某微細粒級鈦鐵礦組合濕式強磁選試驗研究

和奔流, 袁銘澤, 陳 俊, 豆中磊, 王文超, 曾尚林

(1.四川龍蟒礦冶有限責任公司，四川 攀枝花 617000；2.長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012)

1 引言

根據美國地質調查局統計顯示，2018年全球鈦礦資源儲量(以TiO2計算)約為94 200萬噸，其中鈦鐵礦資源儲量88 000萬噸，約占93.42%；金紅石資源儲量6 200萬噸，約占6.58%。我國鈦鐵礦資源豐富，截至2018年末，我國累計查明鈦礦資源保有儲量約23 000萬噸，鈦鐵礦儲量位居世界第2位[1]，但此類資源普遍品位低，嵌布粒度細，礦物組成復雜，需要先進的分選技術和復雜冗長的生產工藝才能有效開發利用，這導致生產成本高和回收率低[2]。我國鈦鐵礦主要分布在四川攀枝花、河北承德、陜西漢中等地，其中攀西地區鈦鐵礦資源儲量最高，且分布相對集中，是我國最大的鈦鐵礦產地[3]。

目前，攀西地區微細粒級鈦鐵礦鈦的實際回收率距理論回收率仍有較大差距。國內對微細粒級鈦鐵礦回收開展了較多的研究，取得了一些成績，但沒有突破性的進展，微細粒級鈦鐵礦的回收率與較粗粒級相比，仍處于較低水平[4-8]。研究解決微細粒級鈦回收率低的問題，是解決攀西地區釩鈦磁鐵礦資源綜合利用工藝技術的關鍵。現在普遍采用的立環脈動高梯度磁選機對微細粒鈦鐵礦回收較差，是影響鈦回收率的重要原因。ZH組合濕式強磁選機磁感應場強高，可達2.0 T甚至更高；磁場梯度高，可達105；獨特設計的磁系結構，產生不同磁場，對不同磁性、不同粒級的礦物實現了多段精準梳理式分選。

2 礦石性質

2.1 樣品化學成分

樣品的X熒光光譜半定量分析和化學多元素分析結果見表1、表2。

表1 樣品的X熒光光譜半定量分析結果(%)

表2 樣品的化學多元素分析結果(%)

由表1、表2可以看出：樣品中TiO2品位為12.91%，Fe品位為14.18%，V2O5、Cr2O3、Cu、Co和Ni的品位較低。脈石組分主要為SiO2，其次是CaO、MgO和Al2O3，四者含量合計值為60.36%。

2.2 礦物組成及含量

經鏡下鑒定、掃描電鏡、MLA測定和鈦物相分析綜合研究查明，鈦主要為鈦鐵礦，少量榍石；鐵礦物除鈦鐵礦外，還有少量磁鐵礦和赤鐵礦。脈石礦物以長石、綠泥石、透輝石、透閃石為主，少量云母、蛇紋石和磷灰石等。其他微量礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、金紅石、石榴石、尖晶石、方解石、鉻鐵礦、鋯石和獨居石等。樣品中主要礦物的含量見表3，鈦物相分析結果見表4。

表3 樣品中主要礦物含量分析結果(%)

表4 試樣鈦物相分析結果

3 ZH組合式強磁選技術試驗研究

3.1 給礦濃度條件試驗

給礦濃度與ZH組合濕式強磁機的處理量直接相關，探索最佳給礦濃度是判斷設備所能達到的最大處理量的關鍵指標。考慮到ZH組合濕式強磁機給礦均是自流給入，條件試驗給礦濃度值分別為25%、30%、35%和40%，磁場強度0.8 T，中沖水0.2 MPa，試驗結果如圖1所示。

圖1 礦漿濃度對分選指標的影響

從圖1可以看出，當給礦濃度達到40%時，精礦TiO2品位顯著下降，在此給礦濃度下，物料已無法達到有效分選；雖礦漿濃度越低，精礦TiO2品位越高，但考慮到設備的生產效率，在分選指標變化不顯著時，濃度盡可能取高值，即合理的給礦濃度為35%。

