某海滨砂矿的矿物学特征与选矿试验研究

鉴于海滨砂矿粒度细，分布广，品位高的特点，其开发利用受到了国内外选矿者的广泛关注。本文通过对某地海滨砂矿进行的工艺矿物学分析，弱磁选、摇床重选等探索性试验研究，查明了该海滨砂矿的矿石性质及最佳选矿工艺流程，为其开发利用提供了理论依据。

一、矿物学特征

（一）化学成分分析

原矿多元素分析结果见表1，原矿砂中全铁含量47.11%，磁性率(FeO/TFe)为47.89%，同时钛含量达12.10%，属于含钛磁铁矿矿石。矿砂的碱度系数(CaO＋MgO)/(SiO₂＋A1₂O₃)＝0.36，为酸性矿石(＜0.5)。此外，矿石中S、P含量较低，属低硫低磷矿石。

（二）铁和钛的物相组成分析

原矿中铁、钛的物相组成分析结果分别见表2、表3。

从铁、钛物相分析结果可以看出，原矿中的铁主要以磁性铁的形式存在，磁性铁占有率为80.58%，含有一定量的氧化铁和硅酸铁，硫化铁和碳酸铁含量均很低，采用弱磁选工艺铁的理论回收率为80.58%；钛主要存在于钛磁铁矿中，TiO₂占有率为58.93%，其次存在于钛铁矿中，金红石及硅酸盐中只含有少量的钛。

（三）矿物嵌布特征分析

采用电子探针对样品中磁铁矿、钛铁矿的化学成分进行检测，结果分别见表4、表5。

表4表明，磁铁矿中FeO含量为82.4l%，折算磁铁矿中TFe含量为64.1%，远低于纯磁铁矿的理论含量(72.41%)，而TiO₂含量达到11.39%，因此该海滨砂矿属于钛磁铁矿。

表5表明，该样品中的钛铁矿中含有较多的Mg、V等杂质成分，TiO₂的含量为47.69%，低于纯钛铁矿理论含量(51.68%)。

综上，通过对钛物相及电子探针的分析，认为该海滨砂矿Ti、Fe共生紧密，难以分离，可作为钛磁铁矿进行回收利用。

二、原矿磁选试验

在对矿石的磁性率(47.89%)，磁性铁的占有率(80.58%)等矿石性质进行分析的基础上，对原矿进行了弱磁选流程的系列试验研究。

（一）原矿磨矿磁选试验

为考查不同磨矿细度下，海滨砂矿的磁选效果，采用XCGS型φ50磁选管，磁场强度为0.2T，对不同磨矿细度的样品进行了磁选试验，试验结果见图1。

图1  不同磨矿细度下磁选试验结果

从图1可以看出，随着磨矿细度的增加，－74μm含量由24.24%增加到94.44%时，铁精矿品位由56.49%增加到58.65%，增加幅度很小，且回收率由82.21%降为79.34%。因此，原矿直接磨矿时，磁选效果差，铁精矿品位不能满足要求。

（二）原矿预选－粗精矿再磨磁选试验

为了进一步探索提高精矿品位的途径，对原矿进行湿法预选－粗精矿再磨磁选试验。原矿预选抛尾，粗精矿磨矿再选，大大减轻了进入球磨机的给矿量，有利于降低成本，提高精矿品位。

1、预选试验

原矿粒径均在0.4 mm以下，因此直接利用XCRS－Φ400×400型鼓形湿法弱磁选机，磁场强度0.2T，进行预选试验，试验结果见表6。

从预选结果可以看出，湿法预选后，粗精矿TFe品位提高到57.73%，TFe回收率为80.63%。与磁选管小型试验结果相比，精矿品位略高、回收率略低。从TiO₂的品位和回收率来看，TiO₂在预选精矿中略有富集，品位达到12.66%、回收率为68.85%。

可见，在弱磁预选过程中，TiO₂有随磁铁矿同步富集的趋势，这主要是由于TiO₂主要以钛磁铁矿的形式存在，在磁选过程中难以有效分离。

2、粗精矿再磨磁选试验

不同磨矿细度下，预选精矿再磨磁选管磁选试验结果见图2。

图2  不同磨矿细度下粗精矿磁选试验结果

从图2可以看出，随着磨矿细度的提高，磁选精矿含铁品位逐渐增加。当磨矿细度达到－45μm占76.63%时，铁精矿品位超过60%；进一步增加磨矿细度，精矿品位增加幅度不大，且回收率下降。说明该矿石中的铁、钛分离困难。这主要是由于矿石中的铁钛共生紧密所造成的。

