國內某鈦鐵砂礦選礦試驗

賀寶寶，趙培柱

（1.中化地質礦山總局化工地質調查總院，北京 100013；2.云南省有色地質局地質地球物理化學勘查院，云南 昆明 650233）

鈦及其氧化物具有重量輕、強度高、耐高溫耐超低溫、耐腐蝕等優良性能，常運用于航天、冶金、軍工等領域[1]，是制取高鈦渣、人造金紅石、鈦白粉、海綿鐵、鈦金屬及鈦材、焊條、涂料等重要原料，目前有工業利用價值的鈦資源主要是鈦鐵礦、銳鈦礦、板鈦礦、白鈦礦、鈣鈦礦和金紅石[3]。我國是鈦資源大國，資源十分豐富，分布于20多個省區。鈦鐵礦作為伴生礦物見于火成巖和變質巖中，也可形成砂礦,砂礦主要分布在廣東、廣西、海南沿海及云南等地。本文試驗研究對象為國內某鈦鐵砂礦，砂礦層根據風化程度可分為粘土層、砂土層、半風化層三層。通過“弱磁選鐵—高梯度強磁拋尾—搖床精選鈦”聯合流程取得了較好的試驗指標。

1 礦石性質研究

1.1 原礦多元素分析

原礦入選品位TiO24.12%、mFe1.50%，含P0.26%、S0.014%，鈦是選礦回收的主要目的元素，鐵可考慮綜合回收。

表1 原礦多元素分析結果表

1.2 原礦物相分析

表2 原礦鈦物相分析結果表

表3 原礦鐵物相分析結果表

1.3 礦物成分

經磨制光薄片鏡下觀察、X-射線粉晶衍射分析、化學多元素分析、人工重砂分析等研究，發現礦石中有氧化物、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物、碳酸鹽五類16種礦物存在，其中氧化物約20%，硅酸鹽約77.8%，其它礦物含量少；主要的礦石礦物為鈦磁鐵礦（含量1.5%）、鈦鐵礦（含量3.3%），主要的脈石礦物為輝石、斜長石。

1.4 主要礦物嵌布特征

鈦磁鐵礦：主要的礦石礦物之一，呈它形粒狀，與輝石、綠泥石、鈦鐵礦等連生，部分與鈦鐵礦呈固溶體狀連生，由于蝕變作用，鈦磁鐵礦部分蝕變為赤鐵礦。嵌布粒度上，鈦磁鐵礦的主體粒度在0.04mm～0.15mm之間。

鈦鐵礦：主要的礦石礦物之一，呈半自形板粒狀、它形粒狀，與輝石、鈦磁鐵礦連生，少部分包含在脈石礦物中。鈦鐵礦的總體嵌布粒度在0.05mm～0.3mm之間，嵌布粒度較大。

2 選礦試驗

2.1 工藝選擇

原礦入選品位TiO24.12%、mFe1.50%，鈦鐵礦是選礦回收的主要目的鈦礦物，磁鐵礦可綜合回收。

原礦中磁鐵礦屬于強磁性礦物，可用弱磁選進行分選。鈦鐵礦屬弱磁性礦物且比重較大，可用高梯度強磁選實現鈦鐵礦與脈石礦物的初步分離和富集，再采用搖床工藝進行精選，以獲得合格品位的鈦精礦。因此，本試驗選擇“弱磁選鐵—高梯度強磁拋尾—搖床精選鈦”作為回收鈦和鐵的聯合流程。

2.2 弱磁選鐵—高梯度強磁拋尾—搖床精選鈦聯合流程試驗

2.2.1 弱磁粗選磁場強度條件試驗

原礦經攪拌擦洗后，進入弱磁選流程選鐵，現考查弱磁粗選磁場強度對選鐵指標的影響，試驗流程見圖1，試驗結果見表4。

心墻上下游反濾料同堆石料平起填筑（先填反濾料后填堆石料），進行跨縫碾壓。各種壩料的填筑部位、尺寸、材料級配、粒徑范圍均應符合設計規定，每一層填筑經質檢合格后，方可進行上一層的填筑。過渡料、反濾料鋪料厚度均為60 cm，碾壓8遍。

可以看出，隨著弱磁粗選磁場強度的提高，鐵粗精礦中鐵品位不斷降低，而鐵回收率則不斷提高；另外，當磁場強度為2000Oe時，鐵粗精礦中鐵回收率變化較小。因此，較佳的磁場強度為1800Oe。

