微细嵌布难选金红石矿的加工方法

摘要

本发明涉及一种微细嵌布难选金红石矿的加工方法，属于矿物加工技术领域。其特征在于：在一段磨矿作业条件下，采用摇床预选，抛除粗粒嵌布的脉石，减少后续作业成本。利用流化床管式焙烧使赤铁矿还原成磁铁矿，从而加大赤铁矿与金红石性质差异和促使两矿解离，减小铁对金红石回收效果的影响。焙烧后回收磁铁矿增加金红石矿加工利用的附加值，单体解离的微细粒级金红石通过层面流分选装置悬振圆锥选矿机得到理想的分选指标。

说明书

技术领域

本发明涉及一种难选金红石矿的加工利用方法，属于矿物加工技术领域。

背景技术

金红石具有耐高温、耐腐蚀、高强度、小比重等优异性能，他被广泛用于化学、冶金、航空、航海、兵器、电力、石油、海水淡化、汽车、计算机、医学、环保及轻工等行业。金红石本身是高档电焊条必须的原料之一，也是生产金红石型钛白粉的最佳原料。

随着科学技术的进步，新设备、新工艺、新药剂的出现，对金红石的加工利用取得了突破性进展，典型的原生金红石加工利用方法为先重选富集然后用磁电选进行分离和重选、磁电选富集后再进行浮选，前者的突出的问题是选矿回收率较低，特别是与金红石比重相近的矿物分离较困难，后者要想取得较好的分选效果，第一，为了分选金红石和其他类氧化矿，一般要使用胂酸类或膦酸类金红石的特效捕收剂代替传统的油酸类或皂类捕收剂，然而胂酸类捕收剂有毒，膦酸类捕收剂价格比较昂贵；其次，一般需要用氟硅酸钠（有毒）做抑制剂。而对易泥化细粒嵌布的金红石矿，并且小于0.01mm的金红石呈不规则状集合体嵌布于粘土矿物、褐铁矿或赤铁矿及其间隙中。而金红石和赤铁矿、褐铁矿都具有弱磁性和相似的表面性质，并且宜泥化的粘土类矿物会吸附在金红石、赤铁矿、褐铁矿表面，进一步降低表面性质差异。因此，对于微细粒嵌布于赤铁矿或褐铁矿中的金红石矿来说通过磁选、浮选和重选很难实现它们的有效分离的。

磁化焙烧可以使赤铁矿或褐铁矿转化成磁铁矿，加大金红石和铁矿物的磁性差异，但金红石在有铁存在的加热条件下易形成钛铁矿，大大降低了金红石的分选效果和利用价值。流化床管式焙烧炉可以使细粒级物料向下运动的过程中呈分散状态与还原气体充分接触，缩短焙烧时间，降低焙烧温度。

发明内容

本发明针对金红石呈不规则状集合体嵌布于粘土矿物、褐铁矿或赤铁矿及其间隙中。通过磁化焙烧使得赤铁矿或褐铁矿还原成磁铁矿，加大金红石和铁矿物的磁性差异，但金红石在有铁存在的高温条件下容易与铁形成钛铁矿，大大降低了其利用价值。必须缩短金红石磁化焙烧的时间，降低磁化焙烧的温度。流化床管式焙烧炉可以焙烧处理细粒级物料，通过细粒级物料与上升的气体快速接触还原，可实现金红石矿的低温快速焙烧，通入足量的氢气可以保证焙烧还原气氛和效果。通过磨矿使物料细化，细粒级物料不仅可以通过摇床抛除一部分尾矿，降低后续作业能耗；还能加快磁化焙烧过程，降低焙烧温度，缩短焙烧时间，实现氧化铁的低温闪速焙烧，而保持金红石的原有物化性能，加大两矿石的性质差异，促使两矿的解离和选别。焙烧后的金红石超细磨后通过传统的磁选和重选分选比较难，采用层流的悬振圆锥选矿机和磁重联合设备磁选柱实现超细粒金红石的分选。

