从河北某铁尾矿中回收钛铁矿试验研究

李淮湘，牛福生，2，周闪闪，吴 根

(1.河北理工大学 资源与环境学院，河北 唐山，063009；2.河北省矿业开发与安全技术实验室，河北 唐山，063009；3. 科技部基础研究管理中心，北京 100862)

我国虽是钛矿资源最丰富的国家之一，但90%以上是共生岩矿，品位低，成分复杂，开采困难。同时，由于经营分散，机械化程度不高，产品质量不稳定，造成钛矿资源浪费严重。目前，我国钛白粉生产每年需钛铁矿180万t，国内年产钛铁矿100万t，需求缺口要从澳大利亚、加拿大、越南等地进口。有关专家预计，2010年我国钛白粉行业需要钛铁矿约300万t，国内钛矿只能提供110万t，其他部分依赖进口，导致钛白粉生产企业面临钛铁矿供应不足的局面。因此，钛铁矿的大力开发与利用，有着重要的意义。

本次试验的尾矿来至河北某选厂的铁尾矿，该选厂年处理铁矿石50万t，产生铁尾矿40万t，该铁尾矿中含有品位为4.82%TiO2，以往将该铁尾矿直接抛弃。现受该公司委托，特对该铁尾矿中钛铁矿的回收进行试验，试验结果表明，采用“磨矿-螺旋溜槽-弱磁-强磁-磨矿-反浮选”，可以选出品位为46.33%的合格钛精矿。

1 尾矿性质

矿样工艺学分析表明，该铁尾矿中金属矿物主要有钛铁矿、磁铁矿和黄铁矿少量黄铜矿；非金属矿物主要是钛辉石、石英和角闪石等。该尾矿的多元素化学分析见表1。因钛铁矿(FeTiO3)中TiO2与Fe的比例是1.43∶1，故全铁中有3.37%为钛铁矿中的铁，其余6.81%的铁分布在其他含铁矿物中。由表1可以看出，尾矿中值得回收的成分为二氧化钛。

表1 原矿多元素分析结果 (%)

取-2mm代表性原矿试样0.2kg，用标准套筛进行干式振动筛分，对各粒度级别产物分别进行称重并取样化验，结果见表2。由表2可知：粗、细粒级的钛品位都比较低，钛主要分布于-0.5～+0.074mm粒级范围内，其金属分布率占钛量71.77%。由此获得启示：可以将+0.5mm粗粒级筛除，这样可以减少40%的尾矿处理量。

2 探索试验研究

根据钛铁矿的性质：具有弱磁性、比重较大为4.0～4.5，以及表面可浮性与其他矿物不同等，可采用强磁、重选或浮选进行回收。其中，重选或强磁可以实现钛铁矿与脉石的分离；弱磁选可以从钛铁矿中选出杂质磁性铁；浮选或强磁选可以从钛铁矿中除去黄铁矿及脉石。 为寻求适宜的选矿工艺和技术参数，进行了系列流程和条件试验。

表2 原矿筛析试验结果

(1)磨矿-摇床试验

取代表性试样，先用40目标准筛进行筛分，+40目粗粒用XMB240×300湿式棒磨机磨矿8min，磨矿产物与-40目合并，再用500×1100刻槽摇床进行重选，试验结果见表3。由表3可知：重选效果显著，精矿品位达33.50%，回收率43.11%，而产率只有14.92%，可以抛弃绝大部分尾矿。

表3 磨矿-摇床试验结果

(2)磨矿-强磁选-摇床试验

采用磨矿-强磁选-摇床流程，磨矿至-200目50%，先经过两段强磁选(磁场强度12500Oe)抛弃尾矿，强磁精矿再磨矿至-200目70%，然后用摇床选别，试验结果见表4。摇床精矿产率为4.02%，品位为33.38%。显微镜下观察，该精矿中的杂质矿物除脉石外，尚有较多的黄铁矿及磁铁矿，脉石可以通过摇床精选除去，但黄铁矿必须用强磁选或浮选除掉，而磁铁矿则需经过弱磁选选出。

