廖 乾，龔文勇，張建文，李池佳

（長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙 410012）

海濱砂礦是指在海濱地帶由河流、海浪、潮汐及海流共同作用下，由砂質(zhì)沉積物中的重礦物碎屑富集而形成的礦床［1］。海濱砂礦是最具工業(yè)價值的鈦砂礦床，世界上30%的鈦鐵礦都來自于海濱砂礦［2］。鈦鐵礦作為鈦資源的主要來源，是生產(chǎn)海綿鈦、制取鈦白粉的主要原料，也是生產(chǎn)鈦鐵和電焊條不可缺少的原料［3］。莫桑比克海濱砂礦礦床資源儲量較大［4，5］，本文以莫桑比克某海濱砂礦為研究對象，進(jìn)行了重選預(yù)富集工藝試驗研究，研究結(jié)果可作為該資源的后續(xù)開發(fā)的依據(jù)。

1 原礦性質(zhì)

某海濱砂礦中可供選礦回收的組分主要是TiO2，品位為 3.33%；Fe和 ZrO2的含量分別為6.04%和0.21%，可考慮綜合回收。脈石組分主要是SiO2，次為Al2O3，二者合計含量達(dá)83.85%。鈦的賦存形式較為簡單，TiO2在鈦鐵礦中的分布率達(dá)到77.18%，鈦鐵礦與金紅石中的TiO2分布率合計為84.99%，這即是選礦富集回收鈦礦物時，TiO2的最大理論回收率。原礦的主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，原礦中鈦的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

表1 主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

2 試驗方法及設(shè)備

海濱砂礦多采用重選、電選和磁選工藝，有時也采用浮選工藝［6，7］。由于海濱砂礦中有價礦物品位較低，粗選預(yù)富集方案是控制項目建設(shè)投資與生產(chǎn)成本的關(guān)鍵，過往的試驗研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，大多利用有價礦物與脈石礦物之間的密度差異，采用重選的方法進(jìn)行粗選預(yù)富集，在重選方法中，多用螺旋溜槽［8］。本研究共選擇了3種螺旋溜槽，分別為1＃、2＃、3＃螺旋溜槽。3種螺旋溜槽存在直徑、圈數(shù)等方面的差異，其中1＃螺旋溜槽直徑最小，圈數(shù)最多，2＃螺旋溜槽直徑居中，圈數(shù)最少，3＃螺旋溜槽直徑最大，圈數(shù)居中。1＃、2＃、3＃螺旋溜槽均可作粗選設(shè)備，3＃螺旋溜槽還可配置用作精選設(shè)備。

原礦中絕大部分目的礦物呈單體狀態(tài)產(chǎn)出是獲得理想技術(shù)指標(biāo)的必要條件。采用MLA（礦物參數(shù)自動分析儀）對原礦樣品（未磨礦）中鈦鐵礦、鐵礦物（包括鈦磁鐵礦、假象赤鐵礦和赤鐵礦）、鉻礦物和鋯石的解離度進(jìn)行了測定，結(jié)果見表3。對于包含微細(xì)鈦鐵礦片晶的鈦磁鐵礦，因片晶寬度普遍較為細(xì)小，因此統(tǒng)計過程中均作為鈦磁鐵礦處理。

表3 主要目的礦物的解離度 %

從表3可以看出，主要目的礦物呈單體產(chǎn)出的比例均接近或超過95%，鉻礦物和鋯石的解離度甚至達(dá)到98%以上，說明在不需要進(jìn)一步磨礦的條件下，便可滿足獲得較高品位精礦的要求。

確定原礦樣不經(jīng)過磨礦，直接經(jīng)過攪拌調(diào)漿后，給入螺旋溜槽，進(jìn)行重選預(yù)富集工藝試驗研究。鐵礦物、鈦礦物、鉻礦物和鋯礦物等重礦物，均會進(jìn)入到螺旋溜槽精礦產(chǎn)品中，本研究主要對含Ti礦物的回收效果進(jìn)行考察，達(dá)到優(yōu)化重選預(yù)富集工藝的目的。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 粗選給礦濃度試驗結(jié)果

分別采用1＃、2＃和3＃螺旋溜槽作為重選粗選預(yù)富集設(shè)備，在粗選處理能力為1.88 t／h時，選擇給礦濃度20%～35%，考察給礦濃度的變化對預(yù)富集效果的影響。粗選螺旋溜槽給礦濃度試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 給礦濃度的變化對預(yù)富集效果的影響

圖1 試驗結(jié)果表明，隨著給礦濃度提高，1＃、2＃和3＃螺旋溜槽獲得的粗精礦TiO2回收率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，1＃螺旋溜槽獲得的粗精礦TiO2品位先上升后下降，2＃和3＃螺旋溜槽獲得的粗精礦TiO2品位則是逐漸降低。優(yōu)先保證粗精礦中TiO2回收率，兼顧TiO2品位，3種螺旋溜槽試驗結(jié)果均表明，給礦濃度為25%時，能夠獲得較好的選別指標(biāo)。確定粗選螺旋溜槽合適的給礦濃度為25%。

