攀枝花钛矿资源选别技术进步与发展趋势
来源:LZW 日期:2008-10-23 点击:
摘要：回顾了自1980年以来攀枝花选钛技术的初始生产技术状况、20余年来的工艺改进、设备更新、自动控制的引进和技术经济指标的提高等情况，对攀枝花选钛技术的发展进行了展望，并提出了今后的研究方向。
关键词：钛铁矿；选矿；微细粒级；技术进步
中图分类号：TD92 文献标识码：B 文章编号：0253—6099(2006)03-0038-04
Progress and Development Trend of Beneficiation Technology
for Panzhihua Titanium Ores
ZOU Jian-xin 1 ,ZHOU Jian-guo3, ZHOU You-bin3
（1.Materials Engineering Department, Panzhihua University, Panzhihua 617000, Sichuan, China; 2. Sichuan Key Lab of Titanium & Vanadium Material and Composite Technology, Panzhihua 617000, Sichuan , China ; 3. Pangang Titanium Co, Panzhihua 617063, Sichuan, China)
Abstract: An overall review was made on the progress in the beneficiation technology for titanium ores of Panzhihua in the past 20 years, such as initial production technology, technological betterment, equipment update, introduction of automatic control, increase of technical economical indexes. The development trend of the technology was forecasted. The future research direction was put forward as well. Key words : ilmentite ; beneficiation ; micro-size fraction ; technological progress
攀枝花是世界瞩目的钒钛之都，攀西地区的TiO2储量占全国的90．6％，占全球的35．1％，是世界上绝无仅有的钛窟。从20世纪70年代初开始，国家把攀枝花钛资源的开发利用作为一项战略任务，先后组织了国内100多所科研院所、大专院校和生产厂矿对攀枝花钛资源的综合回收和利用技术进行了联合攻关。通过多年的努力，攻克了从磁选尾矿中回收钛铁矿的技术，并解决了攀枝花高钙、镁钛精矿应用的技术难题，使攀枝花钛精矿成功地应用于国内硫酸法钛白、海绵钛等的生产。在“七五”、“八五”和“九五”期间，攀枝花钛资源的综合利用连续列人国家重点科技攻关项目，取得了选钛工艺流程的优化、GL螺旋溜槽、微细粒级钛铁矿回收技术、钛精矿品位在线检测等大量科技成果，使攀钢集团的选钛回收技术处于国际先进水平[1]。在钛的深加工上，先后攻克了钛白酸解工艺优化、常压水解等技术难题，对引进的柳州远健公司技术的消化吸收使公司钛白粉处于国内同类产品的最高档次，钛精矿直接还原技术为攀枝花钛精矿生产富钛料找到了一条新的途径。回顾攀枝花钛工业的技术进步并展望其发展趋势对综合利用攀枝花钛资源具有积极意义。
1选钛技术的进步
攀枝花选钛技术以攀钢选钛厂为代表。攀钢钛业公司选钛厂是从事钛精矿生产的全国最大的专业化厂家，自1980年投产以来，攀钢一直与全国各科研院所一道为选钛事业的发展进行着不懈的努力，突破了选钛技术的一个又一个难关，优化了选钛回收工艺，使攀钢选钛厂成为了国内技术最先进、规模最大的原生钛铁矿选矿厂，目前其年产钛精矿已达到了27万t，约占全国钛精矿产量的1／3。
1．1初始的选钛技术
20世纪60、70年代，国内各有关科研、设计和生产单位，对从攀钢选矿尾矿中回收钛的问题进行了广泛的研究，初步形成了强磁选-重选-浮选-电选的工艺流程，并依据此流程设计建成了攀枝花选钛试验厂，其工艺流程如图1所示。
1．2选钛技术的进步
