ZF-02价格要比MOH便宜，合计每吨精矿的药剂成本要比现场降低20%左右，且ZF-02不含苄基胂酸，无毒无害，对环境危害较小。

3 产品水质分析

对用新型捕收剂ZF-02浮选的精矿水和尾矿水进行检测，重金属离子如汞、镉、铬、铅等都符合工业废水排放量的标准(表8)，并且剧毒性物质总砷含量小于0.01，只有pH值偏低，因此该新型捕收剂ZF-02是一种环保型捕收剂。

表7 药剂费用对比

表8 不同产品水质分析结果

4 结 论

1)试样性质分析表明，试样中具有工业意义的矿物主要是钛铁矿，其他少量含钛矿物有钛磁铁矿和斜长石、普通辉石等硅酸盐矿物。试样中有用矿物粒度分布较细，TiO2的分布较为分散，属难分选的微细粒级钛铁矿。

2)针对TiO2品位22.85%的原矿，采用研发的新型钛铁矿捕收剂ZF-02，经“一粗一扫三精”的浮选闭路试验，可得到精矿TiO2品位48.08%、回收率89.73%的钛精矿，尾矿TiO2品位4.09%。与常用的钛铁矿捕收剂MOH相比，本次试验研究取得的技术指标更为优异。

3)ZF-02是一种复配型药剂，不仅结合了几种药剂来源广泛、起泡稳定等优点，也具备了无毒无害(不含苄基胂酸)的优势。同时，与常用的钛铁矿捕收剂相比，费用可降低20%左右，有较好的应用前景。

[1] 戴新宇.F968捕收剂富集攀枝花细粒及钛铁矿的试验研究[J].金属矿山，2000(11)：40-43.

[2] 王洪彬，张红先.MOH捕收剂浮选攀枝花微细粒级钛铁矿实验研究[J].矿冶工程，2007，27(5)：27-30.

[3] 傅文章，张渊，洪秉信，等.浮选攀枝花选矿尾矿中钛铁矿的试验研究[J].金属矿山，1996(6)：29-32.

[4] 谢建国，陈让怀，曾维龙.新型捕收剂RST浮选微细粒级钛铁矿[J].有色金属，2002，54(1)：554-560.

[5] 危流永，罗海燕，刘子帅，等.钛铁矿浮选研究现状及发展[J].现代矿业，2014，28(3)：20-24.

[6] 魏民.TAO系列捕收剂选别攀枝花钛铁矿的研究[J].广东有色金属学报，2006(2)：80-83.

[7] 朱建光，陈树民，姚晓海，等.用新型捕收剂MOH浮选微细粒钛铁矿[J].有色金属：选矿部分，2007(6)：42-45.

[8] 袁国红，余德文.R-2捕收剂选别攀枝花微细粒级钛铁矿试验研究[J].金属矿山，2001(9)：37-39.

[9] 刘星，谢建国，黄光耀.阳离子捕收剂浮选钛铁矿试验研究[J].矿冶工程，2013，33(5)：79-81.

[10] 易运来，魏茜，刘忠荣.国外某复杂钛铁矿的选矿试验研究[J].矿冶工程，2014，34(1)：41-43.

HighefficientenvironmentalprotectionflotationofthefineilmenitewithZF-02

SHU Chao1，LUO Huihua1，WANG Changliang2，DENG Wei2，HUANG Chaode1，ZHANG Zeqiang1

(1.School of Resources and Civil Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China；2.Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sicences，Chengdu 610041，China)

In order to improve the sorting index of a titanium plant in Panzhihua，a new collector ZF-02 was developed to deal with the fine ilmenite.A closed-circuit flow sheet comprising one roughing，one scavenging and three stages of cleaning，with using ZF-02 as a collector，sulfuric acid as pH value regulator and oxalic acid as a depressant，was adopted to deal with the mass fraction 22.85% of ilmente ore，resulting in an ilmenite concentrate with grade of 48.08% TiO2and recovery of 89.73%.Compared with MOH in production，ZF-02 not only has the advantages of good performance and price ratio，but also stable foam，a wide range of sources，non-toxic harmless (does not contain benzyl arsonic acid).

collector；environmental protection；ilmenite；flotation reagent

TD923.13

A

1004-4051(2017)10-0131-05

2017-05-26责任编辑赵奎涛

舒超(1993-)，男，湖北武穴人，硕士研究生，主要研究方向为浮选组合捕收剂。