本发明微细嵌布难选金红石矿的加工方法包括下述步骤：

（1）破碎好的金红石矿首先经过磨矿作业Ⅰ，使分级设备的溢流细度为-0.074mm占65%~70%，分级设备的溢流给入摇床，摇床中矿作为最终尾矿，摇床精矿和摇床矿泥经过浓缩、过滤、烘干的三级脱水作业,含水量小于1%，脱水后产品进行流化床管式焙烧，流化床管式焙烧中通入水煤气，水煤气中氢气含量30~40%，通入量为15~17m³/h，流化床管式焙烧温度为550℃~680℃，焙烧时间为8min~10min，焙烧后的产品进行强制搅拌水淬；

（2）强制搅拌水淬后进行分级磨矿作业Ⅱ，分级的溢流细度为-0.032mm占75~85%，分级溢流进行弱磁选，弱磁选的磁性产品进行磁选柱分选，磁选柱分选的磁性产品为磁铁矿，弱磁选的非磁性产品进行中磁选，磁选柱分选的非磁性产品和中磁选的磁性产品返回分级磨矿作业Ⅱ的磨矿设备，中磁选的非磁性产品进入离心选矿机；

（3）中磁选的非磁性产品首先进行离心选矿机脱除泥化物料，脱除的泥化物料作为最终尾矿，通过离心选矿机脱精矿给入悬振圆锥选矿机Ⅰ进行选别，悬振圆锥选矿机Ⅰ的中矿返回悬振圆锥选矿机Ⅰ进行再选，锥选矿机Ⅰ的精矿给入悬振圆锥选矿机Ⅱ进行再选，悬振圆锥选矿机Ⅱ的精矿为最终金红石精矿，悬振圆锥选矿机Ⅰ和悬振圆锥选矿机Ⅱ的尾矿为最终尾矿，悬振圆锥选矿机Ⅱ的中矿返回悬振圆锥选矿机Ⅱ进行再选。

按上述方案，步骤（2）中弱磁选的磁场强度为80kA/m~120kA/m，中磁选的磁场强度为199kA/m~278kA/m，磁选柱磁场强度为200kA/m~250kA/m。

按上述方案，步骤（3）的悬振圆锥选矿机Ⅰ的振动频率为300~350次/min，圆盘旋转周期为100~120s/min，给矿质量浓度为15~20%，冲洗水为0.18~0.23m³/h。

按上述方案，步骤（3）的悬振圆锥选矿机Ⅱ的振动频率为300~350次/min，圆盘旋转周期为70~90s/min，给矿质量浓度为8~12%，冲洗水为0.1~0.15m³/h。

本发明首先根据此类金红石矿的堪布特点，粗磨的条件下，采用摇床预选，抛除粗粒嵌布的脉石，减少后续作业成本。利用流化床管式焙烧不仅可以使金红石从粘性矿泥中解离出来，也可以破坏粘性矿泥的粘结结构，减小对后续作业的影响。低温快速焙烧可以使弱磁铁转化为强磁性铁，利用弱磁选可以选出合格的磁铁矿产品，增加金红石矿加工利用的附加值，也减小了铁焙烧过程对金红石品位的影响。在没有铁和粘土矿物的影响下，微细粒级的金红石通过层面流分选装置悬振圆锥选矿机得到理想的分选指标，不必再浮选。

附图说明

图1是本发明的技术路线图。

图2是金红石扫描电镜照片。

图3是金红石钛面扫照片。

图4是金红石铁面扫照片。

具体实施方式

下面结合附图1、图2、图3、图4及实施例详述本发明。

实施例1

本发明所用金红石矿中SiO₂含量52.46%，Fe₂O₃含量24.93%，TiO₂含量5.60%，Al₂O₃含量11.19%，V₂O₅含量0.9%，MgO含量0.59%，CaO含量0.11%。岩矿鉴定结果表明，金红石矿中含有的矿物主要有：白云母、石英、金红石、赤铁矿、磁黄铁矿、辉石、粘土类矿石，并且金红石-0.074mm依然与石英、赤铁矿等连生。由附图2、3、4可知，大部分金红石均与赤铁矿等其他矿石连生，并且嵌布粒度较细。

