謝寶華，羅云波*，王豐雨，梁燾茂，楊招君

（1.廣州粵有研礦物資源科技有限公司，廣東 廣州 510651；2.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；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）

0 引言

世界上具有開(kāi)采價(jià)值的鈦礦有原生礦（巖漿鈦礦）和鈦砂礦兩種，原生礦主要有鈦鐵礦、鈦磁鐵礦和鈦赤鐵礦等不同類(lèi)型的共生礦[1]，砂鈦礦主要為海濱砂礦，其次為內(nèi)陸砂礦。砂鈦礦具有易采、易選、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好及開(kāi)采價(jià)值高等特點(diǎn)；而原生鈦鐵礦由于有價(jià)礦物組成復(fù)雜，不同礦物間共生密切，比較海濱砂鈦鐵礦，其選礦工藝流程相對(duì)復(fù)雜[2]。

原生鈦鐵礦普遍采用磁選-浮選聯(lián)合工藝[3]、重選-磁選-電選聯(lián)合流程[4]、重選-磁選聯(lián)合流程[5]、磁選流程[6]、重選-強(qiáng)磁-浮選流程[7]，國(guó)外某礦石主要可回收礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦，脈石礦物主要為角閃石、長(zhǎng)石和輝石，屬原生礦。筆者針對(duì)該鈦鐵礦石開(kāi)展了多元素分析、礦物組成分析工藝礦物學(xué)研究，在此基礎(chǔ)上展開(kāi)多種試驗(yàn)方案、多種試驗(yàn)流程的試驗(yàn)對(duì)比研究，最終采用階段磨礦-弱磁選-強(qiáng)磁選-浮選聯(lián)合流程。

1 礦石性質(zhì)及試驗(yàn)方法

1.1 礦石性質(zhì)

開(kāi)展礦石性質(zhì)研究對(duì)選礦試驗(yàn)具有基礎(chǔ)性作用，試驗(yàn)前對(duì)原礦進(jìn)行多元素分析，結(jié)果如表1 所示；鈦鐵物相分析測(cè)定結(jié)果如表2、3 所示。

表1 原礦多元素分析Table 1 Multi-element results of run-of-mine %

表2 鐵物相分析結(jié)果Table 2 Mineral composition of iron in run-of-mine %

表3 鈦物相分析結(jié)果Table 3 Mineral composition of titanium in run-of-mine %

由表1～3 可見(jiàn)，該礦中鐵主要賦存于鈦磁鐵礦中，其次為褐鐵礦、赤鐵礦和鈦鐵礦中，少量在碳酸鐵中賦存，鐵理論回收率為82.03%；鈦主要賦存于鈦鐵礦中，其次為鈦磁鐵礦中，少量在金云母中，鈦理論回收率為57.11%。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)主要回收磁鐵礦和鈦鐵礦，分選磁鐵礦易于鈦鐵礦，考慮先選別磁鐵礦后分選鈦鐵礦。礦石中相當(dāng)部分脈石為非磁性礦物，為減少磨礦量，分選富集磁鐵礦時(shí)先粗磨進(jìn)行磁選粗選試驗(yàn)，以?huà)伻ゲ糠置}石礦物，分別進(jìn)行了磨礦細(xì)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)。為獲得鐵精礦產(chǎn)品，對(duì)粗精礦進(jìn)行再磨礦再選的開(kāi)路試驗(yàn)。鈦鐵礦分選考慮分別進(jìn)行強(qiáng)磁選和浮選試驗(yàn)，磁選進(jìn)行了磁場(chǎng)強(qiáng)度和沖程條件試驗(yàn)，浮選精選試驗(yàn)進(jìn)行了捕收劑用量和調(diào)整劑用量條件試驗(yàn)以及閉路試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 選鐵試驗(yàn)

