河北某高泥、高鈣鎂鈦鐵砂礦選礦試驗(yàn)研究

王延鵬，李松奕

（唐山陸凱科技有限公司，河北 唐山 063020）

鈦是一種優(yōu)質(zhì)輕型耐腐蝕結(jié)構(gòu)材料，新型功能材料和重要的生物工程材料，具有儲(chǔ)氫、超導(dǎo)、耐熱、耐低溫、形狀記憶、彈性好和高阻等特殊功能，對(duì)國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義[1-2]。

鈦礦物的種類繁多，但含鈦1%以上的礦物僅有80多種，而現(xiàn)階段具有利用價(jià)值的只有少數(shù)幾種礦物，主要是鈦鐵礦和金紅石，其次是白鈦礦、銳鈦礦、板鈦礦、鈣鈦礦。全球鈦資源主要分布在中國(guó)、澳大利亞、南非、加拿大和印度等國(guó)，我國(guó)鈦資源量占世界鈦資源量的32%，位居世界第一位，其中以原生鈦鐵礦儲(chǔ)量最多，為1.5億噸，約占我國(guó)鈦資源量的97%以上。我國(guó)鈦鐵礦資源雖然豐富，但因?yàn)槠湓V品位低，礦物組成復(fù)雜，堪布粒度細(xì)等原因，開(kāi)發(fā)利用難度大，經(jīng)濟(jì)效益差。因此，研究適宜我國(guó)鈦鐵礦資源特點(diǎn)，高效開(kāi)發(fā)利用鈦資源的選礦工藝，具有重要意義[2-3]。

本文針對(duì)河北某地含泥量大、鈦鐵礦鈣鎂含量高的沖積型鈦鐵礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究[4-5]，并建立起磁選、重選聯(lián)合工藝的選礦工藝體系，通過(guò)磁選、重選聯(lián)合工藝實(shí)現(xiàn)了高效環(huán)保，無(wú)污染的目的。為我國(guó)相關(guān)鈦資源的有效開(kāi)發(fā)利用奠定研究基礎(chǔ)。

1 原礦性質(zhì)

1.1 原礦多元素組成結(jié)果

原礦多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表 1 原礦主要元素分析結(jié)果/%Table 4 Main element analysis results of the run-of-mine ore

多元素分析結(jié)果表明，原礦鈦品位10.23%，達(dá)到工業(yè)品位，具有開(kāi)發(fā)價(jià)值；同時(shí)也可以看到原礦中鈣鎂合量達(dá)到4.94%，鈣鎂含量高，若獲得適宜冶煉用鈦鐵砂礦精礦，難度大。

1.2 原礦礦物組成結(jié)果

原礦通過(guò)MLA工藝礦物檢測(cè)，獲得的原礦礦物組成結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 原礦主要礦物組成結(jié)果Table 5 Main mineral composition of the run-of-mine ore

由原礦礦物組成結(jié)果可以知道，原礦中含69.50%的褐鐵礦粘土，粘土含量極大，這些粘土將對(duì)選別效果造成極大影響。

1.3 原礦及鈦鐵礦粒度分布結(jié)果

原礦及鈦鐵礦粒度分布測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 原礦及鈦鐵礦粒度分布測(cè)定結(jié)果Table 3 Results of particle size distribution of the run-of-mine ore and ilminite

從嵌布粒度測(cè)定結(jié)果來(lái)看，鈦鐵礦的粒度較均勻，主要粒度范圍在0.038 ～ 0.30 mm，屬細(xì)粒較均勻嵌布類型；鈦在-0.038 mm粒級(jí)金屬分布率雖達(dá)到16.10%，但鈦鐵礦的粒度分布僅5.29%，可見(jiàn)-0.038 mm粒級(jí)中的鈦主要為脈石中富含的鈦。

1.4 原礦鈦賦存狀態(tài)結(jié)果

鈦在主要礦物中的平衡分配測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 鈦在主要礦物中的平衡分配結(jié)果/%Table 4 Balance distribution results of ilminite in the run-ofmine ore

鈦在主要礦物中的賦存狀態(tài)結(jié)果表明，鈦主要分布在鈦鐵礦、褐鐵礦泥、鈦磁鐵礦中，其分配率分別為51.44%、37.63%、5.65%。因此，此類礦樣的理論回收率為51.44%。

2 選礦試驗(yàn)研究及結(jié)果

2.1 原則流程確定

根據(jù)原礦工藝礦物學(xué)特點(diǎn)，原礦含泥量大，鈦鐵礦含鈣鎂高，試驗(yàn)要求獲得的精礦產(chǎn)品適宜冶煉高鈦渣，對(duì)鈦品位和鈣鎂含量有較高要求，要求鈦品位大于48%，鈣鎂合量小于0.6%，同時(shí)，考慮到環(huán)保要求，盡量不采用浮選，因此，通過(guò)大量探索試驗(yàn)，確定適宜的原則流程見(jiàn)圖1。

圖1 原則流程Fig. 1 Principle flowsheet

2.2 脫泥試驗(yàn)及結(jié)果

試驗(yàn)對(duì)比了磨礦后脫泥及攪拌擦洗脫泥兩種工藝，磨礦細(xì)度為-0.043 mm 76.23%，試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖2 磨礦脫泥及攪拌擦洗脫泥工藝流程Fig. 2 Flowsheet of grinding-desliming and stirring-desliming

表5 磨礦脫泥與攪拌擦洗脫泥試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Test results of grinding-desliming and stirringdesliming

