宋曉敏

承德作為釩鈦資源的重地，此地的某選廠以發(fā)展壯大釩鈦新材料產(chǎn)業(yè)為己任，全面推進(jìn)鈦產(chǎn)品加工及產(chǎn)品研發(fā)，全力補(bǔ)足鈦產(chǎn)品技術(shù)短板，加快國家釩鈦新材料技術(shù)創(chuàng)新中心建設(shè)。去年以來，承德某公司高品位鈦精礦銷量同比提升119%，為優(yōu)化鈦產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了有利條件。

我國的鈦精礦資源儲(chǔ)量豐富，分布廣，但貧礦多，富礦少，單一的鈦礦少，伴生金屬礦多，所以選礦工藝的好壞直接影響了鈦金屬的收集。面對(duì)不同的物料性質(zhì)，選擇不同的工藝流程，使用不同的選礦設(shè)備，才能保證理想的效果。一直以來，承德某公司作為國家釩鈦鋼鐵產(chǎn)業(yè)化先導(dǎo)企業(yè)，堅(jiān)持以技術(shù)創(chuàng)新為引領(lǐng)，深化釩鈦磁鐵礦綜合利用技術(shù)的研究，目前此公司大高爐冶煉鐵釩鈦磁鐵礦技術(shù)達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平，釩制品高端產(chǎn)品結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，高純氧化釩、釩鋁合金等單打冠軍產(chǎn)品得到國內(nèi)外用戶青睞。為了深入開發(fā)利用鈦資源，此公司技術(shù)人員加強(qiáng)國際科研平臺(tái)技術(shù)合作，利用對(duì)標(biāo)挖潛等有效手段，查不足，擺短板，有針對(duì)性開展鈦粉和鈦錠等產(chǎn)品研發(fā)。去年以來，為提高鈦元素綜合利用效率，此公司通過技術(shù)工藝革新，實(shí)現(xiàn)了高品位鈦精礦提質(zhì)增量，為深化鈦產(chǎn)品研發(fā)，提供了有力支撐。

一般來說高品位鈦精礦的鈦品位范圍為≥45%，傳統(tǒng)工藝都是使用浮選方法選別。高品位鈦精礦主要用于深加工生產(chǎn)鈦白粉或海綿鈦，根據(jù)產(chǎn)品不同，對(duì)硫、硅、磷、細(xì)度等指標(biāo)要求也不相同。主流生產(chǎn)工藝是使用強(qiáng)磁選配合浮選的選別，該方法生產(chǎn)成本高且由于使用大量浮選藥劑，對(duì)水質(zhì)及大氣都有一定污染；而使用重選流程回收率低但要選別到高品位鈦精礦回收率低且產(chǎn)品質(zhì)量不易保障。本次試驗(yàn)通過對(duì)強(qiáng)磁選和重選的工藝重新組合調(diào)整，針對(duì)性分級(jí)磨礦，并對(duì)磁化后礦物再脫磁，減少磁化影響，在對(duì)尾礦再回收，有效降低生產(chǎn)成本，提高綜合金屬回收率，減少環(huán)境污染源，同時(shí)產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足客戶要求。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)原礦為該選鈦廠生產(chǎn)的低品位鈦精礦，對(duì)試驗(yàn)原礦進(jìn)行原礦多元素分析和粒級(jí)組成分析。

礦樣的化學(xué)多元素分析結(jié)果可知，試樣中鐵和鈦是選礦回收的主要組分。需要排除和降低的組分主要是SiO2、Al2O3、CaO、MgO。

原礦多元素分析：

成分TiO2，含量30.53，成分Tfe，含量28.19。

成分FeO，含量25.67，成分Ni，含量0.011。

成分V2O5，含量0.03，成分SiO2，含量20.12。

成分Al2O3，--含量13.27，成分CaO，含量3.28。

成分MgO，含量2.78；，--成分Sc2O3，含量0.0011。

成分P2O5，-含量0.031，成分S，含量0.52。

礦物組成及含量：

經(jīng)鏡下鑒定，金屬礦物均以鈦鐵礦和磁鐵礦為主，同時(shí)尚有少量金紅石、銳鈦礦、白鈦礦、褐鐵礦和赤鐵礦；金屬硫化物主要是黃鐵礦，其次是黃銅礦、偶見銅藍(lán)、白鐵礦、閃鋅礦和磁黃鐵礦的零星分布；脈石礦物則以綠泥石和斜長石為主，其次是黑云母、金云母、絹云母、黝簾石、輝石、角閃石、方解石、石英和磷灰石，此外還有極少量的石榴石，尖晶石、鋯石，榍石等。

