國外某難選鈦鐵礦選礦試驗研究

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家重點實驗室，廣東 廣州 510651；3.廣東省科學院資源利用與稀土開發研究所，廣東 廣州 510651）

0 引言

世界上具有開采價值的鈦礦有原生礦（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型的共生礦[1]，砂鈦礦主要為海濱砂礦，其次為內陸砂礦。砂鈦礦具有易采、易選、生產成本低、產品質量好及開采價值高等特點；而原生鈦鐵礦由于有價礦物組成復雜，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復雜[2]。

原生鈦鐵礦普遍采用磁選-浮選聯合工藝[3]、重選-磁選-電選聯合流程[4]、重選-磁選聯合流程[5]、磁選流程[6]、重選-強磁-浮選流程[7]，國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、長石和輝石，屬原生礦。筆者針對該鈦鐵礦石開展了多元素分析、礦物組成分析工藝礦物學研究，在此基礎上展開多種試驗方案、多種試驗流程的試驗對比研究，最終采用階段磨礦-弱磁選-強磁選-浮選聯合流程。

1 礦石性質及試驗方法

1.1 礦石性質

開展礦石性質研究對選礦試驗具有基礎性作用，試驗前對原礦進行多元素分析，結果如表1 所示；鈦鐵物相分析測定結果如表2、3 所示。

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

表2 鐵物相分析結果Table 2 Mineral composition of iron in run-of-mine %

表3 鈦物相分析結果Table 3 Mineral composition of titanium in run-of-mine %

由表1～3 可見，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 試驗方法

試驗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。礦石中相當部分脈石為非磁性礦物，為減少磨礦量，分選富集磁鐵礦時先粗磨進行磁選粗選試驗，以拋去部分脈石礦物，分別進行了磨礦細度、磁場強度條件試驗。為獲得鐵精礦產品，對粗精礦進行再磨礦再選的開路試驗。鈦鐵礦分選考慮分別進行強磁選和浮選試驗，磁選進行了磁場強度和沖程條件試驗，浮選精選試驗進行了捕收劑用量和調整劑用量條件試驗以及閉路試驗。

2 試驗結果與討論

2.1 選鐵試驗

該礦石中主要金屬礦物鈦磁鐵礦的比磁化系數為0.08 g/cm3；脈石中輝石和角閃石的比磁化系數分別為（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，可采用弱磁選進行分離與富集鈦磁鐵礦[8]。磁鐵礦原礦經磨礦后采用廣州粵有研礦物資源科技有限公司生產的ZCTN 型磁選機進行磁選試驗，分別進行了磨礦細度、磁場強度條件試驗[9]。

2.1.1 磁選粗選磨礦細度試驗

磨礦產品粒度直接影響著選別指標，磨礦粒度過粗，有用礦物與脈石無法充分解離，過細又引起嚴重過粉碎，兩種情況都會降低選別指標。同時磨礦粒度過細，引起現場能耗和鋼球量增加，故考察磨礦細度對磁選指標的影響具有重要意義。將原礦磨礦至不同細度后，在96 kA/m 磁場強度條件下磨礦細度試驗，試驗結果如圖1 所示。

圖1 磁選粗選磨礦細度條件試驗結果Fig.1 Results of grinding fineness condition test in rough magnetic separation

由試驗結果可知，隨著磨礦細度增加，磁選精礦鐵品位略有提高，但回收率隨之降低，并且在磨礦細度-0.074 mm 含量超過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%為最佳磨礦細度。

2.1.2 磁選粗選磁場強度條件試驗

在-0.074 mm 占75%的磨礦細度下進行磁場強度條件試驗，試驗結果見圖2。

圖2 粗選磁場強度條件試驗結果Fig.2 Results of magnetic intensity condition test in rough magnetic separation