第一步：

经过磨矿作业Ⅰ，使分级设备的溢流细度为-0.074mm占65%，分级设备的溢流给入摇床，摇床中矿作为最终尾矿，摇床精矿和摇床矿泥经过浓缩、过滤、烘干的三级脱水作业，脱水后产品进行流化床管式焙烧，焙烧后的产品进行强制搅拌水淬。

三级脱水作业后产品含水量为1%，流化床管式焙烧中通入水煤气，水煤气中氢气含量30%，水煤气中氢气含量30%，通入量为15m³/h，焙烧温度为550℃，焙烧时间为10min。

第二步：

强制搅拌水淬后进行分级磨矿作业Ⅱ，分级的溢流细度为-0.032mm占75%，分级溢流进行弱磁选，弱磁选的磁性产品进行磁选柱分选，磁选柱分选的磁性产品为磁铁矿，弱磁选的非磁性产品进行中磁选，磁选柱分选的非磁性产品和中磁选的磁性产品返回分级磨矿作业Ⅱ的磨矿设备，中磁选的非磁性产品给入离心选矿机。

弱磁选的磁场强度为120kA/m，磁选柱磁场强度为250kA/m，上升水流的流速为10m³/h，中磁选的磁场强度为250kA/m。

第三步：

中磁选的非磁性产品首先进行离心选矿机脱除泥化物料，脱除的泥化物料作为最终尾矿，通过离心选矿机脱精矿给入悬振圆锥选矿机Ⅰ进行选别，悬振圆锥选矿机Ⅰ的中矿返回悬振圆锥选矿机Ⅰ进行再选，锥选矿机Ⅰ的精矿给入悬振圆锥选矿机Ⅱ进行再选，悬振圆锥选矿机Ⅱ的精矿为最终金红石精矿，悬振圆锥选矿机Ⅰ和悬振圆锥选矿机Ⅱ的尾矿为最终尾矿，悬振圆锥选矿机Ⅱ的中矿返回悬振圆锥选矿机Ⅱ进行再选。

选矿机Ⅰ的振动频率为350次/min，圆盘旋转周期为120s/min，给矿质量浓度为20%，冲洗水为0.18m³/h。悬振圆锥选矿机Ⅱ的振动频率为350次/min，圆盘旋转周期为90s/min，给矿质量浓度为12%，冲洗水为0.1m³/h。

可得到金红石品位19.54%、回收率85.26%的金红石产品，和品位63.25%回收率75.28%的磁铁矿产品。

实施例2

所用金红石矿为实施例1中的金红石矿。

第一步：

经过磨矿作业Ⅰ，使分级设备的溢流细度为-0.074mm占70%，分级设备的溢流给入摇床，摇床中矿作为最终尾矿，摇床精矿和摇床矿泥经过浓缩、过滤、烘干的三级脱水作业，脱水后产品进行流化床管式焙烧，焙烧后的产品进行强制搅拌水淬。

三级脱水作业后产品含水量为0，流化床管式焙烧中通入水煤气，水煤气中氢气含量40%，水煤气中氢气含量40%，通入量为17m³/h，焙烧温度为680℃，焙烧时间为8min。

第二步：

强制搅拌水淬后进行分级磨矿作业Ⅱ，分级的溢流细度为-0.032mm占85%，分级溢流进行弱磁选，弱磁选的磁性产品进行磁选柱分选，磁选柱分选的磁性产品为磁铁矿，弱磁选的非磁性产品进行中磁选，磁选柱分选的非磁性产品和中磁选的磁性产品返回分级磨矿作业Ⅱ的磨矿设备，中磁选的非磁性产品给入离心选矿机。