由試驗(yàn)結(jié)果可以知道，磨礦后，脫泥沉砂的鈦品位明顯比攪拌脫泥沉砂的鈦品位高，而兩者的鈦回收率基本一致，因此，對(duì)于次礦樣磨礦脫泥效果優(yōu)于攪拌脫泥效果，因此，脫泥工藝以磨礦-脫泥為宜。

2.3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

為了獲得較佳磨礦-脫泥效果，進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

圖3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)工藝流程Fig. 3 Flowsheet of grinding fineness

表6 不同磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果/%Table 6 Test results of different grinding fineness

由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，脫泥沉砂的鈦品位在增加，而鈦回收率在降低，在磨礦細(xì)度-0.043 mm 85.67%時(shí)，脫泥沉砂鈦品位和回收率較好，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.043 mm 93.56%后，脫泥沉砂鈦品位增加很小，而回收率缺急劇降低，因此，綜合考慮鈦品位和回收率，磨礦細(xì)度以-0.043 mm 85.67%為宜。

2.4 高梯度強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

原礦磨礦-脫泥后的沉砂中因含有強(qiáng)磁性的鈦磁鐵礦，因此，在進(jìn)行高梯度強(qiáng)磁選前進(jìn)行了弱磁選，弱磁選場(chǎng)強(qiáng)采用常規(guī)的0.15 T，弱磁選尾礦進(jìn)行高梯度強(qiáng)磁選，為了獲得較佳高梯度強(qiáng)磁選產(chǎn)品，進(jìn)行了高梯度不同場(chǎng)強(qiáng)條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

圖4 不同場(chǎng)強(qiáng)試驗(yàn)工藝流程Fig. 4 Flowsheet of different magnetic fields

表7 不同場(chǎng)強(qiáng)試驗(yàn)結(jié)果/%Table 7 Test results of different magnetic fields

由試驗(yàn)結(jié)果可以知道，隨著場(chǎng)強(qiáng)的增加，鈦粗精礦的鈦品位先緩慢降低后快速降低，鈦回收率先快速增加后緩慢增加，綜合考慮鈦粗精礦鈦品位和鈦回收率，高梯度強(qiáng)磁選場(chǎng)強(qiáng)以0.4 T為宜。

2.5 強(qiáng)磁選粗精礦精選對(duì)比試驗(yàn)

高梯度強(qiáng)磁選粗精礦采用搖床進(jìn)行精選，由于粗精礦含鈣鎂較高，因此，在精選工藝中需考慮降鈣鎂方案，本試驗(yàn)對(duì)比了直接搖床精選、磨礦-搖床精選、攪拌擦洗-搖床精選三個(gè)工藝，工藝流程見(jiàn)圖5，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

圖5 不同精選工藝對(duì)比流程Fig. 5 Flowsheet of different cleaning processes

表8 不同精選工藝對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果Table 8 Test results of different cleaning processes

由試驗(yàn)結(jié)果可以知道，直接搖床精選與攪拌擦洗-搖床精選獲得的鈦精礦鈦品位和回收率接近，但直接搖床精選鈦精礦鈣鎂合量為0.71%，超過(guò)了冶煉對(duì)鈣鎂不超過(guò)0.45%的要求，而攪拌擦洗-搖床精選鈦精礦的鈣鎂合量為0.39%，符合冶煉要求，同時(shí)，磨礦-搖床精選獲得的鈦精礦鈦回收率明顯降低，且鈦品位未有明顯增加，因此，綜合考慮鈦精礦鈦品位、鈦回收率及鈣鎂含量，強(qiáng)磁選粗精礦精選以攪拌擦洗-搖床工藝為宜。

2.6 全工藝試驗(yàn)及結(jié)果

根據(jù)條件試驗(yàn)和探索試驗(yàn)獲得的較佳參數(shù)，進(jìn)行了磁選-重選全工藝試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9，試驗(yàn)工藝流程圖見(jiàn)圖6。

表9 磁選-重選聯(lián)合預(yù)選工藝試驗(yàn)結(jié)果Table 9 Results of the magnetic-gravity separation process

圖6 磁選-重選聯(lián)合工藝流程Fig. 6 Flowsheet of magnetic-gravity process

全工藝試驗(yàn)獲得了鈦品位48.52%、鈦回收率44.89%，鈣鎂合量0.41%的符合冶煉要求的鈦精礦產(chǎn)品。該工藝解決了原礦含泥量大，不易脫泥，原礦鈦鐵礦鈣鎂含量高難降鈣鎂的技術(shù)難題，為此類資源的有效開(kāi)發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

3 結(jié) 論

（1）原礦工藝礦物學(xué)表明，該鈦鐵砂礦含泥量大，接近70%，同時(shí)該礦鈣鎂含量高，達(dá)到4.94%，該礦屬于高泥，高鈣鎂型難選鈦鐵砂礦。

（2）磁選-重選為該鈦鐵砂礦適宜原則流程，條件試驗(yàn)表明，在磨礦細(xì)度-0.043 mm 85.67%條件下，脫泥磁選效果較佳。磁選以弱磁選-高梯度強(qiáng)磁選工藝為宜，高梯度強(qiáng)磁選場(chǎng)強(qiáng)以0.4 T為宜，高梯度強(qiáng)磁選精選以攪拌擦洗-搖床精選工藝為宜，可保證鈦精礦品位及回收率較好情況下，鈣鎂含量不超標(biāo)。

（3）全工藝試驗(yàn)獲得了鈦品位48.52%、鈦回收率44.89%，鈣鎂合量0.41%的符合冶煉要求的鈦精礦產(chǎn)品，為此類資源的開(kāi)發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。