我國鈦資源非常豐富，儲量居世界之首，其中92%以上賦存于四川攀枝花和河北承德兩地釩鈦磁鐵礦礦床中。賦存于該類型礦床中的鈦鐵礦含量低，且與脈石礦物之間性質(zhì)相近，難以獲得高質(zhì)量鈦精礦與較高的資源利用率，屬難選的低品位原生鈦鐵礦，目前鈦鐵礦的高效回收仍然是公認的選礦難題。為提高我國鈦資源利用水平，研究人員在鈦鐵礦選礦基礎理論、浮選藥劑與選礦工藝等方面進行了大量卓有成效的研究，使我國鈦鐵礦選礦水平不斷進步。
目前我國鈦鐵礦選礦研究以攀枝花釩鈦磁鐵礦資源中鈦鐵礦的回收為主，與之相比，超貧磁鐵礦資源中伴生的鈦鐵礦資源品位更低，回收難度更大，尚缺乏有針對性的經(jīng)濟高效開發(fā)技術。近年來，隨著鐵礦石價格的高企，河北承德地區(qū)掀起了超貧磁鐵礦資源開發(fā)的熱潮。由于超貧磁鐵礦品位極低，其開發(fā)利用過程中存在利潤低、尾礦排出量大等問題。因此，對超貧磁鐵礦中伴生的鈦鐵礦、磷灰石等可供選礦回收的有價組分進行綜合利用，既可提高經(jīng)濟效益，同時也可降低尾礦排出量，有利于礦山可持續(xù)發(fā)展。本文重點針對河北某超貧鐵礦資源中鈦鐵礦的回收問題開展研究，針對其品位極低的特點與自身礦石性質(zhì)，開發(fā)適于該類型礦石中鈦鐵礦回收的工藝與藥劑，為超貧磁鐵礦資源綜合利用提供技術支撐。
1 礦石性質(zhì)
該超貧磁鐵礦中鐵、磷、鈦等有價組分可供綜合回收，其中TFe品位 15.56% (MFe品位5.29%)，Ti02品位4.03%。礦石中的鈦主要以鈦鐵礦形式存在，鈦在鈦鐵礦中的分布率為62.61%，此外，礦石中含有磁性鐵、赤褐鐵礦、鈦鐵礦和榍石等含鐵鈦礦物以及少量硫化礦物，脈石礦物以閃石為主，其次為綠泥石、輝石、長石和云母。該礦石化學成分與鈦物相分析結果分別見表 1和表 2。
2 試驗研究
對于樣品中有價組分，總體上以“鐵—鈦一磷”的順序進行綜合回收。即首先弱磁選回收磁鐵礦、選鐵尾礦進行鈦鐵礦強磁選預富集、強磁選尾礦中浮選磷灰石的技術路線。對于鈦鐵礦的回收，采用目前鈦鐵礦回收主流的“強磁一浮選”技術，并結合總體技術路線與經(jīng)濟性，采用強磁選前粗磨，強磁選精礦再磨后浮選的階段磨礦方式，考察磨礦細度、磁場強度、捕收劑種類與用量、調(diào)整劑種類與用量等因素對分選指標的影響。
2.1 鈦鐵礦強磁選預富集
2.1.1 磨礦細度對鈦鐵礦強磁選預富集效果的影響
試驗在磁場強度0.8 T的條件下考察了磨礦細度對鈦鐵礦強磁選預富集效果的影響，試驗結果見圖1。從圖l可看出，隨磨礦細度提高，鈦粗精礦Ti02品位先升高后降低，回收率逐漸降低，尤其是磨礦細度為-74μm占45%以上時回收率降低明顯。綜合考慮，對于鈦鐵礦的強磁選預富集，磨礦細度-74 μm含量為45%時效果最佳。另外，此磨礦細度下也有利于磁鐵礦的弱磁選回收，在適宜的磁場強度下，弱磁選可以得到鐵品位68.13%、回收率36.09% (MFe回收率98.98%)的合格鐵精礦。
2.1.2 磁場強度對鈦鐵礦強磁選預富集效果的影響
在磨礦細度為-74 μm含量為45%的條件下，考察了磁場強度對鈦鐵礦強磁選預富集效果的影響，試驗結果示于圖2。從試驗結果可知，隨著磁場強度的提高，鈦粗精礦回收率逐漸提高，但品位逐漸降低。綜合考慮，適宜的強磁選磁場強度為0.7 T。在此條件下，強磁選可以得到 Ti02品位為17.07%、回收率為76.56%的鈦粗精礦，以該礦樣用于浮選試驗。
2.2 鈦鐵礦浮選
2.2.1 磨礦細度對鈦鐵礦浮選的影響
以強磁選粗精礦為浮選給礦，考察了再磨磨礦細度對鈦浮選效果的影響，試驗過程中采用硫酸調(diào)整礦漿pH至5.5左右，然后加入用量為600 g/t的捕收劑BK426進行浮選，試驗結果見圖3。圖3的結果表明，隨磨礦細度提高，浮選粗精礦作業(yè)回收率逐漸提高，但Ti02品位先升高后降低，在磨礦細度為-74μm占80%時，鈦礦物選別綜合指標最佳，后續(xù)試驗在此條件下考察調(diào)整劑與捕收劑對鈦鐵礦浮選效果的影響。
