陳曉鳴 嚴(yán) 鵬 陳力行

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明650093;2.昆明梵闐盛科技有限公司，云南昆明650000)

鈦鐵礦是鈦存在的主要形式，也是國民經(jīng)濟(jì)用鈦的主要來源。由于鈦鐵礦可選性較差，因此，選礦指標(biāo)一直不理想，細(xì)粒和微細(xì)粒鈦鐵礦回收效果尤其不理想。為響應(yīng)國家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型綠色礦山的號(hào)召，同時(shí)也為了提升企業(yè)的經(jīng)營業(yè)績(jī)，各選鈦廠均加強(qiáng)了對(duì)細(xì)粒鈦鐵礦回收的研究和實(shí)踐［1-2］。

由于螺旋溜槽具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝與操作方便、占地面積小、處理能力大、選別指標(biāo)可控性好等特點(diǎn)［3-6］，因而成為我國鈦粗選的主要設(shè)備。但普通的螺旋溜槽對(duì)細(xì)粒鈦鐵礦，尤其對(duì)－0.074 mm的鈦鐵礦回收效果不理想。陳力行等最新研制的磁性螺旋溜槽是一種適合細(xì)粒、微細(xì)粒鈦鐵礦物分選的改進(jìn)型螺旋溜槽，本研究將對(duì)相同規(guī)格的磁性螺旋溜槽的分選效果與常規(guī)螺旋溜槽的分選效果進(jìn)行對(duì)比。

1 磁性螺旋溜槽的結(jié)構(gòu)、分選原理及特點(diǎn)

磁性螺旋溜槽的結(jié)構(gòu)與常規(guī)螺旋溜槽相同，差異之處在于磁性螺旋溜槽的槽內(nèi)表面涂有磁性耐磨涂料，對(duì)槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的磁性顆粒有一定的磁力吸引。

磁性螺旋溜槽的工作原理:礦漿從溜槽頂端沿溜槽面滑落，其中的礦物顆粒均受到重力、浮力、離心力、流體沖擊力和摩擦力的綜合作用，而磁性顆粒同時(shí)還受到溜槽面的磁力作用，顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡不斷分化——密度較小且無磁力吸引的礦物顆粒相對(duì)處于礦漿的上層，在以強(qiáng)大水流為主的諸力作用下有向溜槽滑道的外側(cè)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì);密度較大且有磁力吸引的礦物顆粒相對(duì)處于礦漿的下層，這些礦物顆粒由于受到較大的槽面摩擦力及磁力作用，水流的沖擊作用相對(duì)減弱，且在較大的重力和磁力作用下，有向溜槽滑道內(nèi)側(cè)移動(dòng)的趨勢(shì)。隨著礦漿不斷向下運(yùn)動(dòng)，輕而無磁力吸引的顆粒越來越向溜槽外側(cè)運(yùn)動(dòng)、重而有磁力吸引的顆粒越向溜槽內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，礦物在溜槽的出口端呈現(xiàn)從外側(cè)向內(nèi)側(cè)密度逐漸增大，磁性逐漸增強(qiáng)的分布規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)目的礦物與脈石礦物的初步分離［7-9］。

磁性螺旋溜槽與普通溜槽相比，可以加速鈦鐵礦物的下沉，阻礙鈦鐵礦向溜槽外側(cè)運(yùn)動(dòng)，因而具有提高細(xì)粒鈦鐵礦回收率、降低鈦鐵礦回收粒度下限的效果［10］。

螺旋溜槽上的磁性耐磨涂層的充磁時(shí)間間隔為1個(gè)月左右，充磁場(chǎng)強(qiáng)根據(jù)礦物性質(zhì)不同而改變，使用壽命比常規(guī)螺旋溜槽略長(zhǎng)，可作為鈦鐵礦粗選設(shè)備，具有較高的拋尾效率。

2 礦石性質(zhì)

2.1 礦石主要化學(xué)成分

試驗(yàn)用礦石取自云南武定某高泥風(fēng)化鈦鐵礦，礦石磨礦時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的微細(xì)泥。礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table1 Themain chem ical component analysis results of the ore %

從表1可以看出，礦石中 TiO2含量不高，為6.28%，有害元素S含量較低，屬低品位鈦鐵礦。

2.2 礦石粒度篩析

將礦石碎磨至－0.1 mm占80%后進(jìn)行粒度篩析，結(jié)果見表2。

表2 碎磨產(chǎn)品粒度篩析結(jié)果Table2 The sieve analysis results of particles size after comm inution

