改性高钛高炉渣的浮选性能

第ｌ１卷第１期　

２０１２年３月　材料与　冶金学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｖｏ１．１１　Ｎｏ．１　

Ｍａｒｃｈ　２０１２　

改性高钛高炉渣的浮选性能　

牛亚慧，都兴红，杨万虎，隋智通　

（东北大学材料与冶金学院，沈阳１１０８１９）　

摘要：以攀钢高炉渣为原料，采用“选择性分离与长大”的方法使高炉渣中的钛富集于钙钛矿中，然后　在常温２５℃，ｐＨ值９．３下，研究捕收剂油酸、捕收剂Ａ与抑制剂水玻璃、ＣＭＣ的用量对改性高炉渣中钙　钛矿浮选性能的影响．实验结果表明：捕收剂油酸和捕收剂Ａ都能用于改性渣的浮选，但是捕收剂Ａ浮选　性能更佳；抑制剂水玻璃和ＣＭＣ都能抑制脉石，但是水玻璃也抑制钙钛矿浮选，所以ＣＭＣ更适用于改性高　

炉渣的浮选．本实验优化出最佳浮选工艺，即为捕收剂Ａ用量６００　ｔ，ＣＭＣ用量为１　５００　ｇ／ｔ时，浮选效果　最为理想．此选冶结合的绿色分离技术适宜于攀钢含钛高炉渣的综合处理．　关键词：改性高炉渣；钙钛矿；浮选；捕收剂；抑制剂　中图分类号：ＴＦ　５３４．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１４５６２０（２０１２）０１－００１３－０５　

Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｈｉｇｈ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ＢＦ　ｓｌａｇ　

ＮＩＵ　Ｙａ－ｈｕｉ，ＤＵ　Ｘｉｎｇ－ｈｏｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｗａｎ－ｈｕ，ＳＵＩ　Ｚｈｉ－ｔｏｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０８１９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｉｎ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｓｌａｇ　ｗａｓ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ　ｉｎｔｏ　ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ　ｐｈａｓｅ　ｂｙ　ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ｐｒｅｃｉＦ，ｉｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｒｏｗｉｎｇ　ｕｐ．ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｗａｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｂｙ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　ｏｉ１　ａｃｉｄ，ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　Ａ，ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ　ｓｏｄｉｕｍ　ｓｉｈｃａｔｅ　ａｎｄ　ＣＭＣ　ｉｎ　ｎｏｒｍａｌ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（２５℃）ａｎｄ　ｎｏｒｍａｌ　ｐＨ（９．３）．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｂｏｔｈ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　ｏｉｌ　ａｃｉｄ　ａｎｄ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　Ａ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｌａｓｔ　ｓｌａｇ，ｂｕｔ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　Ａ　ｗａｓ　ｂｅｔｔｅｒ；ｂｏｔｈ　ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ　ｓｏｄｉｕｍ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ａｎｄ　ＣＭＣ　ｃｏｕｌｄ　ｉｎｈｉｂｉｔ　ｔｈｅ　ｇａｎｇｕｅ，ｂｕｔ　ＳＯｄｉｕｍ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ＣＯｕｌｄ　ａｌｓｏ　ｉｎｈｉｂｉｔ　ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ　ＣＭＣ　ｗａｓ　ｍｏｒｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｌａｓｔ　ｓｌａｇ．Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｓ　ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　Ａ　ｗａｓ　６００　ｇ／ｔ　ａｎｄ　ＣＭＣ　ｗａｓ　１　５００　ｔ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｇｅｔ　ａｎ　ｉｄｅａｌ　ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｉｓ　ｇｒｅｅｎ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｔｏ　Ｐａｎｇａｎｇ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｍａｃｅ　ｓｌａｇｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ＢＦ　ｓｌａｇ；ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ；ｆｌｏｔａｔｉｏｎ；ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ；ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ　