3.2 粗選處理能力試驗結(jié)果

分別采用1＃、2＃和3＃螺旋溜槽作為重選粗選預(yù)富集設(shè)備，在粗選給礦濃度為25%時，選擇處理能力1.46～2.25 t／h，考察螺旋溜槽處理能力的變化對預(yù)富集效果的影響。粗選螺旋溜槽處理能力試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 處理能力的變化對預(yù)富集效果的影響

由圖 2試驗結(jié)果可以看出，1＃、2＃和 3＃螺旋溜槽分別作為粗選設(shè)備時，隨著處理能力的逐漸增大，粗精礦TiO2品位呈現(xiàn)不規(guī)則變化，其中1＃和3＃螺旋溜槽TiO2品位整體呈現(xiàn)上升趨勢，2＃螺旋溜槽TiO2品位則是先上升后下降，3種螺旋溜槽獲得的粗精礦TiO2回收率表現(xiàn)為先上升后下降。綜合3種螺旋溜槽的試驗結(jié)果，優(yōu)先保證粗精礦中TiO2回收率，兼顧TiO2品位，粗選螺旋溜槽的處理能力以1.88～2.05 t／h為宜。

3.3 粗選設(shè)備對比試驗結(jié)果

在粗選螺旋溜槽給礦濃度為25%、處理能力分別為1.88 t／h和 2.05 t／h時，分別采用 1＃、2＃和3＃螺旋溜槽作為粗選設(shè)備，考察不同種類螺旋溜槽的選別效果，試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3試驗結(jié)果表明，相較2＃和3＃螺旋溜槽，1＃螺旋溜槽可以獲得更好的選別指標(biāo)，粗精礦TiO2品位及回收率均相對較高。結(jié)合圖1和圖2試驗結(jié)果，確定采用1＃螺旋溜槽作為重選預(yù)富集工藝粗選設(shè)備更為合適。

圖3 不同螺旋溜槽對粗選預(yù)富集效果的影響

3.4 精選試驗結(jié)果

根據(jù)重選預(yù)富集工藝設(shè)備現(xiàn)場實(shí)際配置情況，采用1＃螺旋溜槽作為粗選設(shè)備、3＃螺旋溜槽作為精選設(shè)備，在粗選螺旋溜槽給礦濃度為25%，處理能力為1.88 t／h時，獲得的粗精礦采用3＃螺旋溜槽進(jìn)行精選，考察了精選螺旋溜槽分礦板間距的變化對分選指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4 分礦板間距對預(yù)富集效果的影響

由圖4試驗結(jié)果可以看出，隨著螺旋溜槽分礦板間距的變大，精礦中TiO2品位逐漸降低，而TiO2回收率則逐漸升高。優(yōu)先保證TiO2回收率，兼顧TiO2品位，確定精選螺旋溜槽合適的分礦板間距為12～14 cm。

3.5 重選預(yù)富集工藝驗證試驗結(jié)果

通過對粗選及精選螺旋溜槽工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化試驗，確定了重選預(yù)富集工藝合適的試驗設(shè)備和工藝參數(shù)。采用1＃螺旋溜槽作為粗選設(shè)備（給礦濃度為25%，處理能力為 1.88 t／h），3＃螺旋溜槽作為精選設(shè)備，進(jìn)行了重選預(yù)富集工藝驗證試驗，試驗流程如圖5所示，試驗結(jié)果見表4。表4試驗結(jié)果表明，原礦攪拌調(diào)漿后，經(jīng)過螺旋溜槽1次粗選和1次精選重選預(yù)富集工藝處理，可獲得產(chǎn)率為11.07%、TiO2品位為27.07%、TiO2回收率為88.92%的鈦精礦產(chǎn)品，為該資源的后續(xù)處理提供了合適的樣品；拋除的總螺旋尾礦產(chǎn)率為88.92%，其中TiO2的損失率為11.08%。

圖5 重選預(yù)富集工藝驗證試驗流程

表4 重選預(yù)富集工藝驗證試驗結(jié)果 %

4 結(jié) 語

1.某海濱砂礦TiO2品位為3.33%，賦存于鈦鐵礦和金紅石中的鈦合計分布率為84.99%，脈石組分主要是SiO2，次為Al2O3，二者合計含量達(dá)83.85%。原礦中有用礦物解離度高，不需要磨礦處理。

2.工藝參數(shù)優(yōu)化試驗結(jié)果表明，1＃螺旋溜槽作為粗選設(shè)備更為適宜，粗選合適的給礦濃度為25%，處理能力以1.88～2.05 t／h為宜；3＃精選螺旋溜槽合適的分礦板間距為12～14 cm。

3.原礦攪拌調(diào)漿后，經(jīng)過螺旋溜槽1次粗選和1次精選重選預(yù)富集工藝處理，可獲得TiO2品位為27.07%、TiO2回收率為88.92%的鈦精礦產(chǎn)品。研究成果為該資源的后續(xù)處理提供了數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支持。