原礦粒級(jí)分析：

粒級(jí)60目，尺寸0.2mm，產(chǎn)率38%，品味29.62%。

粒級(jí)80目，尺寸0.18mm，產(chǎn)率12.5%，品味29.57%。

粒級(jí)100目，尺寸0.15mm，產(chǎn)率7.5%，品味29.9%。

粒級(jí)140目，尺寸0.10mm，產(chǎn)率12%，品味30.98%。

粒級(jí)170目，尺寸0.09mm，產(chǎn)率6.5%，品味31.11%。

粒級(jí)200目，尺寸0.074mm，產(chǎn)率5%，品味31.38%。

粒級(jí)270目，尺寸0.053mm，產(chǎn)率7.5%，品味31.47%。

粒級(jí)325目，尺寸0.045mm，產(chǎn)率0.5%，品味32.93%。

粒級(jí)400目，尺寸0.037mm，產(chǎn)率1.5%，品味32.65%。

粒級(jí)-400目，尺寸-0.037mm，產(chǎn)率9%，品味33.52%。

從這些數(shù)據(jù)中可以看出原礦中隨顆粒減少，鈦品位也隨之提高，將該部分細(xì)粒級(jí)回收可有效降低尾礦品位，提高綜合金屬回收率。

2 試驗(yàn)方法和設(shè)備

試驗(yàn)主要使用螺旋溜槽提高鈦精礦品位后，對(duì)溜槽精礦進(jìn)行脫磁處理，最后使用高梯度強(qiáng)磁機(jī)對(duì)脫磁后鈦精礦進(jìn)行強(qiáng)磁選，將鈦精礦提升至45%以上。

試驗(yàn)主要設(shè)備：刻槽溜槽，設(shè)備型號(hào)Φ1200*700。

高梯度強(qiáng)磁機(jī)，設(shè)備型號(hào)Slon-100。

三輥四筒棒磨機(jī)，設(shè)備型號(hào)XMB-70Ⅱ型。

頂擊式標(biāo)準(zhǔn)篩振篩機(jī)，設(shè)備型號(hào)SDB-200。

3 選礦試驗(yàn)

3.1 重選試驗(yàn)

鈦精礦的選礦過程比較復(fù)雜，涉及到重選、磁選、浮選、電選等多種選礦方法，所以需要用到的選礦設(shè)備也比較多。包括將礦粒按粒度分級(jí)的濃縮機(jī)、選別尾礦的重選設(shè)備、除去強(qiáng)磁礦物的弱磁選機(jī)、選出鈦精礦的強(qiáng)磁選機(jī)、浮選硫化物和細(xì)粒鈦精礦的浮選機(jī)、精選鈦礦的電選機(jī)等。

鈦精礦的選礦工藝流程要依據(jù)鈦鐵礦的性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。常見的選礦工藝流程有兩種，“重選——強(qiáng)磁選——浮選”或者“重選——強(qiáng)磁選——電選（選別前除硫）”。流程開始，先通過濃密機(jī)將礦粒進(jìn)行分級(jí)，將粗粒的礦石和細(xì)粒的礦石區(qū)分。粗粒的礦石用重選的方法分級(jí)出細(xì)粒礦石和尾礦。重選的成本低，對(duì)環(huán)境污染小，可以通過螺旋溜槽、搖床等設(shè)備選除大部分的無用脈石和泥土，獲得富集的精礦。

磁選出鈦精礦剩下的物質(zhì)，并不是無用，經(jīng)過浮選的過程，還可以獲取鈦精礦。鈦精礦的浮選捕收劑常用脂肪酸類，油酸及其鹽類，經(jīng)過多年實(shí)踐，研究人員發(fā)現(xiàn)多種藥劑的組合效果會(huì)優(yōu)于單一藥劑的使用效果，所以近些年來也一直在探究藥劑的協(xié)同作用。

由于試驗(yàn)原礦主要回收較細(xì)顆粒礦物，重選設(shè)備規(guī)格型號(hào)對(duì)選別效果影響明顯，所以本次試驗(yàn)是按Φ1200*700刻槽螺旋溜槽、Φ1200*720螺旋溜槽及Φ900*540螺旋溜槽三種溜槽各自對(duì)應(yīng)處理量及統(tǒng)一28%濃度給礦，選別出鈦精礦品位都為30%左右，對(duì)比三種溜槽的金屬回收率。試驗(yàn)流程為一段溜槽重選后精礦在經(jīng)一段搖床選別，每種條件多次重復(fù)試驗(yàn)后得出平均值。

