李 金 羅榮飛 王洪彬 譚世國(guó) 林 芳3

（1.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司選鈦廠；2.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)研究院；3.釩鈦資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

我國(guó)蘊(yùn)含有豐富的鈦資源，鈦鐵礦儲(chǔ)量占我國(guó)鈦資源的比例高達(dá)98%，其中原生礦又占鈦鐵礦總儲(chǔ)量的97%，主要分布于四川攀西地區(qū)和河北承德地區(qū)，可回收利用的鈦礦物主要為鈦鐵礦［1］。原生鈦鐵礦資源的特點(diǎn)是儲(chǔ)量大且集中，適合規(guī)模開采，但脈石含量高，回收率低，可選性較差。鈦鐵礦因具有密度大、弱磁性和導(dǎo)電性等特點(diǎn)，其選礦方法有重選法、磁選法、浮選法和電選法及聯(lián)合方法［2-5］。因攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦組成復(fù)雜，且嵌布粒度較細(xì)，目前大型選廠主要以強(qiáng)磁-浮選聯(lián)合工藝對(duì)釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中的鈦鐵礦進(jìn)行回收。在確定了適宜的選礦工藝后，選擇性能優(yōu)良的裝備是保證生產(chǎn)線順行的根本。

筆者主要以攀西地區(qū)攀枝花、紅格、太和、白馬4大礦區(qū)為例，闡述鈦鐵礦主要選礦裝備的應(yīng)用情況及各自優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)探討鈦鐵礦選礦裝備的研究、優(yōu)化方向。

1 鈦鐵礦選礦裝備的應(yīng)用

1.1 重選裝備

重選法適用于粗粒級(jí)浸染和細(xì)粒級(jí)集合浸染的鈦鐵礦石的選礦，工業(yè)應(yīng)用設(shè)備有螺旋溜槽、刻槽螺旋、搖床等，新型重選設(shè)備主要是旋轉(zhuǎn)螺旋溜槽。單一重選選鈦通常情況下可采用螺旋溜槽+搖床的工藝，獲得TiO2品位＞46%的鈦精礦；或采用螺旋溜槽獲得品位在35%～40%的鈦中礦。由于搖床占地面積大、耗水量大、回收率低等原因，已基本淘汰。

目前，在生產(chǎn)實(shí)踐中，重選選鈦設(shè)備通常與強(qiáng)磁-浮選工藝及干式強(qiáng)磁選工藝配套獲得鈦精礦。典型應(yīng)用有：①攀枝花金江、安寧、高梁坪等工業(yè)園區(qū)中小型選鈦廠采用螺旋溜槽獲得Ti O2品位35%～40%的鈦中礦，再將鈦中礦烘干后進(jìn)行干式強(qiáng)磁選，可獲得TiO2品位＞46%的鈦精礦合計(jì)近20萬(wàn)t/a；②攀枝花白馬礦區(qū)某選廠采用濕式強(qiáng)磁粗、細(xì)粒分選—細(xì)粒強(qiáng)磁選精礦強(qiáng)磁精選+浮選—粗粒強(qiáng)磁選精礦重選工藝回收TiO2品位4%左右的低品位鈦鐵礦，重選采用380余臺(tái)4頭?1 200 mm的螺旋溜槽，主要作用是拋除強(qiáng)磁選粗精礦中混雜的橄欖石；③西昌會(huì)理某選廠采用濕式強(qiáng)磁選—重選工藝選鈦，獲得TiO2品位＞46%的鈦精礦5萬(wàn)t/a，重選采用?1 200 mm和?900 mm的刻槽螺旋共計(jì)300余臺(tái)。

螺旋溜槽選鈦優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力消耗小、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，缺點(diǎn)是單臺(tái)設(shè)備處理能力小、設(shè)備數(shù)量多、作業(yè)回收率低（尤其-320目細(xì)粒礦物），突出的缺點(diǎn)制約了其在生產(chǎn)中的大規(guī)模使用。

