近几年来，中国金属钛和钛白粉行业发展迅猛，金属钛及钛白粉总产量分别以每年50%～110%和6%～8%的速度增长。2005年金属产量达9370多t，钛白粉产量达到55万t[1]。同时，对钛铁矿的需求量也日益增加。中国钛资源总量为9.65亿t，居世界之首，占世界探明储量的38.85%，但钛矿物的选矿水平还有待于提高[2]。
河北承德地区铁、钛资源储量丰富，目前回收钛资源的主要生产流程为强磁浮选工艺。承德某选钛厂能够有效回收+0.074 mm粒级钛铁矿，对-0.074 mm粒级钛铁矿的回收率较低。为有效利用细粒钛铁矿资源，进一步提高选钛回收率，该选厂通过利用slon高梯度磁选机对-0.074 mm细粒钛铁矿进行了试验研究[3]，以解决选钛厂弱磁尾矿中的有效回收难题，最终获得了满意的试验指标。
1 矿石性质
试验矿样取自承德某选钛厂，细粒钛铁矿样取自选钛尾矿的斜板浓密机溢流，其tio2品位为8.28%。对矿样进行主要矿物含量分析、化学多元素分析和水析结果，其分析结果分别见表1、表2、表3。
表1 矿样主要矿物含量分析结果 %
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矿物名称 |
钛磁铁矿 |
钛铁矿 |
硫化矿 |
钛辉石 |
斜长石 |
|
含量 |
7～8 |
8.2～9.2 |
1～2 |
56～66 |
17～18 |
由表1可知，矿样中主要金属矿物为钛磁铁矿、钛铁矿，另有少量的磁赤铁矿、褐铁矿，硫化矿物以黄铁矿为主。脉石矿物以钛普通辉石为主，其次为橄榄石、钛闪石及少量绿泥石等。
表2 矿样多元素分析结果 %
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成分 |
fe |
sio2 |
tio2 |
al2o3 |
ca |
s |
mn |
|
含量 |
13.45 |
35.23 |
8.28 |
11.41 |
5.30 |
0.71 |
0.16 |
表3 矿样水析结果
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粒级/mm |
产率/% |
tio2含量/% |
tio2分布率/% |
|
-0.077～+0.054 |
3.70 |
9.69 |
4.15 |
|
-0.054～+0.042 |
12.78 |
7.33 |
10.85 |
|
-0.042～+0.030 |
12.88 |
9.00 |
13.43 |
|
-0.030～+0.020 |
22.57 |
9.14 |
23.90 |
|
-0.020～+0.010 |
9.29 |
10.0 |
10.76 |
|
-0.010～+0.008 |
3.17 |
9.03 |
3.32 |
|
-0.008 |
35.62 |
8.10 |
33.59 |
|
合 计 |
100.0 |
8.56 |
100.0 |
由表3可知，试样中tio2均匀分布于各粒级。
2 试验设备
探索设备采用slon-100周期式脉动高梯度磁选机[4]，试验时先在分选腔内注满水，使脉动机构产生的脉动能量能够传递到分选腔内，然后从给矿盒给入矿浆。磁性矿粒和非磁性矿粒在分选区内受磁力、脉动流体力和重力的复合力场作用。磁性矿粒被棒介质捕获，而非磁性矿粒从底部排出成为非磁性产品。给矿完后，切断激磁电流，用清洁水将磁性矿粒冲洗出来得到磁性产品。
工业试验设备采用slon-500立环脉动高梯度磁选机。
3 试验研究
3.1 工艺流程确定
从钛磁铁矿选矿尾矿中回收钛铁矿早已见于生产[5-6]。目前，生产中均采用强磁选工艺流程抛尾，强磁选得到的粗精矿采用浮选流程精选。为了提高钛回收率，此试验先后开展了1粗1精与1粗1扫、1精1扫2种工艺流程的强磁选对比试验。1粗1扫、1精1扫强磁选工艺流程见图2，2种工艺流程对比试验结果见表4。
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图2 细粒钛铁矿1粗1扫、1精1扫强磁选试验流程
表4 2种工艺流程试验结果对比 %
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工艺流程 |
产率 |
精矿tio2品位 |
tio2回收率 |
|
1粗1精 |
15.58 |
16.57 |
31.18 |
|
1粗1扫、1精1扫 |
20.70 |
20.21 |
50.50 |
由表4可见，该细粒级钛铁矿宜采用1粗1扫、1精1扫强磁选流程，得到钛精矿的tio2产率、品位和回收率分别达到20.70%、20.21%和50.50%。
3.2 1粗1扫作业条件试验
确定该细粒钛铁矿采用1粗1扫、1精1扫工艺流程后，采用1.5mm和2 mm直径棒介质对该流程中1粗1扫作业做2组平行试验，粗选磁场强度分别采用238.85ka/m和398.09ka/m，扫选磁场强度分别采用477.71ka/m和636.94ka/m，冲程分别采用4mm和6mm。试验结果见表5。
表5 1粗1扫作业条件试验对比结果
|
试验编号 |
产物名称 |
产率/% |
tio2品位/% |
tio2回收率/% |
|
1 |
粗选精矿 |
13.49 |
18.80 |
30.63 |
|
扫选精矿 |
28.26 |
11.69 |
39.90 |
|
|
综合精矿 |
41.75 |
13.99 |
70.53 |
|
|
尾矿 |
58.25 |
4.19 |
29.47 |
|
|
合计 |
100.00 |
8.28 |
100.00 |
|
|
2 |
粗选精矿 |
20.38 |
14.14 |
34.80 |
|
扫选精矿 |
26.54 |
9.52 |
30.51 |
|
|
综合精矿 |
46.92 |
11.53 |
65.31 |
|
|
尾矿 |
53.08 |
5.31 |
34.69 |
|
|
合计 |
100.00 |
8.28 |
100.00 |
由表5可见，采用1.5mm直径棒介质，冲程为4mm，粗选磁场强度为238.85ka/m，扫选磁场强度477.71ka/m的分选条件效果最好。另外，当扫选磁场强度超过477.71ka/m时，更高磁场强度扫选所得精矿品位下降很快，而且相同条件下采用1.5mm棒介质所得综合精矿品位也比采用2mm棒介质所得综合精矿品位高，这充分说明细粒级钛铁矿中，微细粒级钛铁矿占很大部分[6]。
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