試驗(yàn)結(jié)果為：

12008*700刻槽溜槽：鈦精礦產(chǎn)率為5.00%，鈦精礦回收率為30.00%。

1200*720螺旋溜槽：鈦精礦產(chǎn)率為5.00%，鈦精礦回收率為25.00%。

900*540螺旋溜槽：鈦精礦產(chǎn)率為5.00%，鈦精礦回收率為28.00%。

從這些數(shù)據(jù)中可以得出，在相同給礦條件下選別相同指標(biāo)的鈦精礦，設(shè)備產(chǎn)率、回收率由高到低的順序?yàn)?200*700刻槽溜槽、900*540螺旋溜槽、1200*720螺旋溜槽。

3.2 給礦濃度選擇試驗(yàn)

重選試驗(yàn)設(shè)備使用1200*700刻槽溜槽，原礦為強(qiáng)磁尾礦，調(diào)整給礦濃度范圍為20%～40%，選別出最終品位為30%左右的鈦精礦。試驗(yàn)流程為使用不同濃度礦漿給至溜槽重選后對(duì)比回收率，每種條件多次重復(fù)試驗(yàn)后得出平均值。

給礦濃度試驗(yàn)結(jié)果為：

給礦濃度20%，鈦精礦回收率為22%。

給礦濃度25%，鈦精礦回收率為26%。

給礦濃度30%，鈦精礦回收率為29%。

給礦濃度35%，鈦精礦回收率為27%。

給礦濃度40%，鈦精礦回收率為25%。

從以上數(shù)據(jù)可以得出，在使用相同重選設(shè)備及原礦，選別相同指標(biāo)鈦精礦的前提下調(diào)整給礦濃度在30%左右時(shí)選別效果最優(yōu)。

對(duì)比以上數(shù)據(jù)可知使用1200*700型刻槽溜槽，給礦濃度控制在30%時(shí)效果最佳。

3.3 磨礦試驗(yàn)

磨礦細(xì)度直接關(guān)系到有用礦物和脈石礦物的解離度，對(duì)后續(xù)強(qiáng)磁選選指標(biāo)有著重要影響。磨礦細(xì)度不夠，有用礦物與脈石礦物解離不充分，回收率和精礦品位都不高；磨礦細(xì)度過高，會(huì)造成過粉碎，影響磁選指標(biāo)。磨礦細(xì)度試驗(yàn)采用1次粗選流程，每種條件多次重復(fù)試驗(yàn)后得出平均值。

磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果：

磨礦細(xì)度15%，鈦精礦品位為38.5%，鈦精礦回收率為42.8%。

磨礦細(xì)度20%，鈦精礦品位為40%，鈦精礦回收率為42%。

磨礦細(xì)度25%，鈦精礦品位為42%，鈦精礦回收率為39%。

磨礦細(xì)度35%，鈦精礦品位為38.8%，鈦精礦回收率為38.7%。

從以上數(shù)據(jù)中可以得出，隨著磨礦細(xì)度的提高，精礦中鈦金屬回收率逐漸升高，損失在尾礦中的鈦金屬逐漸減少，但是當(dāng)磨礦細(xì)度大于25%后，鈦精礦品位逐漸降低。綜合考慮，確定該鈦礦合適的磨礦細(xì)度為-200目占25%。

3.4 磁選試驗(yàn)

為了進(jìn)一步確定磁選機(jī)磁場強(qiáng)度和給礦品位，仍需要分別在不同磁場強(qiáng)度和給定礦品位的條件下選擇最優(yōu)選別條件。

3.4.1 磁選機(jī)磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

磁場強(qiáng)度的選擇決定最終鈦精礦品位能不能符合指標(biāo)要求，若磁選強(qiáng)度過低，可能導(dǎo)致精礦品位好，但尾礦品位高，回收率低；磁選強(qiáng)度過高則可能導(dǎo)致回收率高，但精礦品位低，不能滿足TiO2≥45%,所以需要在不同磁場強(qiáng)度條件下選擇最優(yōu)的磁場，試驗(yàn)使用該礦物重選至TiO2品位為36.7%，并細(xì)磨至細(xì)度24.6%，分別在磁場強(qiáng)度為6000GS、6500GS、7000GS、7500GS、8000GS條件下進(jìn)行磁選試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果為：

場強(qiáng)6000GS，原礦品位（TiO2）36.72，精 礦品位（TiO2）44.42，尾礦品位（TiO2）21.08，產(chǎn)率67.01%，回收率81.06%。

