莫桑比克某海滨砂矿重选-磁选工艺试验研究.pdf

莫桑比克某海滨砂矿重选⁃磁选工艺试验研究 ① 廖 乾， 龚文勇， 张 华， 马崇振， 张建文 （长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012） 摘 要 莫桑比克某海滨砂矿 TiO2品位3.33％，为开发利用该资源，开展了重选⁃磁选工艺试验研究。 原矿搅拌调浆后，经过螺旋溜 槽一次粗选和一次精选、重选精矿弱磁选、弱磁尾矿强磁选工艺处理，可获得 TiO2品位 39.15％、TiO2回收率 74.63％的钛精矿。 研 究成果为该资源的后续处理提供了数据支撑和技术支持。 关键词 海滨砂矿； 重选； 磁选； 螺旋溜槽； 钛铁矿； 钛精矿 中图分类号 TD92文献标识码 Adoi10.3969／ j.issn.0253－6099.2019.06.013 文章编号 0253－6099（2019）06－0054－03 Experimental Study on Gravity and Magnetic Separation Process for Coastal Placer in Mozambique LIAO Qian， GONG Wen⁃yong， ZHANG Hua， MA Chong⁃zhen， ZHANG Jian⁃wen （Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd， Changsha 410012， Hunan， China） Abstract To exploit the titanium resource in a coastal placer of Mozambique with TiO2content of 3.33％， an experiment on processing technique consisting of gravity separation and magnetic separation was carried out. The conditioned pulp of the run⁃of⁃mine ore is imported into a spiral chute for gravity separation including one roughing and one cleaning processes. Then， the concentrate of gravity separation is treated with a low⁃intensity magnetic separation process， and its tailings are treated by a high⁃intensity magnetic separation process. Finally， a titanium concentrate with TiO2grade and recovery as 39.15％ and 74.63％， respectively， can be obtained. This practice provides data and technical support for the subsequent processing of this resource. Key words coastal placer； gravity separation； magnetic separation； spiral chute； ilmenite； titanium concentrate 钛铁矿作为钛资源的主要来源，是生产海绵钛、制 备钛白粉的主要原料，也是生产钛铁和电焊条不可缺 少的原料［1］。 具有工业价值的钛矿床可概括为岩浆 钛铁矿床（脉矿）及钛砂矿床两大类。 海滨砂矿是最 具工业价值的钛砂矿床，世界上 30％的钛铁矿都来自 于海滨砂矿［2］。 莫桑比克海滨砂矿矿床资源储量较 大［3－4］，本文以莫桑比克某海滨砂矿为研究对象，开展 了重选⁃磁选工艺试验研究，获得了较好的分选指标。 1 试验原料及方法 1.1 试验原料 莫桑比克某海滨砂矿原矿主要化学成分分析结果 见表 1，钛化学物相分析结果见表 2。 该海滨砂矿可供 选矿回收的组分主要是 TiO2，Fe、Cr2O3和 ZrO2均可 考虑综合利用。 