圖1 弱磁粗選和掃選磁場強度條件試驗流程

表4 弱磁粗選和掃選磁場強度條件試驗結果

2.2.2 高梯度強磁拋尾磁場強度條件試驗

為找到高梯度強磁拋尾適宜的磁場強度，本試驗在入選細度-0.2mm的條件下，開展0.4T、0.5T、0.6T三個磁場強度的條件試驗。

高梯度強磁拋尾磁場強度條件試驗流程見圖2，試驗結果見表5。

圖2 高梯度強磁拋尾磁場強度條件試驗流程

表5 高梯度強磁拋尾磁場強度條件試驗結果

由表6可見，隨著磁場強度的提高，鈦粗精礦品位及拋尾率不斷降低，而回收率則不斷提高；由于主要元素為Ti，此處針對Ti進行分析，磁場強度為0.6T時鈦粗精礦Ti品位與0.5T時鈦粗精Ti品位相似；二者的回收率相差不大，另外，對磁場強度為0.5T的尾礦進行人工重砂鑒定發現，損失在該尾礦中的鈦鐵礦已很少。因此，高梯度強磁選適宜的磁場強度為0.5T。

2.2.3 兩種入選細度的對比試驗

根據工藝礦物學研究，Ti主要嵌布粒度在0.05～0.3mm，據此進行-0.15mm、-0.30mm兩種入選細度的對比試驗，以確定適宜的入選細度。-0.15mm、-0.30mm兩種入選細度試驗流程分別見圖3、圖4，對比試驗結果見表6。

圖3 -0.30mm入選細度試驗流程圖

圖4 -0.15mm入選細度試驗流程圖

表6 兩種入選細度對比試驗結果

兩種入選細度對比試驗結果表明，-0.30mm與-0.15mm入選細度均能獲得較高品位的鈦精礦，-0.15mm入選細度所得中礦1+中礦2+中礦3鈦回收率比入選細度-0.30mm所得中礦1+中礦2+中礦3+中礦4鈦回收率高。綜合考慮經濟及技術指標，選擇-0.15mm入選細度。

2.2.4 兩個搖床中礦再磨再選鈦試驗

原礦經圖4所示的流程選別后，搖床產出三個中礦分別為：+0.074mm粒 級 中 礦1與-0.074mm～+0.043mm粒 級 中 礦2，-0.043mm粒級中礦3，經顯微鏡下查明，中礦1和中礦2中的鈦鐵礦主要呈連生體形式存在，粒度細，需要再磨再選；而中礦3由于已是-0.043mm粒集重選產物，粒度已極細，故不再選別。

（1）搖床中礦1再磨再選鈦試驗。對圖4中的中礦1進行再磨再選試驗，其流程見圖5，試驗結果見表7。

圖5 中礦1再磨再選鈦試驗流程

表7 中礦1再磨再選鈦試驗結果表8

由表8可知，中礦1經過再磨再選后，可獲得產率1.43%、TiO241.66%、對原礦鈦回收率14.19%的鈦精礦，提高了鈦回收率。

（2）搖床中礦2再磨再選鈦試驗。對圖4中的中礦2進行再磨再選試驗，其流程見圖6，試驗結果見表8。

表8 中礦2再磨再選鈦試驗結果

圖6 中礦2再磨再選鈦試驗流程

由表9可知，中礦2經過再磨再選后，還可獲得產率0.26%、TiO240.96%、對原礦鈦回收率2.58%的鈦精礦，提高了鈦回收率。

2.2.5 弱磁選鐵—高梯度強磁拋尾—搖床精選鈦聯合流程試驗

基于以上的試驗成果，“弱磁選鐵—高梯度強磁拋尾—搖床精選鈦”流程見圖7，試驗結果見表9。

圖7 弱磁選鐵—高梯度強磁拋尾—搖床精選鈦聯合流程

表9 聯合流程試驗結果

在較佳的分選條件（圖7）下，原礦經“弱磁選鐵—高梯度強磁拋尾—搖床精選鈦”聯合流程選別后，獲得鈦精礦產率2.98%、TiO244.07%、對全鈦回收率31.46%；鐵精礦產率3.24%、TFe45.72%、對全鐵回收率9.98%的技術指標。原礦中鈦鐵礦礦物得到了回收，伴生有益礦物磁鐵礦也得到了較好的綜合回收利用。

3 結論

（1）通過多種分析及研究等工作基本查清了該礦石的物理化學組成。原礦入選品位TiO24.12%、mFe1.50%，含P0.26%、CaO2.46%、MgO2.91%。主要的鈦礦物為鈦磁鐵礦及鈦鐵礦，主要的鐵礦物為赤鐵礦與褐鐵礦；主要的脈石礦物為輝石、斜長石。鈦鐵礦是選礦回收的主要目的鈦礦物，磁鐵礦可綜合回收。

（2）推薦流程為“弱磁選鐵—高梯度強磁拋尾—搖床精選鈦”。

（3）在較佳的分選條件下，原礦經“弱磁選鐵—高梯度強磁拋尾—搖床精選鈦”聯合流程選別后，獲得鈦精礦產率2.98%、TiO244.07%、對全鈦回收率31.46%；鐵精礦產率3.24%、TFe45.72%、對全鐵回收率9.98%的技術指標。原礦中鈦鐵礦礦物得到了較好的回收，伴生有益礦物磁鐵礦也得到了較好的綜合回收利用。