综上从磨矿成本和选别效果角度考虑，认为－45μm含量占85.05%时，磁选结果较好，此时，获得的铁精矿指标见表7。

表7结果表明，湿法预选－磨矿－磁选流程，获得的最终铁精矿质量能够满足我国“冶炼精料”方针对钒钛磁铁矿精矿品位的要求(TFe＞54%、TiO₂＜13%)。湿法预选－磨矿－磁选试验的数质量流程见图3。

图3  湿法预选－磨矿－磁选数质量流程

三、尾矿重选试验

将预选尾矿与磁选尾矿合并得综合尾矿，综合尾矿合计产率40.50%，尾矿含Fe品位27.76%，回收率23.87%，含TiO₂品位11.34%，回收率37.94%。由于磁选综合尾矿中Fe、Ti的含量仍然较高，为了探索其综合利用的途径，以磁选综合尾矿为原料，分别进行了摇床四产品的探索试验和－粗－精的流程试验。

（一）摇床四产品选别试验

摇床四产品的探索试验结果见表8。

从摇床四产品的探索试验结果来看(见表8)，控制摇床精矿产率较低时(产品1、产品2)，能够获得含TFe＞50%、含钛＞22%的摇床精矿，说明摇床分选具有较好的富集作用，采用摇床重选能够使尾矿中的铁、钛进一步富集。

（二）摇床－粗－精流程试验

摇床－粗－精的流程试验结果见表9。

从表9得出，摇床精矿产率可达到40.69%，含铁品位46.70%，铁作业回收率达到68.45%(对原矿回收率16.34%)；含钛品位22.02%，钛作业回收率达到79.01%(对原矿回收率29.98%)。结果表明，摇床－粗－精流程试验能够使尾矿中的铁、钛进一步富集，但尚不能满足铁精矿或钛精矿的质量要求，可以作为中矿配矿使用。

如果将摇床精矿与上述磁选精矿混合作为一种精矿，则混合精矿的Fe品位为57.33%、回收率提高至92.47%，TiO₂品位为14.66%、回收率提高至92.04%。混合精矿中TFe的含量能够满足我国钒钛磁铁矿精矿质量要求(TFe＞54%)，但TiO₂的含量略高(TiO₂＜13%)。因此，从选矿工艺的角度来看，采用磁选－重选联合流程，有利于矿石中铁、钛的综合回收。

四、结论

（一）原矿中TFe含量47.11%，TiO₂含量12.10%，磁性铁占有比重很大，钛主要存在于磁铁矿中，铁、钛难以分离，因此可作为钛磁铁矿进行回收利用。

（二）原矿弱磁选流程的系列试验表明，采用湿法预选－磨矿－磁选的原则流程，控制－45μm含量在85%以上，得到的钛磁铁矿精矿质量指标为：产率59.50%(选比1.68)，Fe品位60.28%，回收率76.13%，TiO₂品位12.62%，回收率62.06%，能够满足我国“冶炼精料”方针对钒钛磁铁矿精矿品位的要求。

（三）综合尾矿摇床选别探索试验表明，采用－粗－精的摇床选别流程，能够使尾矿中的铁、钛进一步富集，得到的精矿质量指标为：Fe品位为46.70%，作业回收率为68.45%，TiO₂品位为22.02%，作业回收率为79.01%，可以作为中矿配矿使用。

（四）将摇床重选精矿与磁选精矿混合后，混合精矿的产率为75.98%，Fe品位为57.33%，回收率为92.47%，TiO₂品位为14.66%，回收率为92.04%，采用磁选－重选联合流程，有利于矿石中铁、钛的综合回收。

参考文献

[1] 林国梁.矿石可选性研究[M].北京：冶金工业出版社，1994：101－114.

[2] 谢广元.选矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2002：388－462.

[3] 周乐光.矿石学基础fM].北京：冶金工业出版社，2007.