脉石组分主要是 SiO2，次为 Al2O3。 钛的赋存形式相对较为简单。 表 1 原矿主要化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ TiO2TFeFeOFe2O3V2O5Cr2O3ZrO2TREOSiO2Al2O3 3.336.042.715.620.0300.360.210.0479.384.47 CaOMgOMnONa2OK2OPSC烧失 0.004 6 0.0450.770.0630.250.0200.0360.112.17 表 2 钛物相分析结果 钛物相含量／ ％分布率／ ％ 钛铁矿中 TiO22.5777.18 钛磁铁矿中 TiO20.288.41 金红石中 TiO20.267.81 硅酸盐中 TiO20.226.60 合计3.33100.00 1.2 试验方法 海滨砂矿处理多采用重选、电选和磁选工艺，有时 也采用浮选工艺［5－6］。 由于海滨砂矿中有价矿物品位 ①收稿日期 2019－06－17 作者简介 廖 乾（1985－），男，湖北荆州人，硕士，高级工程师，主要研究方向为选冶工艺技术研发、工程设计及过程自动化。 第 39 卷第 6 期 2019 年 12 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.39 №6 December 2019 万方数据 较低，采用重选或磁选方案预富集有用矿物是控制项 目建设投资与生产成本的关键。 过往的试验研究和生 产实践中，大多利用有价矿物与脉石矿物之间的密度 差异，采用重选的方法进行预富集，在重选方法中，采 用较多的是螺旋溜槽，而重选得到的预富集物，利用各 矿物之间的磁性差异，一般采用磁选工艺再处理，获得 钛精矿粗精矿［7－8］。 原矿中主要目的矿物呈单体状态产出，是获得理 想的技术指标的必要条件。 采用 MLA（矿物参数自动 分析仪）对原矿（未磨矿）中钛铁矿、铁矿物（包括钛磁 铁矿、假象赤铁矿和赤铁矿）、铬矿物和锆石的解离度 进行了测定，结果见表 3。 需要说明的是，对于包含微 细钛铁矿片晶的钛磁铁矿，因片晶宽度普遍较为细小， 统计过程中均作为钛磁铁矿处理。 表 3 主要目的矿物解离度 矿物 名称 单体 ／ ％ 连生体／ ％ ＞3／43／4～1／21／2～1／4＜1／4 钛铁矿95.051.751.591.160.45 铁矿物94.382.421.861.020.32 铬矿物98.280.300.570.750.10 锆石98.580.270.010.830.31 表 3 结果表明，原矿中呈单体产出的主要目的矿 物所占比例均接近或超过 95％，特别是铬矿物和锆石 的解离度更高，在不需要进一步磨矿的条件下，即可满 足分选对粒度的要求。 因此，确定原矿样不经过磨矿， 直接进行搅拌调浆后，给入螺旋溜槽，进行重选；重选 获得的重矿物再进行弱磁选⁃强磁选。 铁矿物、钛矿 物、铬矿物和锆矿物等重矿物均会进入到螺旋溜槽精 矿产品中，而铁矿物、钛铁矿、铬铁矿则会分别进入弱 磁精矿和强磁精矿中。 试验原则流程见图 1。 原矿 搅拌 螺旋溜槽 重选 重选尾矿 弱 磁选 弱磁精矿 强 磁选 强磁精矿磁选尾矿 图 1 试验原则流程 1.3 试验设备 试验设备包括 CK3000 高强度搅拌槽、螺旋溜槽、 CRIMM YCS⁃918⁃0.2T 弱磁选机和 SLON⁃1500 立环强 磁选机。 2 试验结果与讨论 2.1 重选条件试验 2.1.1 粗选给矿浓度试验 在粗选处理能力为 1.88 t／ h 时，考察了给矿浓度 对重选指标的影响，结果见图 2。 由图 2 可见，随着给 矿浓度提高，粗精矿 TiO2品位先上升后下降，TiO2回 收率亦呈现先上升后下降的趋势。 优先保证 TiO2回 收率，兼顾品位，给矿浓度为 25％时，能够获得较好的选 别指标。 确定螺旋溜槽粗选合适的给矿浓度为 25％。 粗选给矿浓度／ 100 70 40 10 20253035 重选精矿TiO2品位及回收率／ TiO2品位 TiO2回收率 ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● 图 2 给矿浓度对重选指标的影响 2.1.2 粗选处理能力试验 在粗选给矿浓度为 25％时，考察了处理能力对重 选指标的影响，结果见图 3。 