埃及某海滨砂矿选矿试验研究_彭少伟.pdf

埃及某海滨砂矿选矿试验研究*彭少伟1,2 王 前1,2 王兆连1,2 刘风亮1,2 卢 昊1,2王世华1,2 窦海涛1,2 魏守江1,2 李永昊1,2(1山东华特磁电科技股份有限公司 山东 潍坊 2 6 2 6 0 0)(2山东省级磁力应用技术装备重点实验室 山东 潍坊 2 6 2 6 0 0)摘 要 为开发利用埃及某海滨砂矿中的磁铁矿、钛铁矿、锆英石等有价资源,采用了分级重选弱磁中磁强磁中矿再磨再选等联合选矿工艺流程。在原矿含T F e、T i O2、Z r O2品位分别为1 2.1 8%、1 7.8 1%、2 1.3 4%时,分别获得T F e品位为6 0.5 3%,回收率为1 8.8 0%的铁精矿产品和T i O2品位为5 2.6 8%,回收率为8 8.3 2%的钛铁矿精矿产品,同时获得Z r O2品位为6 5.5 8%、回收率为9 1.0 5%的锆英石精矿产品。其研究成果为此种类型海滨砂矿资源的开发利用提供了数据支撑及技术支持。关键词 海滨砂矿 钛铁矿 锆英石 立环高梯度磁选机中图分类号:T D 9 5 1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 2-2 8 7 2(2 0 2 3)0 2-0 0 3 2-0 6 随着陆地矿石资源的日益减少,人们越来越重视海底资源的开发与利用,特别是近年来针对海滨砂矿的开发,越来越受到各个国家的重视。海滨砂矿是指在海滨地带的河流、波浪、潮汐和海流作用下,使砂质沉积物中的重要矿物碎屑富集而形成的矿床1。它既包括现处在海滨地带的砂矿,也包括在地质时期形成的海滨因海面上升或海岸下降而处在海面以下的砂矿2。钛铁矿和金红石是冶炼金属钛、制造钛白粉及电焊条、焊药等的重要原料;锆英石主要用于耐火材料、陶瓷、玻璃、铸造行业。埃及海滨砂矿矿床中的钛铁矿与锆英石资源储量较大。笔者以埃及某海滨砂矿为研究对象,进行选矿工艺试验研究,采用分级重选弱磁中磁强磁中矿再磨再选等联合选矿工艺流程,使含铁、钛、锆等矿物得到了有效的分选。1 原矿性质1.1 化学成分分析试验用样为埃及某海滨砂矿,其化学多元素分析结果见表1。表1 原矿化学多元素分析结果(质量%)T i O2T F eMF eZ r O2R E OS i O2A l2O3M g O1 8.4 91 2.1 82.5 62 1.6 70.1 33 7.8 44.0 50.1 3N a2OK2OC a OSPV2O5S nM n0.5 01.6 70.2 60.1 20.0 70.0 60.0 20.0 2 从表1分析可知,砂矿中有价金属主要为钛和少量磁性铁;有价非金属主要为锆,其中R E O、S n、V2O5等含 量 较 低;脉 石 矿 物 主 要 由S i O2、A l2O3、M g O、N a2O、K2O、C a O组成,有害元素S、P的含量较低。总体而言,该矿属于低硫、磷,高硅、铁、钛、锆的海滨砂矿,具有较高的选矿价值。1.2 矿物组成及物相分析海滨砂矿矿物组成相对较为简单,主要金属矿物为钛铁矿、金红石、钛磁铁矿,还有少量的榍石、钙钛矿、独居石、赤铁矿、褐铁矿等。主要非金属矿物为石英、锆英石、长石、辉石、角闪石、绿帘石、石榴石等。原矿钛矿物相分析结果如表2所示。23 陶陶 瓷瓷 CC ee rr aa mm ii cc ss (陶瓷研究)2 0 2 3年0 2月*作者简介:彭少伟(1 9 6 9-),高级工程师;主要从事矿物加工及资源综合利用技术研究。DOI:10.19397/ki.ceramics.2023.02.047表2 原矿钛矿物相分析结果钛铁矿金红石钛磁铁矿榍石钙钛矿总钛含量(%)1 6.4 10.6 70.5 80.4 30.2 81 8.3 7分布率(%)8 9.3 33.6 53.1 62.3 41.5 21 0 0.0 0 从表2钛物相分析可知,含钛矿物主要以钛铁矿为主,含量为1 6.4 1%,其次为金红石,其含量较低为0.6 7%。