從表2可以看出，碎磨產(chǎn)品中0.074～0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)率為30.21%，TiO2品位為10.66%，TiO2分布率為51.14%，表明TiO2在該粒級(jí)有明顯的富集現(xiàn)象;－0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)率為42.68%，TiO2品位為4.51%，TiO2分布率為30.65%，該粒級(jí)是磨礦產(chǎn)品中較高品位和較高TiO2分布率的粒級(jí)，其回收效果的好壞直接關(guān)系到分選指標(biāo)的高低。

3 試驗(yàn)方法及設(shè)備參數(shù)

試驗(yàn)用BLL－600型單頭常規(guī)螺旋溜槽對(duì)0.074～0.038 mm、－0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)品分別進(jìn)行工藝條件研究，然后在確定的工藝條件下用同型號(hào)的磁性螺旋溜槽分別對(duì)0.074～0.038、－0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行分選。螺旋直徑為600 mm，螺距為360 mm，螺旋圈數(shù)為5圈，螺紋縱向傾角為9°，磁性螺旋溜槽表面磁場(chǎng)強(qiáng)度為318 kA/m。

4 試驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 0.074～0.038 mm粒級(jí)試驗(yàn)

4.1.1 常規(guī)螺旋溜槽試驗(yàn)

4.1.1.1 給礦量試驗(yàn)

常規(guī)螺旋溜槽給礦量試驗(yàn)的給礦濃度為20%，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 常規(guī)螺旋溜槽給礦量試驗(yàn)精礦指標(biāo)Table3 The titanium concentrate index at different capacity by conventional spiral chute

從表3可以看出，隨著給礦量的增加，精礦TiO2品位上升、回收率下降。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)給礦量為5.4 L/min。

4.1.1.2 給礦濃度試驗(yàn)

常規(guī)螺旋溜槽給礦濃度試驗(yàn)的給礦量為5.4 L/min，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 常規(guī)螺旋溜槽給礦濃度試驗(yàn)精礦指標(biāo)Table4 The titanium concentrate index at different feeding density by conventional spiral chute %

從表4可以看出，給礦濃度從11%提高至20%，精礦TiO2品位變化不大，但TiO2回收率明顯下降;繼續(xù)提高給礦濃度至25%，精礦TiO2品位和回收率均下降。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)的給礦濃度為14%，對(duì)應(yīng)的精礦TiO2品位為27.03%，TiO2回收率為72.20%。

4.1.2 磁性螺旋溜槽試驗(yàn)

4.1.2.1 相同工藝參數(shù)下的磁性螺旋溜槽試驗(yàn)

磁性螺旋溜槽試驗(yàn)的給礦量為5.4 L/min，給礦濃度為14%，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 磁性螺旋溜槽試驗(yàn)結(jié)果Table5 The results by usingmagnetic spiral chute%

從表5可以看出，磁性螺旋溜槽在給礦量為5.4 L/min，給礦濃度為14%的情況下，獲得了TiO2品位為27.19%，TiO2回收率為86.04%的鈦精礦。

4.1.2.2 磁性螺旋溜槽給礦量擴(kuò)大試驗(yàn)

為探索磁性螺旋溜槽擴(kuò)大處理量的可能性，在給礦濃度為14%的情況下，進(jìn)行了加大處理量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 磁性螺旋溜槽給礦量擴(kuò)大試驗(yàn)精礦指標(biāo)Table6 The titanium concentrate index of the expanding feeding quantity experiments by magnetic spiral chute

從表6并結(jié)合表5可以看出，給礦量由5.4 L/min提高至7.8 L/min，精礦TiO2品位僅提高1.82個(gè)百分點(diǎn)，但回收率卻大幅下降18.44個(gè)百分點(diǎn)，即提高處理量將帶來精礦TiO2回收率的明顯下降。

4.1.3 0.074～0.038 mm粒級(jí)物料不同螺旋溜槽分選效果比較

(1)與常規(guī)螺旋溜槽比較，在給礦量均為5.4 L/min，給礦濃度均為14%的情況下，磁性螺旋溜槽精礦TiO2品位和TiO2回收率分別提高0.16個(gè)百分點(diǎn)和13.86個(gè)百分點(diǎn)。

