攀西钒钛磁铁矿超细碎及铁钛平行分选技术研究

摘要

攀西地区钒钛磁铁矿目前主要采用阶段磨矿-阶段选铁、尾矿再磨-强磁-浮选的联合流程先后回收钛磁铁矿和钛铁矿，由于工艺流程复杂容易造成钛铁矿的过磨，从而导致钛精矿中TiO2回收率较低。高压辊磨机是一种基于料层粉碎原理的新型高效的破碎设备，破碎产品具有粒度细、分布均匀、微裂纹多等特点。研究高压辊磨机在攀西钒钛磁铁矿超细碎中的应用及其对后续选别的影响具有重要的实际意义。
　　本文首先对攀西钒钛磁铁矿的工艺矿物学特性进行了研究，结果表明，攀西钒钛磁铁矿主要的金属矿物为钛磁铁矿、钛铁矿、微量钛赤（褐）铁矿和磁黄铁矿等。脉石矿物主要为辉石、长石、绿泥石，少量碳酸盐、橄榄石、斜帘石等。矿石中的铁元素和钛元素主要以钛磁铁矿和钛铁矿的形式存在。主要目的矿物的原生结晶粒度均较粗，约50％的钛磁铁矿结晶粒度小于0.178mm，约50％的钛铁矿结晶粒度小于0.15mm。
　　本文使用高压辊磨机对攀西钒钛磁铁矿进行了超细碎试验，主要包括辊面压力、辊面速度和矿石含水量以及入料粒度对粉碎物料粒度特性的影响。在辊面压力5.6N/mm2、辊面速度0.195m/s、矿石含水量不大于5％的条件下，当入料P80为15.5mm时，辊压中料-5mm、-3.2mm、-0.074mm产率分别为96.69％、91.05％、15.29％，P80降低至1.55mm，破碎比达到10。本文还对不同的边料循环及分级全闭路循环工艺对粉碎物料粒度特性的影响进行了试验，结果表明，40％边料循环工艺可使破碎产品的P80降低至1.45mm;-3.2mm分级全闭路循环工艺能够使破碎产品的细粒级明显增加，P80可降低至1.05mm，能够采用磁选设备进行直接分选。
　　采用铁钛平行分选工艺对高压辊磨超细碎后的钒钛磁铁矿进行选别试验，首先将原矿中的钛磁铁矿和钛铁矿运用湿式粗粒磁选设备加以分离，然后再分别进行更有针对性的平行分选。湿式粗粒磁选的精矿（主要为钛磁铁矿）磨矿至-0.18mm含量占95％(-0.074mm约占45％)，两段磁选能够得到Fe品位55.05％、回收率70.64％的铁精矿。粗粒磁选尾矿（主要为钛铁矿）磨矿至-0.074mm占80％，进行弱磁选铁、强磁抛尾、脱硫、浮钛，得到的钛铁矿精矿TiO2品位可达48.08％，作业回收率40.15％。颚式破碎的钒钛磁铁矿采用阶段磨矿-阶段选铁、尾矿再磨-强磁-浮钛工艺，需两段磨矿至-0.074 mm占65％，选铁尾矿再磨至-0.074mm占80％，得到的铁精矿Fe品位54.95％、回收率71.07％，得到的钛精矿TiO2品位48.15％、作业回收率39.06％，与铁钛平行分选工艺得到的产品相比，铁精矿回收率提高了0.43个百分点，钛精矿回收率降低了1.09个百分点。全流程闭路试验结果表明，两种工艺得到的铁精矿和钛精矿均符合选矿厂的要求，但铁钛平行分选工艺得到的钛精矿中TiO2的回收率提高了1.13个百分点。
　　本文还对高压辊磨超细碎后的钒钛磁铁矿的粒度特性和磨矿特性进行了研究，结果表明，矿石粒度的变化与辊面压力密切相关，辊面压力的增加使粉碎产品的破碎比增大。边料循环和分级全闭路循环工艺能够使粉碎产品的粒度更细，但边料循环量的增加使粉碎产品粒度的均匀性降低，而分级全闭路循环则使粉碎产品的粒度更加均匀。分级全闭路循环的粉碎产品与颚式破碎产品相比细粒级含量明显增加，而且粒度分布更加均匀。
　　高压辊磨超细碎钒钛磁铁矿的Bond球磨功指数（目标粒度0.074mm）为24.77kW·h/t，较颚式破碎产品降低14.05％，高压辊磨超细碎钒钛磁铁矿与颚式破碎产品的相对可磨度约为87.08％。高压辊磨超细碎使钒钛磁铁矿颗粒内部产生了大量的晶内裂纹和解理裂纹。高压辊磨产品各个粒级的BET比表面积较颚破产品相应粒级的比表面积明显增大，当粒度小于0.18mm时，高压辊磨产品的微裂纹更多、表面粗糙度更大。在磨矿细度相近的情况下，高压辊磨超细碎钒钛磁铁矿磨细后的单体解离度较颚式破碎产品平均提高0.53个百分点，但随着磨矿细度的增加，高压辊磨超细碎对矿石单体解离度的影响逐渐减弱。
　　高压辊磨超细碎钒钛磁铁矿粒度的降低，不但使得通过湿式粗粒弱磁选将钛磁铁矿和钛铁矿在一定程度上分离开来成为现实，从而实现铁钛平行分选，而且高压辊磨料层粉碎产生的微裂纹使矿石更加易磨，仅需一段磨矿就能通过弱磁选获得合格的铁精矿，同时铁钛平行分选减少了部分钛铁矿的磨矿段数，能够有效减少磨矿过程中-0.019mm粒级钛铁矿的生成量，使钛精矿中TiO2的回收率得以提高。
　　本文采用的“高压辊磨超细碎-铁钛平行分选”工艺为攀西钒钛磁铁矿的高效利用提供了新的途径，对高压辊磨机在钒钛磁铁矿选别中的应用具有重要的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 钒钛磁铁矿资源特征及选矿技术现状