3.2 中沖水壓力條件試驗

中沖水是磁選區域內對吸附在磁介質上的磁性物進行沖洗，減少目的礦物中無用礦物的夾雜，以提高分選目的礦物的品位。結合實驗機型，條件試驗中沖水壓力分別為0.05、0.1、0.2和0.3 MPa，磁場強度0.8 T，給礦濃度35%，試驗結果如圖2所示。從圖2中可以看出：隨著中沖水壓力的增加，精礦TiO2品位也隨著提高，精礦中的夾雜越少。當中沖水壓力為0.3 MPa時，強磁精礦TiO2品位最高，雖然回收率此時較低，但可以通過調整場強來提高回收率，故在實驗室條件下，中沖水壓力0.3 MPa較為合理。

圖2 中沖水壓力對分選指標的影響

3.3 磁介質間隙條件試驗

分選箱是強磁機的核心部件，主要參數為磁介質間隙。目前實驗室磁介質間隙為0.8、1.5、2.0和3.0 mm，磁場強度0.8 T，中沖水壓0.3 MPa，給礦濃度35%。試驗結果如圖3所示。

圖3 磁介質間隙對分選指標的影響

從圖3中可以看出：磁介質間隙為1.5 mm時，精礦TiO2品位提高較為明顯且最高，繼續增大磁介質間隙，精礦品位變化不大，故此磁介質間隙參數較為合理。

3.4 磁場強度條件試驗

目的礦物所固有的比磁化系數決定了其所適用的分選磁場強度。磁場強度是強磁機的重要分選參數，也是決定磁選精礦品位是否合格的關鍵因素。磁場強度條件試驗場強分別為0.6、0.8、1.0、1.2和1.4 T，中沖水壓力0.3 MPa，給礦濃度35%，磁介質間隙1.5 mm，采用ZH560S實驗型組合式強磁選機，試驗結果如圖4所示。從圖4中可看出：隨著磁場強度不斷提高，精礦回收率也隨著增加，但其TiO2品位在逐漸降低。強磁精礦TiO2不低于20%，以滿足后續浮選要求。當磁場強度為1.0 T 時，精礦和尾礦綜合指標較為理想，即磁場強度1.0 T為適宜參數。

圖4 磁場強度對分選指標的影響

3.5 試驗小結

該礦樣ZH組合式強磁選技術分選最佳設備工藝參數為：給礦濃度35%、中沖水壓力0.3 MPa、磁介質間隙1.5 mm、磁場強度1.0 T，此時強磁精礦TiO2品位20.55%、產率56.28%、回收率88.76%，尾礦TiO2品位3.35%。

4 分選指標評價

由上述試驗結果可知，在最優參數條件下，通過一次ZH組合式強磁選粗選，即可獲得TiO2品位20.55%、產率56.28%、回收率88.76%的鈦粗精礦，該指標明顯優于現場立環脈動高梯度磁選的工藝指標。在鈦粗精礦TiO2品位不低于現場指標的情況下，產率提高4.04%，回收率提高7.09%，而尾礦TiO2品位低1.65%，詳細對比數據見表5。

表5 ZH多級組合式強磁選與現場工藝指標對比結果(%)

5 結論

(1)研究了試樣的工藝礦物學性質，通過多元素分析發現樣品中TiO2含量為12.91%，Fe含量為14.18%，脈石組分主要為SiO2，其次是CaO、MgO和Al2O3。經鏡下鑒定、掃描電鏡、MLA測定和鈦物相分析綜合研究查明，鈦主要為鈦鐵礦，少量榍石；鐵礦物除鈦鐵礦外，還有少量磁鐵礦和赤鐵礦。脈石礦物以長石、綠泥石、透輝石、透閃石為主，少量云母、蛇紋石和磷灰石等。

(2)應用試驗型ZH560S組合式強磁選機，在操作條件最佳時，即給礦濃度35%、中沖水壓力0.3 MPa、磁介質間隙1.5 mm、磁場強度1.0 T 時，經ZH組合式強磁選一次粗選，即可得到精礦TiO2品位為20.55%、回收率為88.76%，尾礦TiO2品位為3.35%的指標。精礦TiO2品位相當的情況下，ZH組合強磁選相比現場立環分選指標：精礦TiO2收率提高7.09%，尾礦TiO2品位降低1.65%。

(3)ZH組合濕式強磁選新方法可以有效分選微細粒級鈦鐵礦，為我國微細粒級弱磁性礦的高效開發利用提供一種新的技術途徑。