徐曉衣，王豐雨，張超達(dá)，謝寶華，梁燾茂

（1.稀有金屬分離與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510651；2.廣東省礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510651；3.廣東省科學(xué)院資源利用與稀土開(kāi)發(fā)研究所，廣東 廣州 510651；4.廣州粵有研礦物資源科技有限公司，廣東 廣州 510651）

鈦金屬是戰(zhàn)略性稀有資源，有鋼鐵維生素之稱(chēng)，探索鈦資源高效回收技術(shù)具有重要意義［1－4］。我國(guó)鈦資源豐富，查明儲(chǔ)量集中分布在四川攀枝花和河北承德，但優(yōu)質(zhì)鈦礦資源少，多為伴生礦，以釩鈦磁鐵礦形式賦存，其中鈦鐵礦（FeTiO3）作為鈦載體礦物，是典型“貧、細(xì)、雜”鈦礦資源，綜合回收利用難度大［5］。經(jīng)過(guò)多年科技攻關(guān)，關(guān)于釩鈦磁鐵礦的選礦技術(shù)已逐漸成熟，目前，“強(qiáng)磁選-浮選”是回收鈦礦物的最佳工藝［6－7］，但由于部分脈石具有弱磁性，強(qiáng)磁選工藝難以完全拋除，需其他選礦工藝協(xié)助作業(yè)，以達(dá)到提高浮選給礦鈦品位的目的。螺旋溜槽是一種傳統(tǒng)的重選設(shè)備，它利用不同礦物之間的密度差異來(lái)實(shí)現(xiàn)礦物分離富集，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資和生產(chǎn)成本小等優(yōu)點(diǎn)［8］。本文研究了螺旋溜槽回收鈦資源的應(yīng)用效果，以期為同類(lèi)資源的回收利用提供參考。

1 礦石性質(zhì)

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1；采用礦物自動(dòng)定量檢測(cè)系統(tǒng)（MLA）測(cè)定了原礦礦物組成及含量，結(jié)果見(jiàn)表2；礦樣粒度組成分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 原礦礦物組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表3 試樣粒度組成分析結(jié)果

由表1～2可知，原礦中TiO2品位10.18%，鈦礦物主要為鈦鐵礦，少量榍石和鈦磁鐵礦；脈石礦物主要為鈦輝石、蛇紋石、綠泥石，少量角閃石和橄欖石，并含有極少量的石榴石、方解石和尖晶石等。

由表3可知，篩分樣綜合TiO2品位10.08%，礦石粒度越細(xì)，TiO2含量越高，礦樣粒度集中分布在－0.104 mm粒級(jí)，屬于細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦，回收難度較大。

2 螺旋溜槽分選原理

礦漿均勻給入螺旋槽，槽內(nèi)不同比重的礦物在水流動(dòng)力、自身重力、離心力、摩擦力和浮力的合力作用下分層分帶，礦漿在重力作用下沿螺旋溜槽呈螺旋線(xiàn)形向下流動(dòng)，同時(shí)在離心力作用下向外緣擴(kuò)展，內(nèi)緣形成流層薄、流速低的層流流態(tài)，外緣形成流層厚、流速高的紊流流態(tài)，同時(shí)還伴隨著二次環(huán)流（內(nèi)外緣橫向交換），礦漿從內(nèi)緣至外緣依次按重礦物、輕礦物、礦泥逐漸分帶，運(yùn)動(dòng)一圈后即出現(xiàn)分帶現(xiàn)象，之后繼續(xù)加強(qiáng)［9－10］。

螺旋溜槽的選礦過(guò)程大致經(jīng)歷三個(gè)階段：第一階段是礦粒群的松散分層，在槽面運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中重礦物先沉入下層，輕礦物浮在上層，豎向液流強(qiáng)化礦粒松散分層；第二階段是輕重礦物顆粒分帶，礦粒沿橫向鋪展成層，從邊緣至中心軸依次為輕、中、重礦物；第三階段分離運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡，不同比重的礦粒沿各自的軌道回旋下落，排礦低端的截取器沿橫向礦帶截取精、中、尾礦（見(jiàn)圖1），至此完成整個(gè)分選過(guò)程［10］。

圖1 螺旋溜槽分選原理示意

3 試驗(yàn)研究

3.1 重選試驗(yàn)

重選具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、污染小等優(yōu)勢(shì)，符合當(dāng)前環(huán)保節(jié)能政策，重選可作為磁選或浮選前的預(yù)選流程，對(duì)有用重礦物進(jìn)行早回收或?qū)γ}石礦物進(jìn)行拋尾，減少后續(xù)流程處理量，降低能耗，將成為一種選礦流程發(fā)展趨勢(shì)［11－12］。