該礦石中主要金屬礦物鈦磁鐵礦的比磁化系數(shù)為0.08 g/cm3；脈石中輝石和角閃石的比磁化系數(shù)分別為（0.15～1.03）×10-6g/cm3和（0.2～0.85）×10-6g/cm3，主要金屬礦物與脈石礦物的磁性差異大，可采用弱磁選進(jìn)行分離與富集鈦磁鐵礦[8]。磁鐵礦原礦經(jīng)磨礦后采用廣州粵有研礦物資源科技有限公司生產(chǎn)的ZCTN 型磁選機(jī)進(jìn)行磁選試驗(yàn)，分別進(jìn)行了磨礦細(xì)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)[9]。

2.1.1 磁選粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦產(chǎn)品粒度直接影響著選別指標(biāo)，磨礦粒度過(guò)粗，有用礦物與脈石無(wú)法充分解離，過(guò)細(xì)又引起嚴(yán)重過(guò)粉碎，兩種情況都會(huì)降低選別指標(biāo)。同時(shí)磨礦粒度過(guò)細(xì)，引起現(xiàn)場(chǎng)能耗和鋼球量增加，故考察磨礦細(xì)度對(duì)磁選指標(biāo)的影響具有重要意義。將原礦磨礦至不同細(xì)度后，在96 kA/m 磁場(chǎng)強(qiáng)度條件下磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

圖1 磁選粗選磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果Fig.1 Results of grinding fineness condition test in rough magnetic separation

由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著磨礦細(xì)度增加，磁選精礦鐵品位略有提高，但回收率隨之降低，并且在磨礦細(xì)度-0.074 mm 含量超過(guò)75%后，鐵精礦回收率略有降低，變化較小，而鈦精礦回收率快速下降。選擇-0.074 mm 占75%為最佳磨礦細(xì)度。

2.1.2 磁選粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

在-0.074 mm 占75%的磨礦細(xì)度下進(jìn)行磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Results of magnetic intensity condition test in rough magnetic separation

由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的升高，鐵精礦TFe 回收率逐漸升高，品位逐漸降低，綜合考慮精礦品位和回收率，選用96 kA/m 為磁選粗選最佳磁場(chǎng)強(qiáng)度。

2.1.3 鐵回收開(kāi)路試驗(yàn)

為獲得合格鐵精礦品位，對(duì)粗精礦進(jìn)行再磨再選試驗(yàn)，開(kāi)路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，結(jié)果見(jiàn)表4。從表4試驗(yàn)結(jié)果可知，原礦球磨機(jī)粗磨后經(jīng)弱磁選取得粗精礦，粗精礦經(jīng)再磨再選弱磁選開(kāi)路試驗(yàn)，可以獲得產(chǎn)率70.12%，TFe 品位64.50%，回收率81.70%的鈦精礦。

表4 回收鐵開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Open circuit test results of iron recovery %

2.2 選鈦試驗(yàn)

鈦鐵礦的比磁化系數(shù)為（115～399）×10-6g/cm3，脈石中輝石和角閃石的比磁化系數(shù)分別為（0.15～1.03）×10-6g/cm3和（0.2～0.85）×10-6g/cm3，可采用強(qiáng)磁選進(jìn)行分離與富集鈦鐵礦。廣州粵有研礦物科技有限公司研制生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)室高效分選微細(xì)粒磁選設(shè)備-SSS-I-145 高梯度磁選機(jī)具有對(duì)給礦粒度、濃度和品位波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)，富集比大，操作簡(jiǎn)單和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)[9]。

2.2.1 磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

采用強(qiáng)磁磁選拋尾富集鈦，可減少進(jìn)入浮選的入選量，避免后續(xù)大量礦泥罩蓋在有用礦物上，節(jié)約浮選藥劑用量，從而明顯節(jié)約選礦成本和降低功耗。進(jìn)一步將粗精礦再磨至-0.074 mm 占85%細(xì)度下進(jìn)行磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4，由圖4 可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，磁性產(chǎn)品的TiO2品位有明顯降低趨勢(shì)；當(dāng)精選磁場(chǎng)強(qiáng)度為400 kA/m 時(shí)，精礦TiO2品位為25.60%，回收率為51.78%。

圖4 粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Results of background magnetic field intensity test in rough magnetic separation

2.2.2 沖程條件試驗(yàn)