1.2 磁選裝備

1.2.1 濕式強(qiáng)磁選裝備

濕式強(qiáng)磁選選鈦設(shè)備分高梯度磁選機(jī)和永磁筒式磁選機(jī)，工業(yè)應(yīng)用又以前者為主。濕式立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)從20世紀(jì)90年代初開始在國(guó)內(nèi)外的鈦鐵礦選廠推廣使用，設(shè)備具有選礦效率高、磁介質(zhì)不易堵塞、分選粒度范圍較寬、可靠性高和能耗低的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)攀西地區(qū)大型選廠均采用強(qiáng)磁選—浮選工藝回收鈦鐵礦，強(qiáng)磁選作業(yè)將TiO2品位4%～12%的鈦鐵原礦富集至TiO2品位15%～25%后進(jìn)入浮選選別。濕式立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)以贛州金環(huán)SLon強(qiáng)磁機(jī)為代表，攀西地區(qū)選鈦廠使用轉(zhuǎn)環(huán)直徑1 500～4 000 mm的立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)超過(guò)200臺(tái)。典型應(yīng)用：①攀枝花密地選鈦廠使用46臺(tái)強(qiáng)磁選機(jī)，以SLon-2000型為主，少數(shù)為SSS型；②紅格礦區(qū)龍蟒礦業(yè)二選廠使用40臺(tái)?2 000 mm機(jī)，其中SLon系列20臺(tái)、撫順隆基LGS-2000型20臺(tái)；③米易安寧鐵鈦選廠采用14臺(tái)?3 000 mm機(jī)，以SLon系列為主；④西昌太和鐵礦一段強(qiáng)磁選工序配置4臺(tái)?3 000 mm機(jī)、1臺(tái)?2 500 mm機(jī)，二段強(qiáng)磁選工序配置2臺(tái)?3 000 mm機(jī)用于精選、1臺(tái)?3 000 mm機(jī)用于掃選，其一段強(qiáng)磁選鈦回收率達(dá)80%～83%，二段強(qiáng)磁選鈦回收率90%以上；⑤目前國(guó)內(nèi)處理量最大的為Slon-4000型強(qiáng)磁選機(jī)，實(shí)際處理能力達(dá)480～500 t/h，有2臺(tái)應(yīng)用于攀枝花某選廠尾礦鈦鐵礦再回收流程［6］。

高梯度強(qiáng)磁選機(jī)選鈦在大量拋尾的同時(shí)可保證較高的作業(yè)回收率，但因鈦輝石與鈦鐵礦磁性相近，從而導(dǎo)致強(qiáng)磁選精礦品位不高，故其通常作為粗選選鈦設(shè)備。

1.2.2 干式強(qiáng)磁選裝備

干式強(qiáng)磁選機(jī)通常應(yīng)用于原生鈦鐵礦精選作業(yè)。攀西地區(qū)中、小型選鈦廠普遍用干式強(qiáng)磁選機(jī)將TiO2品位35%～40%的重選鈦中礦富集為Ti O2品位＞46%的鈦精礦，干式強(qiáng)磁選作業(yè)回收率可達(dá)73%以上。目前，攀西地區(qū)干式強(qiáng)磁選機(jī)輥筒規(guī)格主要有?400 mm×1 500 mm和?380 mm×1 200 mm，單臺(tái)最大處理量15 t/h，干式強(qiáng)磁選機(jī)第一輥除鐵筒表面磁場(chǎng)強(qiáng)度159.24 kA/m、第二輥選鈦筒表面磁場(chǎng)強(qiáng)度676.75 kA/m。

干式強(qiáng)磁選機(jī)作為原生鈦鐵礦精選設(shè)備，操作簡(jiǎn)單靈活、作業(yè)環(huán)境要求低、生產(chǎn)成本低、作業(yè)回收率高，但對(duì)入選Ti O2品位要求較高、對(duì)-200目細(xì)粒礦物回收效果差。由于干式強(qiáng)磁選機(jī)是永磁磁系，在給礦溫度＞50℃時(shí)磁衰減加速，通常在使用8～10個(gè)月后選鈦筒表面磁場(chǎng)強(qiáng)度降至557.32 kA/m左右，磁場(chǎng)強(qiáng)度低于557.32 kA/m時(shí)選鈦指標(biāo)明顯變差。

