北方某低品位铁磷矿综合回收选矿试验

丁晓姜,吴艳妮

(中化地质矿山总局地质研究院,河北 涿州 072754)

0 引 言

我国北方拥有大量的低品位铁磷矿床,资源较丰富,主要集中在河北、辽宁、内蒙古,吉林、新疆、山东、山西等省.近40多年来,累计探明远景资源量27亿吨,占全国总储量的12%[1].大部分铁磷矿属磁铁矿(含钛磁铁矿)—磷灰(块)岩型矿石.该类型矿石大多数为低品位磁铁矿、低品位钛铁矿与低品位磷矿共生.由于北方铁磷矿含磷、钛品位低,虽易选,但富集比大,成本高,加之近年来,铁矿价格较高,区域内铁的生产成本低,生产规模小,在短期利益的驱动下,已建成并投入生产的选矿厂多数以磁选工艺回收其中的磁铁矿,而将含磷、钛(钛铁)等有用矿物的磁选尾矿作为最终尾矿丢弃,资源浪费现象严重.尾矿中主要金属矿物组成为赤铁钛铁矿、磁铁矿、少量的黄铁矿、磁黄铁矿、钛铁矿、钛磁铁矿.主要非金属矿物为普通角闪石、中-奥长石、磷灰石、黑云母.少量的石英、紫苏辉石.

由于北方可利用的高品位磷矿资源很少,平均矿石品位世界最低(世界磷矿总体品位在5%～40%之间),生产磷精矿的企业极少,北方磷肥企业和农资市场磷的缺口极大,需要大量买进磷矿石和磷肥,形成了南磷北运的特有中国国情,极易受运力、运价等的影响.

我国钛铁矿砂矿资源有限,国内钛铁矿的供应量远远满足不了钛白工业发展的需要量,预计到2010年左右,能投入运行的(含原有钛白装置)约有产量150万t/a,耗用钛矿(按含TiO250%收率80%计)将达375万t/a,国内现有的钛矿产量只有120万t/a,尚需解决255万t/a钛矿的来源[2].

从我国矿产资源可持续发展战略出发,为提高资源利用率、减轻南磷北运的运输压力,增加钛铁矿精矿的生产能力,必须重视和加强北方低品位铁磷矿中磷、钛的综合利用研究.

本文既是对北方某低品位铁磷矿综合回收铁、磷、钛的选矿试验研究.

1 矿石性质

矿石中铁-磷-钛矿产资源主要赋存于片麻岩以及角闪石岩内.有用矿物为磷灰石、磁铁矿、钛铁矿;脉石矿物以角闪石、斜长石为主,其次是正长石、辉石、黑云母,含少量的石英、方解石、绿泥石、褐铁矿,微量矿物有金红石、石榴子石.

矿石结构为半自形及他形晶粒状结构、海绵陨铁结构;矿石构造为浸染状和斑杂状构造.

矿石自然类型有片麻岩型、角闪石岩型两种,以片麻岩型为主;工业类型为磷铁矿石.

原矿主要化学成分分析结果如表1所示.

表1 原矿化学分析结果

由原矿化学分析结果可知,该矿中有用矿物(铁、磷、钛)含量均极低,仅回收单一有用矿物矿山企业经济效益较差,且不符合国家循环经济政策.根据该矿矿石性质及有用矿物赋存状态,可以采用浮选回收磷矿物,磁选回收铁矿物,重、磁选回收钛矿物.从技术上看简单可行,可以给矿山企业带来显著的经济效益,并且符合国家相关政策.

2 试验内容

矿石中有用矿物主要是磁铁矿、磷灰石、钛铁矿,而脉石矿物主要是硅酸岩矿石,因此采用湿式磁选法回收铁矿物.对低品位磷灰石矿物采用浮选法进行回收,以碳酸钠为调整剂,水玻璃为抑制剂,混合脂肪酸皂为捕收剂.而矿石中钛铁矿的比重与主要脉石矿物的比重差异较大,并且具有一定的弱磁性,因此考虑采用重选、强磁选或重选—强磁选的联合流程来回收钛铁矿物,本试验亦进行了可选性研究.