為尋求適用于分選鈦鐵礦的礦漿分散狀態(tài)，固定磁選場(chǎng)強(qiáng)為400 kA/m，考察脈動(dòng)沖程條件對(duì)磁選效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5 可知，隨著脈動(dòng)沖程的提高，磁性產(chǎn)品的TiO2品位有逐漸上升趨勢(shì)，而回收率逐漸降低，綜合考慮，選用脈動(dòng)沖程為20 mm 為最佳選礦條件。

圖5 沖程條件試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Stroke length condition test result

2.3 浮選精選試驗(yàn)

浮選試驗(yàn)給礦為粗選精礦，采用硫酸和六偏磷酸鈉為調(diào)整劑，自研陽(yáng)離子胺類(lèi)捕收劑MTH，該捕收劑靠分子間作用力的胺分子吸附與靠氫鍵作用的胺分子吸附及靜電吸附。對(duì)磁選粗精礦進(jìn)行浮選精選試驗(yàn)，分別考察MTH 和六偏磷酸鈉用量對(duì)浮選效果的影響。

2.3.1 捕收劑MTH 用量試驗(yàn)

為確定合適的捕收劑MTH 用量，在硫酸用量1 500 g/t，六偏磷酸鈉用量600 g/t 條件下進(jìn)行了MTH 用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Test results of MTH collector dosage

由圖6 可知，隨著捕收劑用量增加，粗選鈦精礦回收率增加，而品位一直下降，當(dāng)MTH 用量達(dá)到1 500 g/t 后，回收率增加較少，確定MTH 最佳用量為1 500 g/t。

2.3.2 六偏磷酸鈉用量試驗(yàn)

六偏磷酸鈉有利于礦漿的分散，同時(shí)對(duì)脈石礦物有較好抑制作用，硫酸用量為1 500 g/t，MTH 用量1 500 g/t 的條件下進(jìn)行六偏磷酸鈉用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。由圖7 可知，隨著六偏磷酸鈉用量增加，粗選鈦精礦品位逐步增加，而回收率逐步下降，綜合考慮，選擇600 g/t 為六偏磷酸鈉最佳用量條件。

圖7 六偏磷酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Test results of SHMP dosage

2.3.3 浮選閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)確定捕收劑和水玻璃用量的基礎(chǔ)上開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室小型閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖見(jiàn)圖8，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖8 全流程閉路試驗(yàn)流程Fig.8 Flow chart of closed-circuit flotation test

表5 全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of closed-circuit flotation test %

從表5 試驗(yàn)結(jié)果可知，經(jīng)強(qiáng)磁選取得粗精礦，粗精礦經(jīng)一粗一掃兩精選浮選閉路試驗(yàn)，可以獲得產(chǎn)率8.45%，TiO2品位47.22%，回收率50.55%的鈦精礦。

3 結(jié)論

1）該礦中鐵主要賦存于鈦磁鐵礦中，其次為褐鐵礦、赤鐵礦和鈦鐵礦中，少量在碳酸鐵中賦存，鐵理論回收率為82.03%；鈦主要賦存于鈦鐵礦中，其次為鈦磁鐵礦中，少量在金云母中，鈦理論回收率為57.11%。角閃石中含鈦鐵礦或磁鐵礦包裹體，這些包裹體包含于角閃石中，引起角閃石磁性增強(qiáng)，并與鈦鐵礦磁性相近或相同，影響磁選分離富集鈦鐵礦。

2）在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占85%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為96 kA/m 條件下，弱磁選精選獲得鐵精礦品位64.50%，回收率81.70%的鐵精礦。

3）經(jīng)強(qiáng)磁選取得粗精礦，粗精礦經(jīng)一粗一掃兩精選浮選閉路試驗(yàn)，可以獲得產(chǎn)率8.45%，TiO2品位47.22%，回收率50.55%的鈦精礦。

4）采用該選礦工藝，最終結(jié)果表明，對(duì)含TFe 55.36%、TiO29.91%的原礦，可獲得TFe 品位64.50%，回收率81.70%的鐵精礦和TiO2品位為47.22%，回收率為50.55%的鈦精礦，為開(kāi)發(fā)利用該礦產(chǎn)資源提供了技術(shù)支撐。