从尾矿中回收钛铁矿的试验研究①

刘能云，陈 超，张裕书，张少翔

（中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都610041）

四川攀枝花地区是我国最大的钒钛磁铁矿基地［1］。目前钒钛磁铁矿选矿主要采用磁-浮联合工艺，由于受限于技术装备，在强磁预富集作业和浮选分离作业中，部分钛铁矿不可避免地进入尾矿库损失［2］。目前攀枝花地区钒钛磁铁矿开发利用产生的尾矿中还含有相当部分钛铁矿，综合回收利用这部分钛铁矿，对充分利用我国钛资源、提高我国钛资源保有储量具有重要意义。

1 试样性质

试样为攀枝花地区某选矿厂尾矿（以下简称原矿）。原矿化学多元素分析结果见表1，物相分析结果见表2。原矿TFe 含量10.38%，TiO2含量10.28%；钛主要赋存于钛铁矿中，钛铁矿是选矿回收钛的主要目的矿物。

表1 原矿化学成分分析结果(质量分数)/%

表2 原矿钛物相分析结果

2 选矿试验及结果

根据试验性质，拟采用磁-浮联合工艺回收铁和钛。试验原则工艺流程见图1。

图1 尾矿库尾矿磁选-浮选试验原则流程

2.1 磁选试验

2.1.1 弱磁选铁试验

按照图1 所示流程，进行了弱磁选铁磁场强度条件试验，结果见图2。由图2 可以看出，随着弱磁选磁场强度增加，铁精矿TFe 品位先上升后下降，铁回收率则在小范围内波动。综合考虑，弱磁选铁磁场强度以0.14 T 为宜。

图2 弱磁选铁试验结果

2.1.2 强磁预富集钛试验

按照图1 所示流程，进行了强磁粗选磁场强度条件试验，结果见图3。从图3 可以看出，随着强磁粗选磁场强度增加，TiO2品位呈持续下降趋势，回收率持续上升。综合考虑，强磁粗选磁场强度选择1.0 T 为宜。

图3 强磁粗选试验结果

由于强磁粗精矿品位较低，因此增加一次精选，精选磁场强度为0.8 T 时，可获得TiO2品位15.63%、回收率79.69%的强磁钛粗精矿，作为钛铁矿浮选原料。

2.2 浮选试验

2.2.1 磨矿细度试验

按照图1 所示流程，在抑制剂硫酸用量4 kg／t、捕收剂EMTF 用量4 kg／t 条件下，进行了强磁钛粗精矿浮选磨矿细度条件试验，结果见图4。由图4 可知，随着磨矿细度从－0.074 mm 粒级占65%左右开始增加，钛精矿TiO2品位先降后升，但变化不大，回收率缓慢增加后又下降，当－0.074 mm 粒级含量超过82%后，回收率下降幅度较大，因此确定磨矿细度以－0.074 mm 粒级占73%左右为宜。

图4 强磁钛粗精矿浮选磨矿细度试验结果

2.2.2 捕收剂种类及用量试验

仅使用抑制剂硫酸，用量为4 kg／t 时，进行了捕收剂种类对比试验，捕收剂用量均为4 kg／t，试验结果见表3。

表3 捕收剂种类试验结果

从表3 可以看出，EMTF 对该尾矿具有较好的捕收效果，MOS［3］、MOH［4］和羟肟酸都是钛铁矿的高效捕收剂，但对该尾矿捕收效果不太好。

EMTF 捕收剂为3 组分有机物反应合成，分子结构中含有—COOH、—CSOH、酚羟基及N 原子，相邻的—COOH 和—CSOH 与钛铁矿表面金属离子形成多元螯合环，同时—CSOH 结构中S 羰基中的孤对电子也与钛铁矿表面亚铁离子键合［5］。常规捕收剂对钛铁矿回收效果不好的原因主要是由于试验所用试样为尾矿库中尾矿，其中的钛铁矿矿物为前期选矿未能有效回收的钛铁矿，加之长时间堆存和前期浮选残留药剂对尾矿中钛铁矿可浮性有一定影响，浮选前还需根据实际情况经过脱药处理工序［6］。