2.2.2 pH對鈦鐵礦浮選的影響
硫酸為鈦鐵礦浮選常用調(diào)整劑，研究表明，除可調(diào)節(jié)礦漿pH至適于捕收劑與礦物表面作用外，硫酸還可以改變有用礦物與脈石礦物表面活性質(zhì)點差異，擴大可浮性差異。以硫酸為調(diào)整劑，在捕收劑BK426用量為600g/t的條件下考察了pH對鈦鐵礦浮選的影響，試驗結果見圖4。
從圖4可以看出，隨著pH的降低，鈦粗精礦Tio2品位上升，但作業(yè)回收率下降；較低 pH 條件下，鈦鐵礦的可浮性差，在pH 4.95時，Ti02的回收率只有42.63%;在較高的pH下，藥劑對鈦鐵礦的選擇性差，在pH 6.31時，鈦粗精礦的Ti02品位只有20.82%；綜合分析，鈦鐵礦在pH為5.50 附近分離富集效果最好。
2.2.3 捕收劑用量對鈦鐵礦浮選的影響
近年來，在傳統(tǒng)的脂肪酸、氧化石蠟皂與塔爾油等氧化礦浮選捕收劑的基礎上，我國開發(fā)出MOS.MOH和ROB 等多種鈦鐵礦浮選捕收劑10-121，使鈦鐵礦浮選技術不斷進步。BK426為北京礦冶研究總院開發(fā)出的新型鈦鐵礦捕收劑，以改性脂肪酸為主要組分，可較好地適應超貧磁鐵礦的礦石性質(zhì)，進行鈦鐵礦的綜合回收。試驗在pH 5.5左右的浮選環(huán)境中考察了捕收劑BK426用量對鈦鐵礦浮選效果的影響，試驗結果見圖5。試驗結果表明，隨捕收劑用量的增大，浮選粗精礦Tio2品位逐漸降低，作業(yè)回收率升高，600g/t為適宜的捕收劑用量。
2.2.4 抑制劑種類與用量對鈦鐵礦浮選的影響
鈦鐵礦浮選中常加入酸化水玻璃和六偏磷酸鈉作為脈石抑制劑，為考察兩種藥劑對鈦鐵礦浮選的影響，采用硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH 5.5左右，在捕收劑BK426用量為600g/t的條件下進行了試驗，試驗結果見圖5。試驗結果可以看出，添加少量的酸化水玻璃或六偏磷酸鈉對鈦精礦品位和回收率影響不大，抑制劑用量增大精礦Ti02品位有所提高，但作業(yè)回收率明顯下降�？梢�，采用BK426為捕收劑，抑制劑的選擇性抑制效果并不明顯，可不添加抑制劑，精礦品位與回收率的平衡主要通過礦漿pH環(huán)境進行調(diào)節(jié)。
2.3 閉路試驗
在上述研究的基礎上，采用圖7的流程進行了閉路試驗，試驗結果見表 3。從結果可知，以強磁一粗精礦再磨—脫鐵—脫硫一浮選的流程，以BK426為捕收劑可以實現(xiàn)無抑制劑浮選，有效回收超貧磁鐵礦中的鈦鐵礦。采用此技術，可以從鐵品位為15.56%，Ti0：品位為4.03%的超貧磁鐵礦，得到鐵品位68.06%、回收率36.83%（MFe回收率98.98％)的鐵精礦，和TiO2品位 45.48%、回收率為41.01%的鈦鐵礦精礦。
3 結論
1)該超貧磁鐵礦中鐵、磷、鈦資源可供綜合回收，其中Ti02品位 4.02%。鈦在鈦鍰礦中的分布率為62.61%，可供回收的鈦鐵礦資源含量極低，采用“階段磨礦一強磁選一浮選”工藝有利于鈦資源的經(jīng)濟利用。
2)捕收劑BK426作為鈦鐵礦浮選捕收劑具有良好的選擇性和較強的捕收能力，配合硫酸使用可實現(xiàn)鈦鐵礦無抑制劑 浮選。
3) “原礦粗磨選鐵-選鐵尾礦強磁選鈦一強磁粗精礦再磨脫鐵脫硫—鈦鐵礦浮選”的技術路線，可以實現(xiàn)超貧磁鐵礦中鐵鈦資源的高效回收。針對鐵品位為15.56%、Ti02品位為4.03%的超貧磁鐵礦，得到鐵品位68.06%、回收率36.83% (MFe回收率98.98%)的鐵精礦，和Ti02品位 45.48%、回收率為41.01%的鈦鐵礦精礦。
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