陳曉鳴 嚴 鵬 陳力行

(1.昆明理工大學國土資源工程學院，云南昆明650093;2.昆明梵闐盛科技有限公司，云南昆明650000)

鈦鐵礦是鈦存在的主要形式，也是國民經(jīng)濟用鈦的主要來源。由于鈦鐵礦可選性較差，因此，選礦指標一直不理想，細粒和微細粒鈦鐵礦回收效果尤其不理想。為響應國家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型綠色礦山的號召，同時也為了提升企業(yè)的經(jīng)營業(yè)績，各選鈦廠均加強了對細粒鈦鐵礦回收的研究和實踐［1-2］。

由于螺旋溜槽具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝與操作方便、占地面積小、處理能力大、選別指標可控性好等特點［3-6］，因而成為我國鈦粗選的主要設(shè)備。但普通的螺旋溜槽對細粒鈦鐵礦，尤其對－0.074 mm的鈦鐵礦回收效果不理想。陳力行等最新研制的磁性螺旋溜槽是一種適合細粒、微細粒鈦鐵礦物分選的改進型螺旋溜槽，本研究將對相同規(guī)格的磁性螺旋溜槽的分選效果與常規(guī)螺旋溜槽的分選效果進行對比。

1 磁性螺旋溜槽的結(jié)構(gòu)、分選原理及特點

磁性螺旋溜槽的結(jié)構(gòu)與常規(guī)螺旋溜槽相同，差異之處在于磁性螺旋溜槽的槽內(nèi)表面涂有磁性耐磨涂料，對槽內(nèi)運動的磁性顆粒有一定的磁力吸引。

磁性螺旋溜槽的工作原理:礦漿從溜槽頂端沿溜槽面滑落，其中的礦物顆粒均受到重力、浮力、離心力、流體沖擊力和摩擦力的綜合作用，而磁性顆粒同時還受到溜槽面的磁力作用，顆粒的運動軌跡不斷分化——密度較小且無磁力吸引的礦物顆粒相對處于礦漿的上層，在以強大水流為主的諸力作用下有向溜槽滑道的外側(cè)運動的趨勢;密度較大且有磁力吸引的礦物顆粒相對處于礦漿的下層，這些礦物顆粒由于受到較大的槽面摩擦力及磁力作用，水流的沖擊作用相對減弱，且在較大的重力和磁力作用下，有向溜槽滑道內(nèi)側(cè)移動的趨勢。隨著礦漿不斷向下運動，輕而無磁力吸引的顆粒越來越向溜槽外側(cè)運動、重而有磁力吸引的顆粒越向溜槽內(nèi)側(cè)運動，礦物在溜槽的出口端呈現(xiàn)從外側(cè)向內(nèi)側(cè)密度逐漸增大，磁性逐漸增強的分布規(guī)律，從而實現(xiàn)目的礦物與脈石礦物的初步分離［7-9］。

磁性螺旋溜槽與普通溜槽相比，可以加速鈦鐵礦物的下沉，阻礙鈦鐵礦向溜槽外側(cè)運動，因而具有提高細粒鈦鐵礦回收率、降低鈦鐵礦回收粒度下限的效果［10］。

螺旋溜槽上的磁性耐磨涂層的充磁時間間隔為1個月左右，充磁場強根據(jù)礦物性質(zhì)不同而改變，使用壽命比常規(guī)螺旋溜槽略長，可作為鈦鐵礦粗選設(shè)備，具有較高的拋尾效率。

2 礦石性質(zhì)

2.1 礦石主要化學成分

試驗用礦石取自云南武定某高泥風化鈦鐵礦，礦石磨礦時會產(chǎn)生大量的微細泥。礦石主要化學成分分析結(jié)果見表1。

表1 礦石主要化學成分分析結(jié)果Table1 Themain chem ical component analysis results of the ore %