由試驗結果可知，隨著磁場強度的升高，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強度。

2.1.3 鐵回收開路試驗

為獲得合格鐵精礦品位，對粗精礦進行再磨再選試驗，開路試驗流程見圖3，結果見表4。從表4試驗結果可知，原礦球磨機粗磨后經弱磁選取得粗精礦，粗精礦經再磨再選弱磁選開路試驗，可以獲得產率70.12%，TFe 品位64.50%，回收率81.70%的鈦精礦。

表4 回收鐵開路試驗結果Table 4 Open circuit test results of iron recovery %

2.2 選鈦試驗

鈦鐵礦的比磁化系數為（115～399）×10-6g/cm3，脈石中輝石和角閃石的比磁化系數分別為（0.15～1.03）×10-6g/cm3和（0.2～0.85）×10-6g/cm3，可采用強磁選進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的實驗室高效分選微細粒磁選設備-SSS-I-145 高梯度磁選機具有對給礦粒度、濃度和品位波動適應性強，富集比大，操作簡單和工作可靠等優點[9]。

2.2.1 磁場強度條件試驗

采用強磁磁選拋尾富集鈦，可減少進入浮選的入選量，避免后續大量礦泥罩蓋在有用礦物上，節約浮選藥劑用量，從而明顯節約選礦成本和降低功耗。進一步將粗精礦再磨至-0.074 mm 占85%細度下進行磁場強度條件試驗，試驗結果見圖4，由圖4 可知，隨著磁場強度的提高，磁性產品的TiO2品位有明顯降低趨勢；當精選磁場強度為400 kA/m 時，精礦TiO2品位為25.60%，回收率為51.78%。

圖4 粗選磁場強度試驗結果Fig.4 Results of background magnetic field intensity test in rough magnetic separation

2.2.2 沖程條件試驗

為尋求適用于分選鈦鐵礦的礦漿分散狀態，固定磁選場強為400 kA/m，考察脈動沖程條件對磁選效果的影響，試驗結果見圖5。由圖5 可知，隨著脈動沖程的提高，磁性產品的TiO2品位有逐漸上升趨勢，而回收率逐漸降低，綜合考慮，選用脈動沖程為20 mm 為最佳選礦條件。

圖5 沖程條件試驗結果Fig.5 Stroke length condition test result

2.3 浮選精選試驗

浮選試驗給礦為粗選精礦，采用硫酸和六偏磷酸鈉為調整劑，自研陽離子胺類捕收劑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。對磁選粗精礦進行浮選精選試驗，分別考察MTH 和六偏磷酸鈉用量對浮選效果的影響。

2.3.1 捕收劑MTH 用量試驗

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 條件下進行了MTH 用量條件試驗，試驗結果見圖6。

圖6 捕收劑用量試驗結果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MTH 用量達到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

六偏磷酸鈉有利于礦漿的分散，同時對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 的條件下進行六偏磷酸鈉用量條件試驗，試驗結果見圖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結果Fig.7 Test results of SHMP dosage

2.3.3 浮選閉路試驗

在條件試驗確定捕收劑和水玻璃用量的基礎上開展實驗室小型閉路試驗，試驗流程圖見圖8，試驗結果見表5。

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

表5 全流程閉路試驗結果Table 5 Results of closed-circuit flotation test %

從表5 試驗結果可知，經強磁選取得粗精礦，粗精礦經一粗一掃兩精選浮選閉路試驗，可以獲得產率8.45%，TiO2品位47.22%，回收率50.55%的鈦精礦。

3 結論

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，并與鈦鐵礦磁性相近或相同，影響磁選分離富集鈦鐵礦。

2）在磨礦細度為-0.074 mm 占85%，磁場強度為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）經強磁選取得粗精礦，粗精礦經一粗一掃兩精選浮選閉路試驗，可以獲得產率8.45%，TiO2品位47.22%，回收率50.55%的鈦精礦。

4）采用該選礦工藝，最終結果表明，對含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，為開發利用該礦產資源提供了技術支撐。