河北某高泥、高钙镁钛铁砂矿选矿试验研究

王延鹏，李松奕

（唐山陆凯科技有限公司，河北 唐山 063020）

钛是一种优质轻型耐腐蚀结构材料，新型功能材料和重要的生物工程材料，具有储氢、超导、耐热、耐低温、形状记忆、弹性好和高阻等特殊功能，对国防、国民经济建设和社会发展具有重要的战略意义[1-2]。

钛矿物的种类繁多，但含钛1%以上的矿物仅有80多种，而现阶段具有利用价值的只有少数几种矿物，主要是钛铁矿和金红石，其次是白钛矿、锐钛矿、板钛矿、钙钛矿。全球钛资源主要分布在中国、澳大利亚、南非、加拿大和印度等国，我国钛资源量占世界钛资源量的32%，位居世界第一位，其中以原生钛铁矿储量最多，为1.5亿吨，约占我国钛资源量的97%以上。我国钛铁矿资源虽然丰富，但因为其原矿品位低，矿物组成复杂，堪布粒度细等原因，开发利用难度大，经济效益差。因此，研究适宜我国钛铁矿资源特点，高效开发利用钛资源的选矿工艺，具有重要意义[2-3]。

本文针对河北某地含泥量大、钛铁矿钙镁含量高的冲积型钛铁矿进行了选矿试验研究[4-5]，并建立起磁选、重选联合工艺的选矿工艺体系，通过磁选、重选联合工艺实现了高效环保，无污染的目的。为我国相关钛资源的有效开发利用奠定研究基础。

1 原矿性质

1.1 原矿多元素组成结果

原矿多元素分析结果见表1。

表 1 原矿主要元素分析结果/%Table 4 Main element analysis results of the run-of-mine ore

多元素分析结果表明，原矿钛品位10.23%，达到工业品位，具有开发价值；同时也可以看到原矿中钙镁合量达到4.94%，钙镁含量高，若获得适宜冶炼用钛铁砂矿精矿，难度大。

1.2 原矿矿物组成结果

原矿通过MLA工艺矿物检测，获得的原矿矿物组成结果见表2。

表2 原矿主要矿物组成结果Table 5 Main mineral composition of the run-of-mine ore

由原矿矿物组成结果可以知道，原矿中含69.50%的褐铁矿粘土，粘土含量极大，这些粘土将对选别效果造成极大影响。

1.3 原矿及钛铁矿粒度分布结果

原矿及钛铁矿粒度分布测定结果见表3。

表3 原矿及钛铁矿粒度分布测定结果Table 3 Results of particle size distribution of the run-of-mine ore and ilminite

从嵌布粒度测定结果来看，钛铁矿的粒度较均匀，主要粒度范围在0.038 ～ 0.30 mm，属细粒较均匀嵌布类型；钛在-0.038 mm粒级金属分布率虽达到16.10%，但钛铁矿的粒度分布仅5.29%，可见-0.038 mm粒级中的钛主要为脉石中富含的钛。

1.4 原矿钛赋存状态结果

钛在主要矿物中的平衡分配测定结果见表4。

表4 钛在主要矿物中的平衡分配结果/%Table 4 Balance distribution results of ilminite in the run-ofmine ore

钛在主要矿物中的赋存状态结果表明，钛主要分布在钛铁矿、褐铁矿泥、钛磁铁矿中，其分配率分别为51.44%、37.63%、5.65%。因此，此类矿样的理论回收率为51.44%。

2 选矿试验研究及结果

2.1 原则流程确定

根据原矿工艺矿物学特点，原矿含泥量大，钛铁矿含钙镁高，试验要求获得的精矿产品适宜冶炼高钛渣，对钛品位和钙镁含量有较高要求，要求钛品位大于48%，钙镁合量小于0.6%，同时，考虑到环保要求，尽量不采用浮选，因此，通过大量探索试验，确定适宜的原则流程见图1。

图1 原则流程Fig. 1 Principle flowsheet

2.2 脱泥试验及结果

试验对比了磨矿后脱泥及搅拌擦洗脱泥两种工艺，磨矿细度为-0.043 mm 76.23%，试验工艺流程见图2，试验结果见表5。

图2 磨矿脱泥及搅拌擦洗脱泥工艺流程Fig. 2 Flowsheet of grinding-desliming and stirring-desliming

表5 磨矿脱泥与搅拌擦洗脱泥试验结果Table 5 Test results of grinding-desliming and stirringdesliming