從表1可以看出，礦石中 TiO2含量不高，為6.28%，有害元素S含量較低，屬低品位鈦鐵礦。

2.2 礦石粒度篩析

將礦石碎磨至－0.1 mm占80%后進行粒度篩析，結(jié)果見表2。

表2 碎磨產(chǎn)品粒度篩析結(jié)果Table2 The sieve analysis results of particles size after comm inution

從表2可以看出，碎磨產(chǎn)品中0.074～0.038 mm粒級產(chǎn)率為30.21%，TiO2品位為10.66%，TiO2分布率為51.14%，表明TiO2在該粒級有明顯的富集現(xiàn)象;－0.038 mm粒級產(chǎn)率為42.68%，TiO2品位為4.51%，TiO2分布率為30.65%，該粒級是磨礦產(chǎn)品中較高品位和較高TiO2分布率的粒級，其回收效果的好壞直接關(guān)系到分選指標的高低。

3 試驗方法及設(shè)備參數(shù)

試驗用BLL－600型單頭常規(guī)螺旋溜槽對0.074～0.038 mm、－0.038 mm粒級產(chǎn)品分別進行工藝條件研究，然后在確定的工藝條件下用同型號的磁性螺旋溜槽分別對0.074～0.038、－0.038 mm粒級產(chǎn)品進行分選。螺旋直徑為600 mm，螺距為360 mm，螺旋圈數(shù)為5圈，螺紋縱向傾角為9°，磁性螺旋溜槽表面磁場強度為318 kA/m。

4 試驗結(jié)果與討論

4.1 0.074～0.038 mm粒級試驗

4.1.1 常規(guī)螺旋溜槽試驗

4.1.1.1 給礦量試驗

常規(guī)螺旋溜槽給礦量試驗的給礦濃度為20%，試驗結(jié)果見表3。

表3 常規(guī)螺旋溜槽給礦量試驗精礦指標Table3 The titanium concentrate index at different capacity by conventional spiral chute

從表3可以看出，隨著給礦量的增加，精礦TiO2品位上升、回收率下降。綜合考慮，確定后續(xù)試驗給礦量為5.4 L/min。

4.1.1.2 給礦濃度試驗

常規(guī)螺旋溜槽給礦濃度試驗的給礦量為5.4 L/min，試驗結(jié)果見表4。

表4 常規(guī)螺旋溜槽給礦濃度試驗精礦指標Table4 The titanium concentrate index at different feeding density by conventional spiral chute %

從表4可以看出，給礦濃度從11%提高至20%，精礦TiO2品位變化不大，但TiO2回收率明顯下降;繼續(xù)提高給礦濃度至25%，精礦TiO2品位和回收率均下降。綜合考慮，確定后續(xù)試驗的給礦濃度為14%，對應的精礦TiO2品位為27.03%，TiO2回收率為72.20%。

4.1.2 磁性螺旋溜槽試驗

4.1.2.1 相同工藝參數(shù)下的磁性螺旋溜槽試驗

磁性螺旋溜槽試驗的給礦量為5.4 L/min，給礦濃度為14%，試驗結(jié)果見表5。

表5 磁性螺旋溜槽試驗結(jié)果Table5 The results by usingmagnetic spiral chute%

從表5可以看出，磁性螺旋溜槽在給礦量為5.4 L/min，給礦濃度為14%的情況下，獲得了TiO2品位為27.19%，TiO2回收率為86.04%的鈦精礦。

4.1.2.2 磁性螺旋溜槽給礦量擴大試驗

為探索磁性螺旋溜槽擴大處理量的可能性，在給礦濃度為14%的情況下，進行了加大處理量試驗，試驗結(jié)果見表6。

表6 磁性螺旋溜槽給礦量擴大試驗精礦指標Table6 The titanium concentrate index of the expanding feeding quantity experiments by magnetic spiral chute

從表6并結(jié)合表5可以看出，給礦量由5.4 L/min提高至7.8 L/min，精礦TiO2品位僅提高1.82個百分點，但回收率卻大幅下降18.44個百分點，即提高處理量將帶來精礦TiO2回收率的明顯下降。