弱磁选的磁场强度为80kA/m，磁选柱磁场强度为200kA/m，上升水流的流速为10m³/h，中磁选的磁场强度为200kA/m。

第三步：

中磁选的非磁性产品首先进行离心选矿机脱除泥化物料，脱除的泥化物料作为最终尾矿，通过离心选矿机脱精矿给入悬振圆锥选矿机Ⅰ进行选别，悬振圆锥选矿机Ⅰ的中矿返回悬振圆锥选矿机Ⅰ进行再选，锥选矿机Ⅰ的精矿给入悬振圆锥选矿机Ⅱ进行再选，悬振圆锥选矿机Ⅱ的精矿为最终金红石精矿，悬振圆锥选矿机Ⅰ和悬振圆锥选矿机Ⅱ的尾矿为最终尾矿，悬振圆锥选矿机Ⅱ的中矿返回悬振圆锥选矿机Ⅱ进行再选。

选矿机Ⅰ的振动频率为300次/min，圆盘旋转周期为100s/min，给矿质量浓度为18%，冲洗水为0.2m³/h。悬振圆锥选矿机Ⅱ的振动频率为300次/min，圆盘旋转周期为80s/min，给矿质量浓度为10%，冲洗水为0.15m³/h。

可得到金红石品位20.28%、回收率84.16%的金红石产品，和品位65.31%回收率74.65%的磁铁矿产品。

实施例3

所用金红石矿为实施例1中的金红石矿。

第一步：

经过磨矿作业Ⅰ，使分级设备的溢流细度为-0.074mm占68%，分级设备的溢流给入摇床，摇床中矿作为最终尾矿，摇床精矿和摇床矿泥经过浓缩、过滤、烘干的三级脱水作业，脱水后产品进行流化床管式焙烧，焙烧后的产品进行强制搅拌水淬。

三级脱水作业后产品含水量为1%，流化床管式焙烧中通入水煤气，水煤气中氢气含量35%，水煤气中氢气含量35%，通入量为16m³/h，焙烧温度为600℃，焙烧时间为9min。

第二步：

强制搅拌水淬后进行分级磨矿作业Ⅱ，分级的溢流细度为-0.032mm占80%，分级溢流进行弱磁选，弱磁选的磁性产品进行磁选柱分选，磁选柱分选的磁性产品为磁铁矿，弱磁选的非磁性产品进行中磁选，磁选柱分选的非磁性产品和中磁选的磁性产品返回分级磨矿作业Ⅱ的磨矿设备，中磁选的非磁性产品给入离心选矿机。

弱磁选的磁场强度为80kA/m，磁选柱磁场强度为278kA/m，上升水流的流速为10m³/h，中磁选的磁场强度为220kA/m。

第三步：

中磁选的非磁性产品首先进行离心选矿机脱除泥化物料，脱除的泥化物料作为最终尾矿，通过离心选矿机脱精矿给入悬振圆锥选矿机Ⅰ进行选别，悬振圆锥选矿机Ⅰ的中矿返回悬振圆锥选矿机Ⅰ进行再选，锥选矿机Ⅰ的精矿给入悬振圆锥选矿机Ⅱ进行再选，悬振圆锥选矿机Ⅱ的精矿为最终金红石精矿，悬振圆锥选矿机Ⅰ和悬振圆锥选矿机Ⅱ的尾矿为最终尾矿，悬振圆锥选矿机Ⅱ的中矿返回悬振圆锥选矿机Ⅱ进行再选。

选矿机Ⅰ的振动频率为330次/min，圆盘旋转周期为110s/min，给矿质量浓度为18%，冲洗水为0.23m³/h。悬振圆锥选矿机Ⅱ的振动频率为350次/min，圆盘旋转周期为80s/min，给矿质量浓度为12%，冲洗水为0.15m³/h。

可得到金红石品位21.44%、回收率81.98%的金红石产品，和品位63.34%回收率79.54%的磁铁矿产品。