原礦中鈦輝石、綠泥石、蛇紋石、角閃石含量高，這些脈石礦物具有一定弱磁性，因此強(qiáng)磁選回收鈦鐵礦效果不理想，一部分脈石隨鈦鐵礦一起進(jìn)入鈦粗精礦中，導(dǎo)致后續(xù)浮選藥劑用量大、選別指標(biāo)差；而脈石礦石比重遠(yuǎn)小于鈦鐵礦，依據(jù)礦石間密度差異，采用螺旋溜槽能夠有效拋除這部分有害脈石礦物，優(yōu)化后續(xù)浮選給料性質(zhì)。

3.1.1 設(shè)備型號(hào)選擇

固定給礦量400 kg／h、給礦濃度25%、相同接礦口寬度，采用一次粗選，考察不同型號(hào)螺旋溜槽對(duì)選鈦效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。其中GL型和LP型螺旋溜槽均為新型高效重選設(shè)備，均采用玻璃鋼材料、一次整體成型工藝，槽面平整均勻，屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)，螺旋槽面復(fù)合有耐磨層，質(zhì)量輕、耐腐蝕。由圖2可知，LP900型螺旋溜槽選別效果較好，回收率接近，精礦品位高于GL型螺旋溜槽。后續(xù)采用LP900螺旋溜槽進(jìn)行試驗(yàn)。

圖2 不同型號(hào)螺旋溜槽重選試驗(yàn)結(jié)果

3.1.2 接礦口寬度

螺旋溜槽接礦口寬度過(guò)寬，精礦產(chǎn)率高、品位低，接礦口過(guò)窄，精礦產(chǎn)率低、回收率低，因此合理的接礦口寬度是螺旋溜槽分選礦物的關(guān)鍵。為確定螺旋溜槽精礦、中礦和尾礦產(chǎn)品適宜的產(chǎn)率，進(jìn)行了粗選精礦接礦口寬度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可知，隨著精礦接礦口寬度逐漸加寬，精礦品位不斷降低，回收率逐漸升高，當(dāng)接礦口寬度2.5 cm時(shí)，粗選精礦TiO2品位19.26%、回收率33.98%，精礦品位和回收率較合理，故確定粗選精礦接礦口寬度2.5 cm。

圖3 精礦接礦口寬度試驗(yàn)結(jié)果

3.1.3 掃選次數(shù)

螺旋溜槽掃選次數(shù)影響精礦產(chǎn)品指標(biāo)。掃選次數(shù)少，回收率達(dá)不到要求，尾礦損失量大；掃選次數(shù)越多，回收率越高，但精礦品位低。掃選次數(shù)試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，經(jīng)過(guò)一粗二掃重選，獲得的總精礦TiO2品位15.63%、回收率69.01%，尾礦TiO2品位6.18%、回收率30.99%。尾礦中TiO2含量較低，達(dá)到最大限度拋除脈石的目的，同時(shí)綜合精礦TiO2品位也達(dá)到了浮選給礦要求。

圖4 掃選次數(shù)試驗(yàn)流程

表4 選別次數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

3.2 浮選試驗(yàn)

重選精礦含硫0.64%，硫會(huì)影響鈦精礦質(zhì)量，選鈦之前需要先脫硫，一是保證鈦精礦質(zhì)量，二是礦產(chǎn)資源綜合利用的需要，三是提升鈦鐵礦資源開(kāi)發(fā)利用效益。采用硫酸作礦漿pH值調(diào)整劑，在pH＝4條件下，以水玻璃為抑制劑、YTB為捕收劑，經(jīng)過(guò)一粗三精、中礦順序返回的浮選閉路流程，得到了鈦精礦品位46.35%、作業(yè)回收率69.95%、對(duì)原礦回收率48.27%的良好指標(biāo)。浮選閉路流程見(jiàn)圖5，結(jié)果見(jiàn)表5。其中捕收劑YTB為自主研發(fā)新藥劑，目前在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段，其主要官能團(tuán)為COO－。

圖5 浮選試驗(yàn)流程

表5 浮選試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 語(yǔ)

1）原礦鈦金屬主要分布在－0.074 mm粒級(jí)。原料主要金屬礦物為鈦鐵礦；主要脈石礦物鈦輝石、蛇紋石、綠泥石、角閃石、橄欖石等具有一定磁性，因此強(qiáng)磁選回收鈦鐵礦效果不理想，采用螺旋溜槽拋除有害脈石礦物可優(yōu)化后續(xù)浮選給料性質(zhì)。

2）選用LP900型螺旋溜槽進(jìn)行重選，經(jīng)過(guò)一粗三掃重選，得到鈦粗精礦TiO2品位提高約5個(gè)百分點(diǎn)、回收率達(dá)到60%以上，選別指標(biāo)良好。

3）原礦TiO2品位10.18%，經(jīng)過(guò)“重選-脫硫-浮鈦”流程，得到的鈦精礦TiO2品位46.35%、回收率48.27%。