1.3 浮選裝備

浮選設(shè)備通常作為鈦鐵礦強(qiáng)磁選—浮選工藝的精選設(shè)備，攀西地區(qū)早期曾使用BF-1.2 m3浮選機(jī)和SF系列（4、10 m3）浮選機(jī)，現(xiàn)主要采用KYF型充氣攪拌式浮選機(jī)，少數(shù)選廠保留JJF型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)。典型應(yīng)用：①攀枝花密地選鈦廠采用XCF+KYF-16 m3型浮選機(jī)組選別粗粒級(jí)強(qiáng)磁選精礦、采用GF+JJF-8 m3型浮選機(jī)組選別細(xì)粒級(jí)強(qiáng)磁選精礦；②龍蟒二選廠采用XCF+KYF-24m3型浮選機(jī)組選別強(qiáng)磁選精礦，單組處理原礦達(dá)200 t/h，可生產(chǎn)鈦精礦70 t/h，達(dá)到鈦精礦60萬(wàn)t/a的生產(chǎn)能力；③西昌太和選廠主要運(yùn)行2條XCF+KYF-16 m3型浮選線，浮選槽容積8 m3的浮選線作為備用，其選鈦采用1粗2掃4精工藝流程，入浮TiO2品位約20%、-200目60%，選鈦回收率約85%。

鈦鐵礦浮選效率高，浮選設(shè)備穩(wěn)定可靠，但大量用藥易污染環(huán)境，且成本高，工藝影響因素多，操作難度大。因此，鈦鐵礦浮選機(jī)在大規(guī)模生產(chǎn)中方能產(chǎn)生較好的效益。

1.4 電選裝備

電選主要處理含鈦輝石等非導(dǎo)電雜質(zhì)的重選、磁選粗精礦，通常用于精選環(huán)節(jié)。電選對(duì)鈦鐵礦粒度要求較高，下限為0.045 mm，電選前需進(jìn)行加溫等預(yù)處理。20世紀(jì)80年代初至2008年，攀枝花密地選鈦廠采用長(zhǎng)沙礦冶研究院研制的YD系列電選機(jī)處理TiO2品位25%～30%的螺旋溜槽粗精礦，設(shè)備經(jīng)不斷改進(jìn)，YD-3型電選機(jī)可獲得Ti O2品位＞47.5%、作業(yè)回收率80%以上的鈦精礦。YD-3型電選機(jī)主要工作參數(shù)：分選圓筒規(guī)格?310 mm×2 000 mm，轉(zhuǎn)速30～300 r/min，工作電壓（40～60）kV，處理量3 t/h。

電選機(jī)作為原生鈦鐵礦的精選設(shè)備，作業(yè)回收率較高，對(duì)入選物料品位及粒度的要求也較高，單臺(tái)設(shè)備處理量小，作業(yè)粉塵較大，因此，密地選鈦廠在2008年的擴(kuò)能改造中廢除了電選工藝。2013—2016年，米易某選廠原生鈦鐵礦精選也采用過(guò)電選機(jī)，但因電選工藝本身的局限性和最終鈦精礦指標(biāo)不理想而停用。

鈦鐵礦重選、強(qiáng)磁選、浮選、電選裝備各有優(yōu)劣，濕式強(qiáng)磁選—浮選工藝配置下的裝備選別資源儲(chǔ)量大的原生鈦鐵礦相對(duì)更具優(yōu)勢(shì)。

2 鈦鐵礦選礦裝備應(yīng)用探索研究

針對(duì)現(xiàn)有鈦鐵礦選礦裝備存在的問(wèn)題，許多科技工作者對(duì)鈦鐵礦重選、磁選、浮選及輔助裝備開展了相關(guān)研究。

2.1 重選裝備

對(duì)攀枝花地區(qū)TiO2品位僅5.82%的原生鈦鐵礦石，劉建國(guó)等［7］采用以圓錐選礦機(jī)為主的重選設(shè)備進(jìn)行預(yù)選，拋尾產(chǎn)率72.96%，TiO2品位提高到13.76%。對(duì)攀西地區(qū)微細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦，王洪彬［8］進(jìn)行了強(qiáng)化預(yù)富集研究，重選預(yù)富集采用離心選礦機(jī)、懸振錐面選礦機(jī)，并分別與浮選組成聯(lián)合選別流程，結(jié)果表明，懸振錐面選礦機(jī)預(yù)富集精礦粒度更有利于后續(xù)浮選作業(yè)。

2.2 磁選裝備

對(duì)陜西洋縣某釩鈦磁鐵礦石，賈雪梅［9］等采用ZCLA選礦機(jī)進(jìn)行粗粒拋尾，拋尾產(chǎn)率36.36%，拋尾Ti O2品位僅1.62%，顯著減少了后續(xù)磨礦量。徐少華等［10］對(duì)SSS系列水平磁場(chǎng)高梯度磁選機(jī)進(jìn)行選鈦優(yōu)化研究，獲得了較好的選礦指標(biāo)。夏常路等［11］采用GTS-B型濕式筒式磁選機(jī)對(duì)攀枝花某鈦鐵礦進(jìn)行精選，TiO2品位42.48%的給礦，1次精選精礦TiO2品位46.35%、回收率88.88%。