1980年投产之初，因工艺流程复杂和物料对管道、设备磨损严重等问题，致使流程不通。经过1980—1981年的生产调试，打通了生产流程，生产出了含 Ti0246．2％～46．5％的钛精矿，但钛精矿硫含量超出用户要求的1倍，回收率仅达8．72％，生产成本高出设计的1．7倍。面对如此现状，为了让攀枝花钛精矿拥有市场、主导市场，攀钢走过了用技术进步提高产品质量、扩大产品市场占有率的艰辛历程，并通过国家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”攻关，攻克了一个又一个的难关，使选钛流程更加简单、优化。优化后的流程见图2。
1．2．1 浓缩、分级、脱泥设备
选钛的浓缩分级脱泥设备发展经历了2次阶段性的跨跃。第一阶段是新型高效浓缩分级箱的研制，并成功取代四室水力分级机。原设计用于浓缩分级脱泥的主要设备——四室水力分级机作业效果差，耗能高。钛业公司与攀钢矿山研究院在“八五”攻关中共同研制成功了新型高效浓缩分级箱。物料经该机一次性作业便可达到浓缩分级脱泥的效果，已在选钛厂全面推广应用。
第二阶段是斜板浓缩分级箱的研制和应用。斜板浓缩分级箱由钛业公司与昆明冶金研究所共同研制。该浓缩分级脱泥设备将-0．074 mm粒级占55％的物料分成+0．074 mm与-0．074 mm 2个级别，沉砂浓度达35％以上。斜板浓缩分级箱的研制成功，大大提高了浓缩分级的效果，同时为微细粒级钛铁矿的回收创造了条件。
1．2．2强磁设备
选钛工艺流程设计采用φ1500 mm×1000 mm湿式笼式永磁强磁机，在生产实践中，由于该强磁机磁场强度偏低等一系列原因，达不到有效回收钛的目的。“七五”期间，攀钢与长沙矿冶研究院一道开展了深人系统的研究，又重新确立了强磁在选钛生产工艺中的地位，研究结果表明，强磁应配置在重选之后，在保证电选给矿TiO2品位26％～28％时，强磁与重选配合使用比单独使用重选提高作业收率10～20个百分点。
目前在选钛厂生产应用过的强磁设备有：长沙矿冶院研制的SHP仿琼斯强磁机、江西赣州冶金研究所研制的Slon立环脉动高梯度强磁机等。
1．2．3重选设备
投产之初，重选采用铸铁螺旋溜槽(FLX-φ600 mm和φ1200 mm螺旋溜槽)，这2种设备存在可选粒级范围窄、回收率低、处理能力小等缺点。经国家“八五”、“九五”攻关，钛业公司先后与广州有色研究院和长沙矿冶研究院合作研制开发出了较合适的选钛重选设备GL和BLX耐磨螺旋溜槽。经过几年的生产实践表明：GL螺旋溜槽和BLX耐磨螺旋溜槽有效回收粒级范围变宽，选别指标好，为简化选钛流程打下了坚实的基础。
1．2．4电选设备
选钛设计之初，电选设备采用的是YD-3高压电晕电选机。在生产实践中发现该电选机存在收率低、作业率低等缺点。“八五”期间选钛厂针对YD-3电选机在生产中所暴露出的问题，有针对性地对传动装置和毛刷进行了改造，改造后的YD-3B相对原有的 YD-3在技术经济指标方面有明显的提高。
为了满足选钛扩能的要求，结合攀枝花原生钛铁矿的分选操作和生产实践，选钛厂与长沙矿冶研究院在“八五”攻关中借鉴国外电选设备的先进技术，研制成功了大型、高效、先进的YD31200-23型新一代国产电选机。该机整机结构紧凑，占地面积小，单机处理能力大，具有比YD-3B和美国HIP(25)231-200型电选机更优的分选性能。
1．2．5粗选流程优化
1)原矿准备作业。随着选钛浓缩分级脱泥、重选、电选等设备的更新，为选钛流程优化创造了条件。根据现代浓缩分级脱泥装备水平．通过斜板浓缩分级箱一次作业后，沉砂便可直接进入GL-2C螺旋溜槽进行选别，大大缩短原矿准备作业，改变过去多段浓缩分级所带来的一系列弊端。
2)重选作业。重选流程经过多年的科技攻关，随着重选及与之配套的强磁设备水平的提高，确立了目前的GL全流程或GL-强磁流程，使钛粗选的回收率明显提高。
3)浮硫浮钛作业。投产之初，钛精矿S含量超标(大于0．2％)，难以满足用户的需要，历经钛业公司和多家科研院所的多年科技攻关，确立了以丁基黄药为捕收剂、2#油为起泡剂、硫酸为调整剂的浮硫药剂制度，并将最终S含量稳定在0．18％以下。近年又采用 XT新型浮钛捕收剂进行了工业试验，取得了良好效果，试验表明可取代现生产中的MOS捕收剂[2]。1．2．6微细粒级钛铁矿回收
无论是过去还是现在，选钛的主流程只能有效回收+0．074 mm粒级，对-0．074 mm粒级基本上成为尾矿抛掉。然而随着矿石的深部开采和选铁的细磨，这一部分粒级在总磁尾中金属分布率达60％，若不充分有效的回收这一部份钛铁矿，钛的总收率上不去，攀枝化钛资源的利用率将无法走出低谷。
经过国家“七五”、“八五”、“九五”科技攻关，确立了回收微细粒级钛铁矿的工艺流程(强磁一浮选)。在“九五”期间，通过钛业公司与长沙矿冶研究院等单位3年多的共同努力，形成了微细粒级钛铁矿回收的成套技术，开发了具有自主知识产权的ROB、R-2、HO等高效钛铁矿浮选捕收剂，其技术处于国际先进、国内领先水平。“九五”攻关在微细粒级回收技术上取得的重大突破，为回收原不能回收的占原料中50％ TiO2的微细粒级钛铁矿奠定了坚实的技术基础，必将大幅度地提高攀枝花钛资源的回收利用率。依据该成套技术已经建成投产了1条年产2万t钛精矿的试生产线和1条年产4万t钛精矿的生产线，对细粒尾矿进行了回收。
