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(zé)任公司，四川 攀枝花 617000；2.長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012)

1 引言

根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)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(fù)雜，需要先進的分選技術(shù)和復(fù)雜冗長的生產(chǎn)工藝才能有效開發(fā)利用，這導(dǎo)致生產(chǎn)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(qū)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(chǎn)地[3]。

目前，攀西地區(qū)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(nèi)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(qū)釩鈦磁鐵礦資源綜合利用工藝技術(shù)的關(guān)鍵?，F(xiàn)在普遍采用的立環(huán)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(yīng)場強高，可達2.0 T甚至更高；磁場梯度高，可達105；獨特設(shè)計的磁系結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生不同磁場，對不同磁性、不同粒級的礦物實現(xiàn)了多段精準梳理式分選。

2 礦石性質(zhì)

2.1 樣品化學(xué)成分

樣品的X熒光光譜半定量分析和化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1、表2。

表1 樣品的X熒光光譜半定量分析結(jié)果(%)

表2 樣品的化學(xué)多元素分析結(jié)果(%)

由表1、表2可以看出：樣品中TiO2品位為12.91%，F(xiàn)e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(jīng)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(jié)果見表4。

表3 樣品中主要礦物含量分析結(jié)果(%)

表4 試樣鈦物相分析結(jié)果

3 ZH組合式強磁選技術(shù)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(guān)，探索最佳給礦濃度是判斷設(shè)備所能達到的最大處理量的關(guān)鍵指標?？紤]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(jié)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(dāng)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(shè)備的生產(chǎn)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(qū)域內(nèi)對吸附在磁介質(zhì)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(jié)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(jié)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(dāng)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(diào)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(zhì)間隙條件試驗

分選箱是強磁機的核心部件，主要參數(shù)為磁介質(zhì)間隙。目前實驗室磁介質(zhì)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(jié)果如圖3所示。

圖3 磁介質(zhì)間隙對分選指標的影響

從圖3中可以看出：磁介質(zhì)間隙為1.5 mm時，精礦TiO2品位提高較為明顯且最高，繼續(xù)增大磁介質(zhì)間隙，精礦品位變化不大，故此磁介質(zhì)間隙參數(shù)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(shù)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(shù)，也是決定磁選精礦品位是否合格的關(guān)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(zhì)間隙1.5 mm，采用ZH560S實驗型組合式強磁選機，試驗結(jié)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(xù)浮選要求。當(dāng)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(shù)。

圖4 磁場強度對分選指標的影響

3.5 試驗小結(jié)

該礦樣ZH組合式強磁選技術(shù)分選最佳設(shè)備工藝參數(shù)為：給礦濃度35%、中沖水壓力0.3 MPa、磁介質(zhì)間隙1.5 mm、磁場強度1.0 T，此時強磁精礦TiO2品位20.55%、產(chǎn)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(jié)果可知，在最優(yōu)參數(shù)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(chǎn)率56.28%、回收率88.76%的鈦粗精礦，該指標明顯優(yōu)于現(xiàn)場立環(huán)脈動高梯度磁選的工藝指標。在鈦粗精礦TiO2品位不低于現(xiàn)場指標的情況下，產(chǎn)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(shù)據(jù)見表5。

表5 ZH多級組合式強磁選與現(xiàn)場工藝指標對比結(jié)果(%)

5 結(jié)論

(1)研究了試樣的工藝礦物學(xué)性質(zhì)，通過多元素分析發(fā)現(xiàn)樣品中TiO2含量為12.91%，F(xiàn)e含量為14.18%，脈石組分主要為SiO2，其次是CaO、MgO和Al2O3。經(jīng)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(yīng)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(zhì)間隙1.5 mm、磁場強度1.0 T 時，經(jīng)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(dāng)?shù)那闆r下，ZH組合強磁選相比現(xiàn)場立環(huán)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(fā)利用提供一種新的技術(shù)途徑。