确定以EMTF 为浮选捕收剂的基础上，进行了EMTF 用量试验，结果如图5 所示。从图5 可以看出，捕收剂EMTF 用量增加，浮选钛精矿TiO2品位逐渐降低，回收率呈上升趋势；当EMTF 用量超过4 kg／t 后，粗精矿TiO2品位和回收率都趋于稳定。综合考虑，粗选EMTF 用量以4 kg／t 为宜，此时粗精矿TiO2品位为27.87%，回收率为85.64%。

图5 粗选EMTF 用量试验结果

2.2.3 粗选抑制剂种类及用量试验

水玻璃、草酸、氟硅酸钠及水玻璃与草酸的组合物都是钛铁矿浮选常用的抑制剂［7－9］。固定粗选EMTF用量4 kg／t，进行了粗选抑制剂种类筛选试验，结果见表4。表4 结果表明，水玻璃、草酸、氟硅酸钠及水玻璃与草酸组合抑制剂对钛铁矿的上浮都有一定的抑制作用，不同抑制剂对钛铁矿上浮抑制作用强弱程度顺序为：草酸＋水玻璃＞水玻璃＞草酸＞氟硅酸钠＞H2SO4＞EMY，这与目前实际生产多为单独使用硫酸作为抑制剂结论是一致的［2］。抑制剂EMY 比单用硫酸效果要好。EMY 为大分子烯基芳香族磺酸盐聚合物，磺酸根与脉石矿物表面的Ca2＋、Mg2＋作用后在脉石矿物表面形成带负电荷的致密水化膜，通过静电斥力作用防止酸性矿浆中矿物颗粒因捕收剂而凝聚形成较大粒径聚团，减少了浮选矿浆体系的杂凝现象，防止较大聚团中包裹夹杂的微细粒级钛铁矿随聚团下沉，有利于细粒级钛铁矿的回收，同时也有利于精选作业消除脉石矿物与钛铁矿的相互杂凝，提高钛铁矿和脉石矿物浮选分离的选择性。

表4 粗选抑制剂种类试验结果

进行了粗选抑制剂EMY 用量试验，结果见图6。从图6 可见，EMY 用量增加，粗精矿TiO2品位逐渐增加，回收率逐渐下降；EMY 用量增加到200 g／t 后，继续增加用量意义不大，因此确定粗选EMY 用量以200 g／t为宜，此时粗精矿TiO2品位为27.13%，TiO2回收率为88.17%。

图6 粗选抑制剂EMY 用量试验结果

2.2.4 浮选闭路试验

在开路综合条件试验基础上进行了浮选闭路试验，结果见表5，闭路流程见图7。经一次粗选、一次扫选，四次精选，中矿循序返回，最终获得了TiO2品位45.97%、对强磁钛粗精矿回收率76.32%的钛精矿。

表5 强磁钛粗精矿浮选闭路试验结果

图7 尾矿库尾矿磁选-浮选闭路试验流程

3 结 论

攀西某钛铁矿选矿厂尾矿库尾矿TiO2和TFe 品位分别为10.28%和10.38%，采用弱磁选钛-强磁预富集钛-浮选选钛工艺回收铁和钛，弱磁选铁可获得TFe品位57.50%、回收率22.19%的铁精矿，弱磁选尾矿通过强磁选预富集得到TiO2品位15.63%、回收率79.69%的强磁钛粗精矿；采用捕收剂EMTF 和脉石抑制剂EMY，强磁钛粗精矿经一次粗选、一次扫选、四次精选浮选闭路试验，可获得TiO2品位45.97%、对强磁钛粗精矿回收率76.32%、对尾矿库尾矿回收率60.82%的钛精矿。