钛铁矿具有弱磁性,纯的金红石无磁性,金红石常混入铁、钽、铌、铬等氧化物而具有弱磁性,两种含钛矿物的分布率合计为9 2.9 8%。这是砂矿中选矿富集钛矿物时T i O2的最大理论回收率,其他含钛矿物存在含量低、无磁性、细粒包裹、类质同象等问题,无法有效综合回收。1.3 原矿粒度分析笔者对试验原矿进行了粒度分析,结果见表3。表3 原矿粒度分析结果粒级(mm)产率(%)品位(%)T i O2Z r O2分布率(%)T i O2Z r O2+1.02.7 10.8 70.6 80.1 10.0 9-1.0+0.5 44.9 31.2 61.9 50.3 30.4 6-0.5 4+0.1 59.6 82.6 52.8 11.4 11.2 6-0.1 5+0.0 7 42 9.7 31 7.2 31 7.7 32 8.3 02 4.5 4-0.0 7 45 2.9 52 4.2 42 9.8 86 9.8 57 3.6 5原矿1 0 0.0 01 8.4 12 1.4 81 0 0.0 01 0 0.0 0 从表3可以看出,T i O2和Z r O2在粗粒级中含量较低,在细粒级中含量较高。其中+0.5 4mm粗粒中钛和锆的含量远低于原矿,大部分呈连生体、包裹体赋存;-0.5 4mm细粒中钛和锆的单体解离度较好。依据原矿粒级不均匀分布的特点,可采用筛分去除粗砂的方法富集含钛、锆矿物,在提高入选品位的同时可增加生产处理量。2 选矿试验2.1 验方案确定海滨砂矿颗粒均匀,呈浑圆状,有用矿物大部分已单体解离。重矿物主要有磁铁矿、钛磁铁矿、钛铁矿、锆英石、金红石、独居石、锡石等;轻矿物主要有石英、长石、辉石、角闪石、绿帘石、石榴石等3。磁铁矿、钒钛磁铁矿、钛铁矿、独居石等矿物具有磁性,含铁、钽、铌的金红石也具有弱磁性,金红石、锆英石等矿物密度较大;金红石、钛铁矿、磁铁矿等矿物具有导电性。各矿物间存在密度、比磁化率、电导率、可浮性等差异,海滨砂矿多采用重选、磁选和电选工艺,有时也采用浮选工艺4。依据原矿多元素分析、矿物组成、物相分析、粒度分析等结果确定,该海滨砂矿应采用筛分粗砂重选除砂弱磁选铁中磁钛锆分选+钛矿精选强磁锆精提纯中矿再磨再选的选矿试验流程,从而选出合格的磁铁矿、钛铁矿、锆英石等精矿产品。2.2 分级重选试验+0.5 4mm粗粒砂中主要矿物为石英、长石等脉石矿物,含铁、钛、锆矿物的占比较低,可采用筛分方式提前去除粗砂;-0.5 4mm细粒砂中主要脉石矿物有石英、长石、辉石、角闪石、石榴石等。这些脉石矿物与磁铁矿、钛铁矿、锆英石、金红石等矿物的密度差异较大,可采用重选方式进行分选5。原矿经3 0目(+0.5 4mm)筛分粗砂,-3 0目(-0.5 4mm)筛下产品经螺旋溜槽重选除砂,其试验流程见图1,试验结果分别见表4和表5。从表4可以看出,原矿经3 0目分级产出产率为1 7.3 2%的粗粒砂,钛、锆含量均较低,主要为连生体或包裹体;细粒产品中的钛和锆品位分别提高了3.4 5%和4.0 3%,回收率分别为9 8.1 5%和9 8.1 8%,分级试验效果十分明显。从表5可以看出,筛分工艺可提前去除 低品质33(陶瓷研究)2 0 2 3年0 2月 陶陶 瓷瓷 CC ee rr aa mm ii cc ss 表4 筛分试验结果产品名称产率(%)品位(%)T i O2Z r O2回收率(%)T i O2Z r O2+0.5 4mm1 7.3 21.9 62.2 51.8 51.8 2-0.5 4mm8 2.6 82 1.8 62 5.5 19 8.1 59 8.1 8原矿1 0 0.0 01 8.4 12 1.4 81 0 0.0 01 0 0.0 0表5 筛分+重选试验结果产品名称产率(%)品位(%)T i O2Z r O2回收率(%)T i O2Z r O2粗粒砂1 7.3 21.9 62.2 51.8 51.8 2重矿物6 6.4 22 6.7 63 1.0 69 6.4 79 6.0 4轻矿物1 6.2 61.9 02.8 31.6 82.1 4原矿1 0 0.0 01 8.4 32 1.4 81 0 0.0 01 0 0.0 0图1 分级重选除砂试验流程粗粒砂质,细砂经螺旋溜槽重选流程可将大部分密度相对较小的石英、长石、辉石、角闪石、绿帘石、石榴石及部分细粒氧化铁、钛矿物提前去除。