2.1 流程试验

对湿式弱磁选及浮选流程,在大量流程探索及调优试验后,进行了先浮后磁工艺及先磁后浮工艺的闭路流程试验.磁选流程为一粗二精三段磁选,浮选流程为一粗一扫二精、中矿顺序返回.试验流程如图1和图2所示,试验结果见表2和表3.

图1 先浮后磁工艺闭路试验流程

图2 先磁后浮工艺闭路试验流程

表2 先浮后磁工艺闭路试验结果

表3 先磁后浮工艺闭路试验结果

2.2 钛铁矿回收试验

选磷选铁尾矿中含有TiO24%左右,虽未有效富集,为了综合回收钛铁矿物,仍进行了钛铁矿综合回收可选性选矿试验研究.根据矿石性质,由于目标矿物与脉石矿物的比重差异较大,探索了重力选矿的可行性,并对所得重选精矿进行强磁选以提高最终钛铁精矿的品位.经过试验,发现溜槽—摇床—强磁选的联合流程,可获得较好的选矿工艺指标.试验流程如图3所示,试验结果见表4.

图3 钛铁矿选矿试验流程

表4 钛铁矿选矿试验结果

将钛铁精矿1及钛铁精矿2合并作为钛铁精矿,总产率为4.00%,计算品位TiO244.49%,TiO2总回收率为44.50%.

全流程数质量流程如图4所示.

图4 全流程数质量流程图

3 结 语

a. 试验矿样中有用矿物质量分数分别为TFe 12.11%(磁性铁2.99%)、P2O52.94%、TiO24.00%,均属于低品位矿石.本试验对其综合回收进行了可行性研究,为今后矿山生产、提高其综合经济效益提供了依据.且综合回收符合国家可持续发展相关政策,矿山企业可得到相关部门的鼓励和扶持,并可享受税收优惠政策[3].

b. 对试验矿样采用湿式弱磁选回收磁铁矿物,浮选法回收磷矿物,溜槽—摇床—强磁选联合流程回收钛铁矿物.通过试验,是否先磁选对浮选过程及指标几乎没有影响,且原矿磁性铁含量较低,铁精矿产率较小,先磁后浮对减少浮选处理矿量没有太大意义,另外若实现工业生产,考虑现场设备配置的简易性及浮选的稳定性,推荐先浮选后磁选流程.

c. 试验取得了较好的选矿技术指标:铁精矿TFe质量分数66.12%、回收率TFe 23.20%(磁性铁回收率93.98%),磷精矿P2O5质量分数38.65%、回收率96.23%,钛铁精矿TiO2质量分数44.62%、回收率44.62%.

d. 本试验中磁选、重选均不会对环境造成污染;实现常温浮选,浮选所选用的药剂均为常规药剂,尤其捕收剂生物降解性能好,不会对环境造成影响,尾矿水可以循环利用.

e. 试验总尾矿中TFe质量分数仍有8%以上,说明尾矿中还含有较多弱磁性或无磁性的含铁矿物,需要采用其他选矿方法才能将其回收利用,这是进一步试验需要解决的难题.

参考文献:

[1]吴辑.北方低品位磷铁矿资源[J].河北地质,2006(1):27-27.

[2]魏祥松,吴艳妮.北方铁矿山尾矿中磷、钛的综合回收及矿山综合评价指数的研究[R].涿州:中化地质矿山总局地质研究院,2009.

[3]国家发展改革委,科技部,工业和信息化部,等.中国资源综合利用技术政策大纲,2010年第14号[EB/OL].http://www.gov.cn/zwgk/2010-07/23/content-1662138.htm.2010-07-23.