由图 3 可见，随着处理能 力增大，粗精矿 TiO2品位整体呈现上升趋势，TiO2回收 率表现为先上升后下降。 优先保证 TiO2回收率，兼顾 品位，螺旋溜槽粗选处理能力以 1.88～2.05 t／ h 为宜。 粗选螺旋溜槽处理能力／t h-1 100 70 40 10 1.41.72.02.3 重选精矿TiO2品位及回收率／ TiO2品位 TiO2回收率 ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● 图 3 螺旋溜槽处理能力对重选指标的影响 2.2 强磁选条件试验 螺旋溜槽粗精矿先经螺旋溜槽精选后，再进行弱 磁选工艺处理，分别得到弱磁精矿和弱磁尾矿。 针对 弱磁尾矿，开展了立环强磁选工艺条件试验，优化工艺 参数，获得强磁精矿。 2.2.1 强磁选磁感应强度试验 脉冲 225 次／ min、立环转速 3.5 r／ min 时，考查了 55第 6 期廖 乾等 莫桑比克某海滨砂矿重选⁃磁选工艺试验研究 万方数据 强磁选磁感应强度对分选指标的影响，结果见图 4。 由图 4 可见，随着磁感应强度提高，强磁精矿 TiO2品 位逐渐降低，而 TiO2回收率则表现为逐渐升高。 综合 考虑品位及回收率，确定合适的磁感应强度为 0.5 T。 磁感应强度／T 100 90 80 70 60 50 40 30 0.450.500.550.600.650.70 强磁精矿TiO2品位及作业回收率／ TiO2品位 TiO2作业回收率 ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● 图 4 磁感应强度对分选指标的影响 2.2.2 强磁选脉冲试验 磁感应强度 0.5 T、立环转速 3.5 r／ min 时，考查了 强磁选脉冲对分选指标的影响，结果见图 5。 由图 5 可见，脉冲次数增加，对提高强磁精矿 TiO2品位有利， 但会降低 TiO2回收率。 兼顾品位及回收率，脉冲以 225 次／ min 为宜。 脉冲／次 min-1 100 90 80 70 60 50 40 30 180200220240260280300 强磁精矿TiO2品位及作业回收率／ TiO2品位 TiO2作业回收率 ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● 图 5 脉冲对分选指标的影响 2.2.3 强磁选转速试验 磁感应强度 0.5 T、脉冲 225 次／ min 时，考查了立 环转速对分选指标的影响，结果见图 6。 由图 6 可见， 转速／r min-1 100 90 80 70 60 50 40 30 2.53.03.54.0 强磁精矿TiO2品位及作业回收率／ TiO2品位 TiO2作业回收率 ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● 图 6 转速对分选指标的影响 随着立环转速提高，强磁精矿 TiO2品位呈现上升趋 势，而 TiO2回收率表现为下降。 综合考虑品位及回收 率，立环转速以 3.5 r／ min 为宜。 2.3 重选⁃磁选工艺试验 通过对螺旋溜槽重选及立环强磁选机磁选各工艺 参数进行优化，确定了重选和磁选工艺合适的工艺参 数。 在重选粗选给矿浓度 25％、处理能力 1.88 t／ h，强 磁选磁感应强度 0.5 T、脉冲 225 次／ min、立环转速 3.5 r／ min 时，进行了重选粗选⁃重选精选⁃重选精矿弱磁 选⁃弱磁尾矿强磁选工艺验证试验，试验流程见图 7， 结果见表 4。 原矿 搅拌 螺旋 粗选 螺旋 精选 重选尾矿 弱 磁选 弱磁精矿 强 磁选 强磁精矿磁选尾矿 图 7 重选⁃磁选工艺试验流程 表 4 重选⁃磁选工艺试验结果 产品名称产率／ ％TiO2品位／ ％TiO2回收率／ ％ 弱磁精矿3.4613.5013.53 强磁精矿6.5839.1574.63 重选尾矿89.030.359.03 磁选尾矿0.9310.452.81 原矿100.003.45100.00 原矿搅拌调浆后，经过螺旋溜槽一次粗选和一次 精选，重选精矿再经过弱磁选⁃强磁选工艺处理，可获 得产率 6.58％、TiO2品位 39.15％、TiO2回收率 74.63％ 的钛精矿，为该资源的后续处理提供了合适的样品。 