由试验结果可以知道，磨矿后，脱泥沉砂的钛品位明显比搅拌脱泥沉砂的钛品位高，而两者的钛回收率基本一致，因此，对于次矿样磨矿脱泥效果优于搅拌脱泥效果，因此，脱泥工艺以磨矿-脱泥为宜。

2.3 磨矿细度试验

为了获得较佳磨矿-脱泥效果，进行了磨矿细度试验，试验流程见图3，试验结果见表6。

图3 磨矿细度试验工艺流程Fig. 3 Flowsheet of grinding fineness

表6 不同磨矿细度试验结果/%Table 6 Test results of different grinding fineness

由试验结果可知，随着磨矿细度的增加，脱泥沉砂的钛品位在增加，而钛回收率在降低，在磨矿细度-0.043 mm 85.67%时，脱泥沉砂钛品位和回收率较好，当磨矿细度-0.043 mm 93.56%后，脱泥沉砂钛品位增加很小，而回收率缺急剧降低，因此，综合考虑钛品位和回收率，磨矿细度以-0.043 mm 85.67%为宜。

2.4 高梯度强磁选磁场强度试验

原矿磨矿-脱泥后的沉砂中因含有强磁性的钛磁铁矿，因此，在进行高梯度强磁选前进行了弱磁选，弱磁选场强采用常规的0.15 T，弱磁选尾矿进行高梯度强磁选，为了获得较佳高梯度强磁选产品，进行了高梯度不同场强条件试验，试验流程见图4，试验结果见表7。

图4 不同场强试验工艺流程Fig. 4 Flowsheet of different magnetic fields

表7 不同场强试验结果/%Table 7 Test results of different magnetic fields

由试验结果可以知道，随着场强的增加，钛粗精矿的钛品位先缓慢降低后快速降低，钛回收率先快速增加后缓慢增加，综合考虑钛粗精矿钛品位和钛回收率，高梯度强磁选场强以0.4 T为宜。

2.5 强磁选粗精矿精选对比试验

高梯度强磁选粗精矿采用摇床进行精选，由于粗精矿含钙镁较高，因此，在精选工艺中需考虑降钙镁方案，本试验对比了直接摇床精选、磨矿-摇床精选、搅拌擦洗-摇床精选三个工艺，工艺流程见图5，试验结果见表8。

图5 不同精选工艺对比流程Fig. 5 Flowsheet of different cleaning processes

表8 不同精选工艺对比试验结果Table 8 Test results of different cleaning processes

由试验结果可以知道，直接摇床精选与搅拌擦洗-摇床精选获得的钛精矿钛品位和回收率接近，但直接摇床精选钛精矿钙镁合量为0.71%，超过了冶炼对钙镁不超过0.45%的要求，而搅拌擦洗-摇床精选钛精矿的钙镁合量为0.39%，符合冶炼要求，同时，磨矿-摇床精选获得的钛精矿钛回收率明显降低，且钛品位未有明显增加，因此，综合考虑钛精矿钛品位、钛回收率及钙镁含量，强磁选粗精矿精选以搅拌擦洗-摇床工艺为宜。

2.6 全工艺试验及结果

根据条件试验和探索试验获得的较佳参数，进行了磁选-重选全工艺试验。试验结果见表9，试验工艺流程图见图6。

表9 磁选-重选联合预选工艺试验结果Table 9 Results of the magnetic-gravity separation process

图6 磁选-重选联合工艺流程Fig. 6 Flowsheet of magnetic-gravity process

全工艺试验获得了钛品位48.52%、钛回收率44.89%，钙镁合量0.41%的符合冶炼要求的钛精矿产品。该工艺解决了原矿含泥量大，不易脱泥，原矿钛铁矿钙镁含量高难降钙镁的技术难题，为此类资源的有效开发奠定了技术基础。

3 结 论

（1）原矿工艺矿物学表明，该钛铁砂矿含泥量大，接近70%，同时该矿钙镁含量高，达到4.94%，该矿属于高泥，高钙镁型难选钛铁砂矿。

（2）磁选-重选为该钛铁砂矿适宜原则流程，条件试验表明，在磨矿细度-0.043 mm 85.67%条件下，脱泥磁选效果较佳。磁选以弱磁选-高梯度强磁选工艺为宜，高梯度强磁选场强以0.4 T为宜，高梯度强磁选精选以搅拌擦洗-摇床精选工艺为宜，可保证钛精矿品位及回收率较好情况下，钙镁含量不超标。

（3）全工艺试验获得了钛品位48.52%、钛回收率44.89%，钙镁合量0.41%的符合冶炼要求的钛精矿产品，为此类资源的开发奠定了技术基础。