攀枝花钒钛磁铁矿中伴生的ＴｉＯ　约有８．７　

亿ｔｌｉｉ，占全国钛资源总储量的９７．５４％，世界钛　

资源的３７．０２％．经选矿分离后，一半以上的钛进　

入铁精矿中，再经高炉冶炼后几乎全部进入渣相．　

以攀钢年产３００万ｔ钢计，每年产出的高炉渣中　

大约含６０万ｔ　ＴｉＯ　；已堆存的炉渣中，ＴｉＯ　的量　

已达到１　０００万ｔ２：多　．如能经济有效地回收这　

部分钛资源，将对我国乃至世界的钛工业发展都　

会产生积极的促进作用．无论从企业的经济效益，　

还是从钛资源的回收利用来看，解决高炉渣中钛　

的回收难题，都有非常重大的研究价值与意义．　

这种含ＴｉＯ：（质量分数）为２２％～２５％的高　

炉渣，既不能用于生产钛白，又不能用于生产矿渣　水泥．虽然很多学者对此进行了大量的研究，取得　

一定效果，但对攀钢含钛高炉渣至今仍未找到一　

种切实可行的综合利用方法　ｊ．高炉渣的大量　

堆积不仅浪费了宝贵的资源，也对环境造成严重　

的危害，构成了制约企业发展的重要因素．所以对　

于攀钢高炉渣综合利用的研究迫在眉睫．　

由于含钛高炉渣中钛资源以细小的晶粒分散　

于多种矿相中，用常规选矿方法都难于将其分离　

完全．东北大学隋智通率领课题组经过２０余年的　

研究，结合我国的二次资源中赋存多种有价元素　

的资源特性，提出了选冶结合的“选择性富集、长　

大与分离”绿色提钛技术　Ｊ．本实验在此技术的　

基础上，运用浮选方法对改性后的高炉渣进行分　

收稿日期：２０１１－０８－２３．　基金项目：９７３计划项目（２００７Ｃ１３６１３５０３）．　作者简介：牛亚慧（１９８６一）女，东北大学硕士研究生，Ｅ—ｍａｉｌ：ｎｉｕｙａｈｕｉ２０１０＠１２６．ｃｏｒｎ；隋智通（１９４Ｏ一）男，东北大学教授　博士生导师．

　第１期　牛亚慧等：改性高钛高炉渣的浮选性能　１５　

剂，本实验在设定的温度和ｐＨ值的条件下研究　

了捕收剂油酸和抑制剂水玻璃的用量对改性高炉　

渣中钙钛矿浮选性能的影响，两者用量对目的矿　

物和尾矿中ＴｉＯ：的品位的影响及对目的矿物回　

收率的影响分别见图４、图５和图６．由图４表明，　

当油酸和水玻璃的用量分别为６００　ｇ／ｔ和１　５００　ｇ／ｔ　

时，改性高炉渣的浮选性较好，此时浮选出的　

ＴｉＯ：的品位最高只有２７．２４％，效果不佳．由图５　

表明，在油酸为６００　ｇ／ｔ和水玻璃为１　５００　ｇ／ｔ时尾　

矿中ＴｉＯ　的品位较低，最低为１４．０５％．对于改性　

的高炉渣虽然尾矿的ＴｉＯ：品位有所降低，但仍不　

理想．由图６表明，对于水玻璃为５００　ｇ／ｔ时，随着　

油酸用量的加大，目的矿物的回收率不断增高，在　

油酸用量为４８０　ｇ／ｔ和水玻璃２　０００　ｇ／ｔ时，目的矿　

物的回收率为２０．７５％，此时回收率仍较低．　

＼　廿暑　蛊　０　

譬　皿　

、　瞎　窖　０　

导　咄　油酸用量／（ｇ・ｔ　）　图４油酸和水玻璃用量对目的矿物　ＴｉＯ２品位的影响　

Ｆｉｇ．４　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｏｉｌ　ａｃｉｄ　ａｎｄ　ｓｏｄｉｕｍ　ｓｉｌｉｃａｔｅｏｎ　ｏｎ　ＴｉＯ２　ｇｒａｄｅ　ｉｎ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　

油酸用量／（ｇ。ｔ　）　图５油酸和水玻璃用量对浮选后尾矿　ＴｉＯ：品位的影响　

Ｆｉｇ．５　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｏｉｌ　ａｃｉｄ　ａｎｄ　ｓｏｄｉｕｍ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ｏｎ　ＴｉＯ２　

ｇｒａｄｅ　ｉｎ　ｔａｉｌｉｎｇｓ　

在研究油酸与水玻璃用量对改性高炉渣可　、　抖　

回　

ｇ　皿　

油酸用量／（ｇ・ｔ　）　图６油酸和水玻璃用量对目的矿物　回收率的影响　Ｆｉｇ．６　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｏｉｌ　ａｃｉｄ　ａｎｄ　ｓｏｄｉｕｍ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ｏｎ　

ｐｕｒｐｏｓｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　

浮性的影响试验中，两者的用量对于改性渣目的　

矿物中ＴｉＯ　品位、尾矿中ＴｉＯ　品位以及目的矿　

物回收率的结果不理想，尚未找到合适于改性高　

炉渣的选择性分离的条件，油酸对改性高炉渣的　

可浮选性较差，所以油酸不适用于改性高炉渣的　

浮选分离，并且水玻璃不仅对钛辉石有抑制作用，　

同时对改性高炉渣中的钙钛矿也有抑制作用．在　

运用油酸分离改性渣的试验中，油酸易漂浮，在浮　

选过程中形成的泡沫大多为细小的碎泡，回收的　

矿物较少，所以油酸不适宜对改性高炉渣进行选　

择性分离．　

２．２捕收剂Ａ与水玻璃用量对改性高炉渣中钙　

钛矿可浮选性的影响　

捕收剂Ａ是对钛矿亲和性强的捕收剂之一．　

本实验研究了在设定的温度和ｐＨ值的条件下捕　

收剂Ａ和抑制剂水玻璃用量对改性渣中钙钛矿　

的选择性分离的影响，两者用量对目的矿物和浮　

选后尾矿中ＴｉＯ　的品位的影响及目的矿物的回　

收率影响分别见图７、图８和图９．由图７可见，在　

捕收剂Ａ用量一定时，水玻璃的增多对目的矿物　

中ＴｉＯ　的品位影响较大，捕收剂Ａ和水玻璃用量　

在６００　ｇ／ｔ和１　５００　ｇ／ｔ时目的矿物中ＴｉＯ２的品位　

较高，达到３９．５５％．由图８可得，较好条件是在　

捕收剂Ａ和水玻璃为６００　ｇ／ｔ和１　５００　ｇ／ｔ时，浮选　

后尾矿中的ＴｉＯ：品位为１１．０９％．由图９可见，水　

玻璃的加入对目的矿物回收率的影响较大，在整　

个实验中在捕收剂Ａ的用量为４００　ｇ／ｔ，水玻璃为　

１　５００　ｇ／ｔ时，目的矿物回收率较高，达到　

３６．４６％．在同样用量时，捕收剂Ａ相比于油酸目　

的矿物中ＴｉＯ：品位和回收率整体上调，所以捕收　

剂Ａ更适用于改性渣的选择性分离．

　１６　材料与冶金学报　第１１卷　

、　咯　墨　Ｈ　Ｑ　导　

鼋　血　

捕收剂Ａ用量／（ｇ・ｔ　）　图７捕收剂Ａ和水玻璃用量对目的矿物　ＴｉＯ：品位的影响　

Ｆｉｇ．７　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　Ａ　ａｎｄ　ｓｏｄｉｕｍ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ｏｎ　ＴｉＯ２　ｇｒａｄｅ　ｉｎ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　

、　畦　霉　Ｈ　０　岳　咄　

、　料　

匿　

蛊　血　捕收剂Ａ用量／（ｇ・ｔ　）　图８捕收剂Ａ和水玻璃用量对浮选后尾矿　ＴｉＯ２品位的影响　

Ｆｉｇ．８　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　Ａ　ａｎｄ　ｓｏｄｉｕｍ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ｏｎ　

Ｔｉｏ２　ｇｒａｄｅ　ｉｎ　ｔａｉｌｉｎｇｓ　

捕收剂Ａ用量／（ｇ。ｔ　）　图９捕收剂Ａ和水玻璃用量对目的　矿物回收率的影响　

Ｆｉｇ．９　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　Ａ　ａｎｄ　ｓｏｄｉｕｍ　ｓｉｌｉｃａｔｅ　ｏｎ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　

本实验与油酸实验相比较各项指标明显上　升，最佳目的矿物中ＴｉＯ：的品位达到３９．５５％，浮　

选后尾矿的ＴｉＯ　品位降到１１．０５％，目的矿物回　

收率达到３６．４６％，效果有所提高．从实验中我们　

看到，水玻璃的加入量对试验的影响较大，说明水　

玻璃对改性高炉渣的钙钛矿的抑制作用增强，不　

适宜于改性渣的抑制作用，所以我们在下面的试　

验中，探索其他抑制剂对改性渣的影响．　

２．３捕收剂Ａ与ＣＭＣ．用量对改性高炉渣中钙　

钛矿的可浮性的影响　

本实验探索了在设定的温度和ｐＨ值下，捕　

收剂Ａ和抑制剂ＣＭＣ用量对改性高炉渣钙钛矿　

的选择性分离的影响．两者用量比例对目的矿物　

和浮选后尾矿ＴｉＯ　的品位的影响及对目的矿物　

回收率影响分别见图ｌ０、图１１和图ｌ２．在捕收剂　

Ａ为６００　ｇ／ｔ，ＣＭＣ为１　５００　ｔ和２　０００ｇ／ｔ时，目的　

矿物中ＴｉＯ，的品位最高，达到４１．６４％和　

４０．３５％．与上面两组实验相比，本次实验结果中　

的目的矿物ＴｉＯ：的品位有所增高．从图１１中可　

得，较佳条件是捕收剂Ａ为６００　ｇ／ｔ，ＣＭＣ为　

１　５００　ｇ／ｔ时，尾矿中ＴｉＯ２的品位降到１０．９８％，相　

对于前两组实验品位有所下降．由图１２可得，目　

的矿物回收率最高的达到了３６．４６％，但是此组　

的目的矿物中ＴｉＯ，品位相对较低．所以此实验最　

为理想的浮选条件是在捕收剂Ａ为６００　ｇ／ｔ，ＣＭＣ　

为１　５００　ｇ／ｔ时，目的矿物中的ＴｉＯ　的品位为　

４１．６４％，尾矿中ＴｉＯ　的品位降至１０．９８％，目的　

矿物回收率为３２．６７％．由三组图表明，加入ＣＭＣ　

后对改性高炉渣的浮选性相对于上两组实验效果　

更理想，所以ＣＭＣ是更适用于改性高炉渣的抑　

制剂．　

＼　Ⅱ暑　窖　Ｎ　０　

岳　

捕收剂Ａ用量／（ｇ・ｔ　）　图１Ｏ捕收剂Ａ用量和ＣＭＣ用量对目的矿物　

ＴｉＯ：品位的影响　

Ｆｉｇ．１０　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　Ａ　ａｎｄ　ＣＭＣ　ｏｎ　ＴｉＯ２　

ｇｒａｄｅ　ｉｎ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　

总之，

对于探索改性渣浮选分离试验最佳条