重选尾矿产率 89.03％，TiO2损失率 9.03％，磁选尾矿 产率 0.93％，TiO2损失率 2.81％。 损失于重选尾矿和 磁选尾矿中的钛，主要以金红石、硅酸盐和细粒级形式 存在。 3 结 语 1） 莫桑比克某海滨砂矿 TiO2品位 3.33％，赋存 于钛铁矿和金红石中的钛合计分布率为 84.99％，脉石 组分主要是 SiO2，次为 Al2O3。 原矿中有用矿物解离 度高，不需要进行磨矿处理。 （下转第 61 页） 65矿 冶 工 程第 39 卷 万方数据 铁回收率虽然仅为 40.00％，但从粒级给矿 TFe 品位 13.44％提高到精矿 TFe 品位 41.11％，富集比 3.06，远 高于其他粒级的富集比，鉴于尾矿＋0.045 mm 粒级品 位很低，可以看作没有解离的超贫铁连生体在粗粒尾 矿中的合理损失。 4 结 论 1） 袁家村铁矿 2 200 万吨／ 年选矿厂基本达到了 设计产能，铁精矿品位 65.10％，但回收率略低于设计 指标（70％）。 2） 半自磨与球磨指标基本达到设计指标，原矿处 理量 931.54 t／ h（干基），但存在球磨、再磨与分级效率 低，溢流粒度组成不合理，过磨严重等问题。 3） 强磁选－0.020 mm 粒级回收率低，仅 75.53％。 4） 浮选各粒级回收率普遍低于磁选，－0.020 mm 粒级回收率仅 70.17％。 5） 磨矿分级优化空间较大，通过优化入选粒度组 成可以提高各粒级金属回收率。 参考文献 ［1］ 罗良飞，陈 雯，严小虎，等. 太钢袁家村铁矿选矿技术开发及 2200 万 t／ a 选厂工业实践［J］. 矿冶工程， 2018，38（1）60－63. ［2］ 王永章，罗良飞. 太钢袁家村难选铁矿石选矿工艺研究［J］. 矿冶 工程， 2016，36（5）53－56. ［3］ 米子军. 微细粒红磁混合铁矿选矿技术研究及工业应用［J］. 矿 业工程， 2015（1）18－20. ［4］ 罗良飞. 袁家村闪石型磁铁矿选矿技术开发［J］. 矿产保护与利 用， 2018（1）61－65. ［5］ 李 贤，罗良飞. 2200 万 t／ a 选矿厂流程考查及诊断研究报告［R］. 长沙长沙矿冶研究院有限责任公司， 2017. 引用本文 李 贤， 罗良飞. 袁家村铁矿选厂流程考查与分析［J］. 矿冶 工程， 2019，39（6）57－61. �������������������������������������������������������������������������������������������������� （上接第 56 页） 2） 原矿搅拌调浆后，经过螺旋溜槽一次粗选和一 次精选，重选精矿再经弱磁选⁃强磁选，可获得 TiO2品 位 39.15％、TiO2回收率 74.63％的钛精矿。 研究成果 为该资源的开发利用提供了数据支撑和技术支持。 参考文献 ［1］ 董天颂. 钛选矿［M］. 北京冶金工业出版社，2009. ［2］ 龙运波，张裕书，周满赓，等. 海南万宁海滨砂矿选矿试验研究［J］. 矿 产综合利用， 2011（4）14－17. ［3］ 张 华. 莫桑比克某海滨砂矿中蚀变钛铁矿选矿试验研究［J］. 矿冶工程， 2013，33（5）75－78. ［4］ 张建文，梁 汉，张 华，等. 莫桑比克某海滨砂矿中金红石选矿 综合利用研究［J］. 有色金属（选矿部分）， 2013（增）169－172. ［5］ 牛玉勤，姜成良，李翠云，等. 海滨砂矿中钛铁矿、金红石、独居石 与锆英石浮选分离的研究［J］. 北京矿冶研究总院学报， 1993 （1）23－29. ［6］ 彭会清，李 广，胡海祥，等. 螺旋溜槽的研究现状及展望［J］. 江 西有色金属， 2009，23（3）26－29. ［7］ 孙丽君，吕宪俊，陈 平，等. 某海滨砂矿的矿物学特征与选矿试 验研究［J］. 矿业研究与开发， 2010，30（2）62－65. ［8］ 胡 真，张 慧，李汉文，等. 印尼某海滨砂矿合理选矿工艺流程 的研究［J］. 矿冶工程， 2009，29（6）33－35. 引用本文 廖 乾，龚文勇，张 华，等. 莫桑比克某海滨砂矿重选⁃磁选 工艺试验研究［J］. 矿冶工程， 2019，39（6）54－56. 16第 6 期李 贤等 袁家村铁矿选厂流程考查与分析 万方数据