場強(qiáng)6500GS，原礦品位（TiO2）36.72，精 礦品位（TiO2）44.61，尾礦品位（TiO2）19.81，產(chǎn)率68.19%，回收率82.84%。

場強(qiáng)7000GS，原礦品位（TiO2）36.72，精 礦品位（TiO2）44.83，尾礦品位（TiO2）17.27，產(chǎn)率70.57%，回收率86.16%。

場強(qiáng)7500GS，原礦品位（TiO2）36.72，精 礦品位（TiO2）44.73，尾礦品位（TiO2）16.83，產(chǎn)率71.29%，回收率86.84%。

場強(qiáng)8000GS，原礦品位（TiO2）36.72，精 礦品位（TiO2）44.13，尾礦品位（TiO2）16.21，產(chǎn)率73.46%，回收率88.28%。

從以上數(shù)據(jù)中可以得出，綜合精礦品位、產(chǎn)率、回收率三項(xiàng)指標(biāo)在7000GS場強(qiáng)下選別效果最佳，但是考慮生產(chǎn)過程中磁選場強(qiáng)存在磁場衰減的情況，在生產(chǎn)中選擇使用7500GS。

3.4.2 磁選給礦品位試驗(yàn)

在確定磁選機(jī)場強(qiáng)后，需要進(jìn)一步確定給礦品位，為了確保磁選機(jī)精礦品位TiO2≥45%，且產(chǎn)量最大化，需找到滿足條件的最低給礦品位，試驗(yàn)使用7500GS場強(qiáng)磁選機(jī)，在不同品位在進(jìn)行磁選試驗(yàn)，結(jié)果如下：

場強(qiáng)7500GS，原礦品位（TiO2）35.57，精 礦品位（TiO2）43.82，尾礦品位（TiO2）16.17，產(chǎn)率70.16%，回收率86.44%。

場強(qiáng)7500GS，原礦品位（TiO2）36.72，精 礦品位（TiO2）44.73，尾礦品位（TiO2）16.83，產(chǎn)率71.29%，回收率86.84%。

場強(qiáng)7500GS，原礦品位（TiO2）37.28，精礦品位（TiO2）45.21，尾礦品位（TiO2）17.07，產(chǎn)率71.82%，回收率87.1%。

場強(qiáng)7500GS，原礦品位（TiO2）38.27，精礦品位（TiO2）45.53，尾礦品位（TiO2）17.99，產(chǎn)率73.64%，回收率87.61%。

場強(qiáng)7500GS，原礦品位（TiO2）39.01，精礦品位（TiO2）46.13，尾礦品位（TiO2）18.21，產(chǎn)率74.5%，回收率88.10%。

由以上數(shù)據(jù)中可以得出，在使用7500GS場強(qiáng)磁選機(jī)的前提下，要想獲得TiO2品位≥45%的高品位鈦精礦，必須保證磁選機(jī)給礦TiO2品位≥37.2%。

3.5 工藝流程

通過以上試驗(yàn)，確定了各主要工序的選別條件，結(jié)合各選別條件和生產(chǎn)實(shí)際情況初步設(shè)計(jì)工藝流程，該流程如下：

弱磁尾礦經(jīng)過篩分，篩上的尾款進(jìn)入總尾礦堆，篩下的細(xì)尾礦經(jīng)過一段重選，篩選出精礦和尾礦，尾礦與上一環(huán)節(jié)的篩上弱磁尾款一同進(jìn)入總尾礦堆，精礦經(jīng)過再檢查篩分，篩上的尾礦經(jīng)過球磨機(jī)粉磨再回到上一層級(jí)的篩分，經(jīng)過不停的篩分進(jìn)入二段重選，二段重選分為精礦、中礦和尾礦，二段重選的精礦和中礦經(jīng)過強(qiáng)磁選出高鈦精礦和低鈦精礦。

4 結(jié)語

隨著近年來設(shè)備技術(shù)發(fā)展完善，選別效率不斷提高，可嘗試使用污染更小的強(qiáng)磁選替代浮選選別高品位鈦精礦。通過試驗(yàn)確定合適的選別條件，根據(jù)各選別條件制定合理的工藝流程完全可以實(shí)現(xiàn)在高品位鈦精礦的選礦方法中省去了浮選工序，減少環(huán)境污染源，且最終得到的高品位鈦精礦的各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到深加工的高要求，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)細(xì)磨、低硫、高品位鈦精礦的目的。