2.3 浮選裝備

范桂俠等［12］采用1粗1精浮選柱浮選流程處理攀枝花密地選鈦廠細(xì)粒鈦鐵礦，獲得了Ti O2品位48.11%、回收率82.00%的精礦，不僅選別效果優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)同期浮選機(jī)，而且設(shè)備配置簡(jiǎn)潔。北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司開展了適應(yīng)鈦鐵礦高濃度浮選的浮選機(jī)新型葉輪系統(tǒng)研究和攀枝花鈦鐵礦粗粒浮選機(jī)“淺槽化”實(shí)驗(yàn)室研究，充氣攪拌式浮選機(jī)直流槽采用頂部旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣+新型葉輪系統(tǒng)，并在龍蟒選廠得到推廣應(yīng)用。

2.4 輔助裝備

為了更好地提高選礦效率，除應(yīng)重視鈦鐵礦選別裝備，亦應(yīng)重視濃縮、分級(jí)和磨礦等裝備的研究，控制好各段選別作業(yè)的給礦濃度和粒度等參數(shù)，為充分發(fā)揮鈦鐵礦選別裝備的優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造條件。

3 鐵鈦礦選礦裝備的優(yōu)化方向

鈦鐵礦重選、磁選、浮選裝備的研究已取得了大量的成果，但在以下方向上仍有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。

3.1 重選裝備

（1）開發(fā)和應(yīng)用新型重選設(shè)備，在保證選礦效率的同時(shí)應(yīng)降低生產(chǎn)成本，如粗粒礦物重選拋尾和離心選礦機(jī)、懸振錐面選礦機(jī)對(duì)細(xì)粒礦物的預(yù)富集。

（2）根據(jù)不同礦區(qū)礦石性質(zhì)的不同，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和試驗(yàn)研究以優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)。以螺旋溜槽為例，要基于不同地區(qū)鈦鐵礦研究其適宜的直徑、斷面形狀、螺距、螺圈、表面光滑度、耐磨性能等參數(shù)。

3.2 磁選裝備

（1）重視強(qiáng)磁選設(shè)備的大型化工作，以SLon-2000型和SLon-4000型高梯度強(qiáng)磁選機(jī)為例，對(duì)應(yīng)的原生鈦鐵礦處理能力分別為50～80 t/h、350～550 t/h，裝機(jī)功率分別對(duì)應(yīng)87 kW、175 kW，可見設(shè)備大型化是降本增效的有效手段。

（2）針對(duì)現(xiàn)有高梯度強(qiáng)磁選機(jī)對(duì)-38μm鈦鐵礦回收效果差的問(wèn)題，研發(fā)適合于細(xì)泥礦物處理的磁重聯(lián)合設(shè)備或通過(guò)強(qiáng)磁選機(jī)本體結(jié)構(gòu)參數(shù)（如磁介質(zhì)等）的優(yōu)化，爭(zhēng)取在-20μm鈦鐵礦選礦技術(shù)方面取得突破。

（3）開發(fā)和應(yīng)用新型磁選設(shè)備，因地制宜地使用強(qiáng)磁選設(shè)備。

3.3 浮選裝備

（1）采用適宜的浮選設(shè)備（如浮選柱），強(qiáng)化對(duì)-38μm鈦鐵礦的回收。

（2）根據(jù)鈦鐵礦的特性，對(duì)現(xiàn)有充氣式浮選機(jī)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高選礦指標(biāo)的同時(shí)降低能耗。

（3）研發(fā)并推廣應(yīng)用選礦指標(biāo)良好的環(huán)保藥劑。

（4）提高浮選自動(dòng)化水平，如智能加藥系統(tǒng)、浮選機(jī)液位自動(dòng)控制的應(yīng)用。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）鈦鐵礦重選、強(qiáng)磁選、浮選、電選裝備各有優(yōu)劣，濕式強(qiáng)磁選—浮選工藝配置下的裝備在儲(chǔ)量大的資源選別方面更具優(yōu)勢(shì)。

（2）基于鈦鐵礦的性質(zhì)，通過(guò)選礦試驗(yàn)研究，開發(fā)和應(yīng)用新型裝備的同時(shí)優(yōu)化現(xiàn)有裝備，以達(dá)到高效率、低成本、綠色環(huán)?；厥这佡Y源的目標(biāo)。