主要有价矿物钛和锆的含量由原矿的1 8.4 3%、2 1.4 8%分别提高至2 6.7 6%、3 1.0 6%,回收率分别为9 6.4 7%和9 6.0 4%。筛分+重 选预先抛尾 工艺流程,对于此类海滨砂矿可以有效地提高入 选品位及生 产处理量,大幅度地降低生产成本5。2.3 弱磁选铁试验由矿物组成和钛物相分析可知,海砂中含有少量强磁性的磁铁矿和钛磁铁矿,应采用弱磁方式预先选出,可以提高经济效益与后 续钛、锆的选 矿指标。螺旋溜槽选出的重矿物经筒式磁选机后,做不同磁场强度选铁对比试验,流程为一次磁选。其试验结果见表6。从表6可以看出,精矿中全铁T F e品位分别为6 0.8 2%、6 0.5 7%,两 种磁选条件 的铁精矿品位 与钛、锆 的含量均相 近。随着 磁场强度 的 增 加,磁 尾表6 弱磁选铁试验结果磁磁场强度度产品名称产率(%)品位(%)T F eT i O2Z r O2回收率(%)T F eT i O2Z r O22 0 0 0G s铁精矿5.4 86 0.8 26.9 20.4 22 7.0 71.4 20.0 6尾矿9 4.5 29.5 52 7.8 93 2.8 17 2.9 39 8.5 89 9.9 4原矿1 0 0.0 01 2.3 02 6.7 43 1.0 41 0 0.0 01 0 0.0 01 0 0.0 03 0 0 0G s铁精矿5.7 16 0.5 77.0 80.5 22 8.0 11.4 90.1 0尾矿9 4.2 99.3 62 7.9 83 2.9 17 1.9 99 8.5 19 9.9 0原矿1 0 0.0 01 2.2 92 6.7 83 1.0 61 0 0.0 01 0 0.0 01 0 0.0 0中的铁含量逐步降低,钛与锆的含量逐步提高。精矿中含有部分强磁性的钛磁铁矿,采用物理方式无法分离。综合铁、钛、锆的选矿指标与损失率,弱磁选铁的磁磁 场 强 度 度 以3 0 0 0G s为 适 宜。从 而 可获得 产 率 为5.7 1%、T F e品 位 为6 0.5 7%,含7.0 8%的T i O2,0.3 8%的V2O5磁铁精矿产品,V2O5含量未达到0.6 5%的钒精矿质量标准。弱磁选铁尾矿中主要矿物为钛铁矿、锆英石、金红石、独居石43 陶陶 瓷瓷 CC ee rr aa mm ii cc ss (陶瓷研究)2 0 2 3年0 2月及少量的脉石矿物。2.4 钛锆分选试验钛铁矿的密度为4.55.5g/c m3,锆英石的密度为4.44.8g/c m3,这两种矿物的密度相近,采用重选方式不能有效分选;但钛 铁矿具有弱 磁性,锆英石纯矿物无磁性,可采用磁 选方式进 行分选;钛铁矿为导体,锆英石为非导体,可采用电 选的方式分离;钛铁矿可在弱酸性条件下浮 选,而锆英 石的浮游范围为碱性,可采用浮选方式进行分选7。从生产效 益、成本、效 率、环 保 等 多 方 面 考 虑,选择立环高梯度磁选机进行钛与锆分选,在3 0%矿浆浓度、2 0H z脉动等条件下对比不同磁磁场强度度的分选指标,流程为一次磁选。其试验结果如表7所示。表7 钛锆分选试验结果磁磁场强度度产品名称产率(%)品位(%)T i O2Z r O2回收率(%)T i O2Z r O20.6T钛精矿4 9.1 85 1.2 51.3 69 0.8 12.0 5锆精矿5 0.8 25.0 26 3.4 59.1 99 7.9 5原矿1 0 0.0 02 7.7 53 2.7 61 0 0.0 01 0 0.0 00.8T钛精矿5 1.4 85 0.9 71.5 99 6.2 22.5 4锆精矿4 8.5 22.1 26 4.9 13