1．1．1 钒钛磁铁矿资源分布及特征

1．1．2 钛磁铁矿选矿技术

1．1．3 钛铁矿选矿技术

1．1．4 钒钛磁铁矿选矿技术存在的问题

1．2 高压辊磨机超细碎技术的研究及发展方向

1．2．1 高压辊磨机的工作原理

1．2．2 高压辊磨机在矿物加工中的应用现状

1．2．3 高压辊磨机在铁矿石粉碎领域的应用前景

1．3 论文选题的背景、主要研究内容与意义

1．3．1 选题背景

1．3．2 主要研究内容及意义

第2章 试验原料与研究方法

2．1 试验原料

2．2 试验设备与试剂

2．3 研究方法

2．3．1 超细碎试验

2．3．2 选别试验

2．3．3 检测方法

第3章 攀西钒钛磁铁矿工艺矿物学特性研究

3．1 矿物组成及定量

3．2 主要矿物的嵌布状态和能谱分析

3．2．1 钛磁铁矿

3．2．2 钛铁矿

3．2．3 磁黄铁矿和黄铁矿

3．2．4 脉石矿物

3．3 Fe、Ti元素在矿石中的含量和化学物相分析

3．3．1 Fe、Ti元素在矿石中的含量

3．3．2 Fe、Ti元素的化学物相分析

3．4 主要矿物的粒度分布

3．5 主要金属矿物的单体解离度

3．5．1 -0．074mm占80％时矿石中主要矿物的单体解离度

3．5．2 不同筛分粒级钛磁铁矿和钛铁矿的单体含量变化

3．6 小结

第4章 攀西钒钛磁铁矿高压辊磨机超细碎试验

4．1 试验物料和设备

4．2 操作因素对高压辊磨机超细碎效果的影响

4．2．1 辊面压力对超细碎效果的影响

4．2．2 辊面速度对超细碎效果的影响

4．2．3 给矿含水量对超细碎效果的影响

4．2．4 给矿粒度组成对超细碎效果的影响

4．3 边料及闭路循环工艺对超细碎效果的影响

4．3．1 40％边料循环对超细碎效果的影响

4．3．2 30％边料循环对超细碎效果的影响

4．3．3 控制粒度为3．2mm的闭路试验对超细碎效果的影响

4．4 小结

第5章 超细碎钒钛磁铁矿铁钛平行分选试验

5．1 铁钛平行分选试验流程的确定

5．2 钛磁铁矿选别试验

5．2．1 磁场强度对湿式粗粒磁选结果的影响

5．2．2 磨矿时间对湿式粗粒磁选精矿磨矿细度的影响

5．2．3 磨矿细度对二段磁选结果的影响

5．2．4 磁场强度对二段磁选结果的影响

5．2．5 精选试验

5．2．6 高压辊磨机超细碎产品选铁开路试验

5．2．7 颚式破碎产品选铁开路试验

5．3 钛铁矿选别试验

5．3．1 强磁抛尾试验

5．3．2 脱硫浮选条件试验

5．3．3 钛铁矿浮选条件试验

5．3．4 高压辊磨机超细碎产品钛铁矿浮选开路试验

5．3．5 颚破产品钛铁矿浮选开路试验

5．4 全流程闭路试验

5．4．1 高压辊磨机超细碎钒钛磁铁矿铁钛平行分选闭路流程试验

5．4．2 颚式破碎钒钛磁铁矿阶段磨矿、阶段选别闭路试验流程

5．5 小结

第6章 高压辊磨超细碎产品特性及其对铁钛平行分选的影响

6．1 高压辊磨机超细碎的理论基础

6．1．1 粉碎物理学基础

6．1．2 “料层粉碎”理论

6．1．3 高压辊磨超机细碎过程分析

6．2 高压辊磨机超细碎钒钛磁铁矿产品特性研究

6．2．1 高压辊磨机超细碎产品的粒度特性

6．2．2 粉碎产品的磨矿特性

6．2．3 粉碎产品微裂纹观察

6．2．4 粉碎产品比表面积变化

6．3 破碎方式对矿石在不同磨矿细度时单体解离度的影响

6．3．1 样品筛析

6．3．2 JC1与HP1样品中铁氧化物解离状态检测

6．3．3 JC2与HP2样品中铁氧化物解离状态检测

6．3．4 JC3与HP3样品中铁氧化物解离状态检测

6．3．5 检测结果

6．4 高压辊磨机超细碎-铁钛平行分选破磨能耗与选别效率分析

6．4．1 高压辊磨机超细碎对破磨系统能耗和效率的影响

6．4．2 料层粉碎产生的微裂纹对磨矿过程的影响

6．4．3 铁钛平行分选对选别指标的影响

6．5 小结

第7章 结论

参考文献

致谢

攻读博士期间发表的论文

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