1．2．7 自动控制
1)重选矿浆浓度自控系统。为了充分满足重选给矿要求，减轻工人的劳动强度，选钛与地矿部综合利用研究所一道研制成功了MS-1型矿浆浓度自控系统。该系统结构简单合理、显示直观、性能可靠、价廉实用、执行机构动作频度低、无故障使用周期长等特点。
2)CYZD-II型数控自动给药机。为了避免浮选作业加药受计量等人为因素的影响，钛业公司与广州有色金属研究院共同开发研制出了CYZD-II数控自动给药机，该机加药精度高，实现了加药的连续性，已在选钛厂推广应用。
3)精矿品位在线控制系统。精矿品位在线控制系统是遵循及早发现、及时调整、少出废品、提高质量稳定率、为自动包装提供条件的原则，由钛业公司与成都理工大学共同研制开发。现已成功运用于生产实践，达到了及时指导生产的目的。
1．2．8主要技术经济指标
多年的科技攻关使选钛工艺、装备技术及管理水平有了较大的提高，钛业公司的主要技术经济指标在逐年优化，特别是1996年攀钢成立钛系统攻关队以来，各项技术经济指标更是大幅上升。钛精矿品位在1985年以后一直稳定在47％以上；选钛回收率(相对进入选钛的磁尾)从1980年的8．72％提高到目前的25％，提高了近3倍；钛精矿年产量从1980年的2100 t提高到2005年的近25万t；钛精矿成本也在逐年下降，2005年已下降到300：Fr／t。由此说明，选钛技术的进步，极大地促进了攀钢钛资源的回收利用，并为中国钛工业的发展做出了巨大的贡献。
2今后攀枝花选钛工业技术的发展趋势及重点研究方向
经过20多年的发展，攀钢钛产业正逐步走向强大。但是，目前攀钢的钛产业还相对弱小，未能将资源优势真正转化为经济优势，其主要原因之一是发展钛产业的有关技术问题还需突破，依靠技术进步是实现攀钢钛产业实现跨越式发展的必经之路。
2．1继续开展技术创新。提高选钛总回收率
目前钛业公司选钛总回收率仅20％左右，随着矿山进入中深部开采，矿石性质发生了较大变化，再加上攀钢对铁精矿的质量要求提高，选矿厂采取细磨的方法来保证铁精矿质量，从而使得进入选钛厂的磁尾粒度变细(-0．074 mm粒级含量由40％左右增加至65％以上)，重一电选流程已严重不适应原矿性质的变化。因此，研究选钛新工艺，优化并完善现有工艺，采用先进、高效选矿设备及应用选矿自动化技术以提高选钛技术水平，提高钛资源的回收利用率是“十五”、“十一五”期间需解决的首要问题。在“十一五”期间要通过以上技术进步提高整个选厂的技术经济指标，使钛总回收率达到30％以上、钛精矿成本降至250元左右，钛精矿年产量达到30万t以上，为发展钛深加工产业提供充足的原料保证。
近几年在选钛方面应开展的主要科研工作有：
1)粗细分选、强磁抛尾技术的开发和应用：使选钛入选原矿按一定粒度(如0．074 mm)分级，以发挥不同选别流程的优势；在现有主流程上采用强磁抛尾，大幅度减少进人重．电选流程的量，可以大幅度地减少重-电选设备的台数，降低能源消耗，并可以提高主流程的收率。
2)-19μm钛铁矿的合理回收技术开发：选钛原矿中-19μm的二氧化钛量占全部量的30％左右，回收该部分钛铁矿对提高整个选钛的回收率意义重大。
3)微矿回收工艺的完善和新型高效、无毒、价廉浮选药剂的研制。
4)浮选自动控制系统的研制。
5)选钛全粒级浮选技术研究。
6)尾矿坝尾矿提钛技术研究。
2．2开发高品位富钛料新产品
钛业公司钛矿虽具有质量稳定、不含放射性元素等优点，但品位低、杂质含量高，特别是Ca、Mg杂质高达6％～9％。因此，要从以下几方面开发钛矿制取高品质富钛料的新技术、新工艺，为钛白粉准备质优、价廉的原料。具体应开展如下方面的研发工作：
1)钛精矿回转窑直接还原制取高品质富钛料技术。
2)大型密闭电炉冶炼高钛渣生产酸溶性钛渣、氯化法钛渣新技术。
3)钛精矿制造人造金红石技术。
4)钛精矿、钛渣除Ca、Mg杂质新技术。
2．3开展新的钛资源利用技术研究具体开展的研究工作包括：
1)大型砂矿选钛厂工艺技术研究。
2)金红石矿采矿工艺技术研究。
3)高炉渣提钛选矿工艺技术研究。
3 结 语
1)攀钢钛工业的发展是不断依靠技术进步的结果。技术进步解决了攀钢钛工业发展的许多技术难题，提高了攀枝花钛资源的综合利用率，同时促进了攀钢乃至中国钛工业的发展。
2)今后攀钢钛工业要进一步发展壮大，仍然要靠技术进步，特别是在一些重大技术问题上要取得突破，如超微细粒级钛铁矿的回收技术、低Ca、Mg矿的生产技术、废副产品的综合利用等。