(3)磨矿-分级-粗粒级重选、细粒级强磁选试验

采用用磨矿-分级-粗粒级重选、细粒级强磁选流程进行试验，原矿磨矿至-200目50%后，将其进行水力分级，粗粒级用螺旋溜槽进行重选，细粒级进行强磁选，目的是为了减少细粒级钛铁矿在重选过程中的流失。同时强磁机只处理细粒级。试验结果列于表5，可以看出：细粒级中钛的含量较少，强磁中矿和尾矿都可以算合格尾矿，强磁精矿品位低，还应降低磁场强度，以提高强磁精矿的品位；螺旋溜槽选别效果较好，只是尾矿品位稍高些。

表4 磨矿-强磁选-摇床流程试验结果

表5 磨矿-分级-粗粒级重选、细粒级强磁选流程试验结果

(4)磨矿-螺旋溜槽-再磨矿-分级-粗粒级重选、细粒级强磁选流程试验

采用磨矿-螺旋溜槽-再磨矿-分级-粗粒级重选、细粒级强磁选试验流程。原矿磨矿至-200目50%，接着用螺旋溜槽进行重选，将螺旋溜槽精矿再磨-200目50%(注：此精矿比入选原矿粒度粗，故再磨后细度与入选相同)后用水力分级，粗粒级用摇床进行重选，细粒级及摇床的泥合起来，然后进行强磁选。试验的目的是用摇床得精矿，用强磁回收细粒级的钛矿物。试验结果见表6，可以看出：摇床精矿品位仍不合格，显微镜下观察，其主要杂质为黄铁矿，其次为磁铁矿，需进一步选别。

(5)磨矿-螺旋溜槽-磨矿-弱磁选-强磁选流程试验

由上述试验可以看出：强磁抛尾不如螺旋溜槽抛尾，而单靠重选又不能从钛铁矿中排出密度大的磁铁矿和黄铁矿，故采用磨矿-螺旋溜槽-磨矿-弱磁选-强磁选流程先选出强磁精矿，然后再对矿做进一步的选别。试验过程是原矿磨矿至-200目70%，然后进行弱磁选，最后进行强磁选(磁场强度12 500 Oe)，试验结果见表7。

表6 磨矿-螺旋溜槽-再磨矿-分级-粗粒级重选、细粒级强磁选试验结果

(6)浮选流程及条件试验

以磨矿-螺旋溜槽-磨矿-弱磁选-强磁选流程试验所得精矿(TiO216.85%)品位为给矿，采用如图1所示的流程进行正浮选试验。由于给矿含有黄铁矿和矿泥，故先行将他们浮出。然后经一次粗选、四次精选，获得品位为46.33%的钛精矿。试验结果见表8。浮选试验表明：浮选条件必须严格控制，尤其是硫酸的加入量。加入量不足，精矿品位低，过量则回收率低。粗、扫选时，加入氟硅酸钠做脉石抑制剂，可明显提高选择性。

表7 磨矿-螺旋溜槽-磨矿-弱磁选-强磁选流程试验结果

图1 浮选试验流程图

表8 浮选试验结果

3 经济效益分析

本次试验取样的选厂，年处理原矿量50万t，产生尾矿40万t，根据本试验提出的工艺流程，每年可产品位46.33%二氧化钛精粉：400000t×3.05%=1.22万t，按市场价750元/t计，每年二氧化钛的总产值为1.22万t×750元/t=915万元，

具有很高的回收价值。

4 结语

(1)该尾矿含钛4.82%，通过重选-磁选-浮选的综合流程，可以选出品位为46.33%、产率为3.05%、回收率为28.35%的合格钛精矿。

(2)该尾矿粒度较粗，-0.074mm粒级含量约10%，+0.5mm粗粒级占40%左右，而且钛品位明显偏低，约为2.8%。如果先将该铁尾矿用0.5mm的筛子筛除粗粒级，只处理-0.5mm粒级，这样可以减少处理量约40%。

(3)选别工艺中，粗选可采用强磁，也可采用重选。采用强磁时，其磁场强度以0.6～0.9为宜，高时，钛辉石会进入磁性产物，低时，则钛铁矿进入尾矿，降低回收率。为避免强磁设备规格大，价格高使选矿投资增大，可采用价格便宜的螺旋溜槽做粗选设备。

(4)在选钛流程中，弱磁选是除去钛矿物中磁铁矿的最有效方法，而除去其中的黄铁矿，可以采用浮选。磁铁矿和黄铁矿必须除尽，否则对钛精矿品位影响较大。

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