4.1.3 0.074～0.038 mm粒級物料不同螺旋溜槽分選效果比較

(1)與常規(guī)螺旋溜槽比較，在給礦量均為5.4 L/min，給礦濃度均為14%的情況下，磁性螺旋溜槽精礦TiO2品位和TiO2回收率分別提高0.16個百分點和13.86個百分點。

(2)在精礦TiO2指標相當?shù)那闆r下，磁性螺旋溜槽可將系統(tǒng)的處理能力從5.4 L/min提高至7.8 L/min，升幅高達44%。

4.2 －0.038 mm粒級試驗

4.2.1 常規(guī)螺旋溜槽試驗

4.2.1.1 給礦量試驗

常規(guī)螺旋溜槽給礦量試驗的給礦濃度為16%，試驗結(jié)果見表7。

表7 常規(guī)螺旋溜槽給礦量試驗精礦指標Table7 The titanium concentrate index of feeding capacity by conventional spiral chute

從表7可以看出，隨著給礦量的增加，精礦TiO2品位上升，TiO2回收率下降。綜合考慮，確定后續(xù)試驗給礦量為4.2 L/min。

4.2.1.2 給礦濃度試驗

常規(guī)螺旋溜槽給礦濃度試驗的給礦量為4.2 L/min，試驗結(jié)果見表8。

表8 常規(guī)螺旋溜槽給礦濃度試驗精礦指標Table8 The titanium concentrate index of feeding concentration experiments by conventional spiral chute %

從表8可以看出，提高給礦濃度，精礦TiO2品位變化不大，但TiO2回收率明顯下降。因此，確定后續(xù)試驗的給礦濃度為10%，對應的精礦TiO2品位為8.48%，TiO2回收率為42.83%。

4.2.2 磁性螺旋溜槽試驗

4.2.2.1 相同工藝參數(shù)下的磁性螺旋溜槽試驗

磁性螺旋溜槽試驗的給礦量為4.2 L/min，給礦濃度為10%，試驗結(jié)果見表9。

從表9可以看出，磁性螺旋溜槽在給礦量為4.2 L/min，給礦濃度為10%的情況下，獲得了TiO2品位為8.43%，TiO2回收率為57.88%的鈦精礦。

表9 磁性螺旋溜槽試驗結(jié)果Table9 The result by usingmagneticspiral chute%

4.2.2.2 磁性螺旋溜槽給礦量擴大試驗

為探索磁性螺旋溜槽擴大處理量的可能性，在給礦濃度為10%的情況下，進行了加大處理量試驗，試驗結(jié)果見表10。

表10 磁性螺旋溜槽給礦量擴大試驗精礦指標Table1 0 The titanium concentrate index of the expanding feeding quantity experiments by magnetic spiral chute

從表10并結(jié)合表9可以看出，給礦量由4.2 L/min提高至4.5 L/min，精礦TiO2品位下降0.20個百分點，TiO2回收率僅提高0.62個百分點;繼續(xù)提高給礦量至9.0 L/min，精礦TiO2品位雖然提高了1.72個百分點，但TiO2回收率卻下降了13個百分點，即磁性螺旋溜槽僅有小幅提高處理量的效果。

4.2.3 －0.038 mm粒級物料不同螺旋溜槽分選效果比較

(1)與常規(guī)螺旋溜槽比較，在給礦量均為4.2 L/min，給礦濃度均為10%的情況下，磁性螺旋溜槽精礦TiO2品位僅小幅下降0.05個百分點，但TiO2回收率卻大幅度提高15.05個百分點。

(2)在精礦TiO2指標相當?shù)那闆r下，磁性螺旋溜槽可將系統(tǒng)的處理能力從4.2 L/min提高至9.0 L/min，提高的幅度達114%。

5 結(jié)論

(1)用BLL－600型單頭常規(guī)螺旋溜槽處理粒度為0.074～0.038 mm的云南武定某高泥風化鈦鐵礦石，在給礦濃度為14%、給礦量為5.4 L/min的情況下，經(jīng)1次粗選即可獲得TiO2品位為27.03%，回收率為72.20%的鈦粗精礦;－0.038 mm粒級產(chǎn)品在給礦濃度為10%、給礦量為4.2 L/min的情況下，經(jīng)1次粗選即可獲得 TiO2品位為8.48%，回收率為42.83%的鈦粗精礦。

(2)用相同規(guī)格的磁性螺旋溜槽處理粒度同為0.074～0.038 mm的鈦鐵礦石，在給礦濃度為14%、給礦量為5.4 L/min的情況下，經(jīng)1次粗選即可獲得TiO2品位為27.19%，回收率為86.04%的鈦粗精礦;－0.038 mm粒級產(chǎn)品在給礦濃度為10%、給礦量為4.2 L/min的情況下，經(jīng)1次粗選即可獲得TiO2品位為8.43%，回收率為57.88%的鈦粗精礦。

(3)在相同工藝條件下，用相同規(guī)格型號的磁性螺旋溜槽分別處理0.074～0.038 mm和－0.038 mm粒級的鈦鐵礦石，在精礦TiO2品位相當?shù)那闆r下，可比常規(guī)螺旋溜槽提高TiO2回收率分別達13.86個百分點和15.05個百分點。

(4)在精礦TiO2指標相當?shù)那闆r下，磁性螺旋溜槽可顯著提高系統(tǒng)的處理能力。

References)

［1］ 韋連軍，黃慶柒，廖江南.云南文山某細粒鈦鐵礦選礦試驗研究［J］.金屬礦山，2010(7):51-54.

Wei Lianjun，Huang Qingqi，Liao Jiangnan.Experimental research on beneficiation tests for a fine particle ilmenite in fine particle ilmenite in Wenshan Yunnan province［J］.Metal Mine，2010(7):51-54.

［2］ 鄧國珠，王向東，車小奎.鈦工業(yè)的現(xiàn)狀和未來［J］.鋼鐵釩鈦，2003(1):3-9.

Deng Guozhu，Wang Xiangdong，Che Xiaokui.Today and tomorrow of titanium industry［J］.Iron Steel Vanadium Titanium，2003(1):3-9.

［3］ 張一敏.固體物料分選理論與工藝［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2007.

Zhang Yimin.Solids Material Separation Theory and Technology［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press，2007.

［4］ 張 強.選礦概論［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2009.

Zhang Qiang.Review of Mineral Processing［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press，2009.

［5］ 朱建光.鈦鐵礦、金紅石和稀土選礦技術(shù)［M］.長沙:中南大學出版社，2009.

Zhu Jianguang.Ilmenite，Rutile and Rare Earth Mineral Processing Technology［M］.Changsha:Central South University Press，2009.

［6］ 王常任.磁電選礦［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2005.

Wang Changren.Magnetoelectricity Separation［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press，2005.

［7］ Yavuz C T，Prakash A.Magnetic separation:From steel plants to biotechnology［J］.Chemical Engineering Science，2009，64:2510-2521.

［8］ 朱俊士.中國釩鈦磁鐵礦選礦［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1996.

Zhu Junshi.China Vanadium Titanium Magnetite Ore Separation［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press，1996.

［9］ 汪 力，雷 霆，張漢平.云南某地區(qū)鈦鐵礦粗選試驗研究［J］.云南冶金，2011(2):27-30.

Wang Li，Lei Ting，Zhang Hanping.Experimental study on rough concentration of ilmenite in Yunnan［J］.Yunnan Metallurgy，2011 (2):27-30.

［10］ Liang B，Li C，Zhang CG，et al.Leaching kinetics of Panzhihua ilmenite in sulfuric acid［J］.Hydrometallurgy，2005，76:173-179.