(2)在精礦TiO2指標(biāo)相當(dāng)?shù)那闆r下，磁性螺旋溜槽可將系統(tǒng)的處理能力從5.4 L/min提高至7.8 L/min，升幅高達(dá)44%。

4.2 －0.038 mm粒級(jí)試驗(yàn)

4.2.1 常規(guī)螺旋溜槽試驗(yàn)

4.2.1.1 給礦量試驗(yàn)

常規(guī)螺旋溜槽給礦量試驗(yàn)的給礦濃度為16%，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 常規(guī)螺旋溜槽給礦量試驗(yàn)精礦指標(biāo)Table7 The titanium concentrate index of feeding capacity by conventional spiral chute

從表7可以看出，隨著給礦量的增加，精礦TiO2品位上升，TiO2回收率下降。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)給礦量為4.2 L/min。

4.2.1.2 給礦濃度試驗(yàn)

常規(guī)螺旋溜槽給礦濃度試驗(yàn)的給礦量為4.2 L/min，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 常規(guī)螺旋溜槽給礦濃度試驗(yàn)精礦指標(biāo)Table8 The titanium concentrate index of feeding concentration experiments by conventional spiral chute %

從表8可以看出，提高給礦濃度，精礦TiO2品位變化不大，但TiO2回收率明顯下降。因此，確定后續(xù)試驗(yàn)的給礦濃度為10%，對(duì)應(yīng)的精礦TiO2品位為8.48%，TiO2回收率為42.83%。

4.2.2 磁性螺旋溜槽試驗(yàn)

4.2.2.1 相同工藝參數(shù)下的磁性螺旋溜槽試驗(yàn)

磁性螺旋溜槽試驗(yàn)的給礦量為4.2 L/min，給礦濃度為10%，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

從表9可以看出，磁性螺旋溜槽在給礦量為4.2 L/min，給礦濃度為10%的情況下，獲得了TiO2品位為8.43%，TiO2回收率為57.88%的鈦精礦。

表9 磁性螺旋溜槽試驗(yàn)結(jié)果Table9 The result by usingmagneticspiral chute%

4.2.2.2 磁性螺旋溜槽給礦量擴(kuò)大試驗(yàn)

為探索磁性螺旋溜槽擴(kuò)大處理量的可能性，在給礦濃度為10%的情況下，進(jìn)行了加大處理量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

表10 磁性螺旋溜槽給礦量擴(kuò)大試驗(yàn)精礦指標(biāo)Table1 0 The titanium concentrate index of the expanding feeding quantity experiments by magnetic spiral chute

從表10并結(jié)合表9可以看出，給礦量由4.2 L/min提高至4.5 L/min，精礦TiO2品位下降0.20個(gè)百分點(diǎn)，TiO2回收率僅提高0.62個(gè)百分點(diǎn);繼續(xù)提高給礦量至9.0 L/min，精礦TiO2品位雖然提高了1.72個(gè)百分點(diǎn)，但TiO2回收率卻下降了13個(gè)百分點(diǎn)，即磁性螺旋溜槽僅有小幅提高處理量的效果。

4.2.3 －0.038 mm粒級(jí)物料不同螺旋溜槽分選效果比較

(1)與常規(guī)螺旋溜槽比較，在給礦量均為4.2 L/min，給礦濃度均為10%的情況下，磁性螺旋溜槽精礦TiO2品位僅小幅下降0.05個(gè)百分點(diǎn)，但TiO2回收率卻大幅度提高15.05個(gè)百分點(diǎn)。

(2)在精礦TiO2指標(biāo)相當(dāng)?shù)那闆r下，磁性螺旋溜槽可將系統(tǒng)的處理能力從4.2 L/min提高至9.0 L/min，提高的幅度達(dá)114%。

5 結(jié)論

(1)用BLL－600型單頭常規(guī)螺旋溜槽處理粒度為0.074～0.038 mm的云南武定某高泥風(fēng)化鈦鐵礦石，在給礦濃度為14%、給礦量為5.4 L/min的情況下，經(jīng)1次粗選即可獲得TiO2品位為27.03%，回收率為72.20%的鈦粗精礦;－0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)品在給礦濃度為10%、給礦量為4.2 L/min的情況下，經(jīng)1次粗選即可獲得 TiO2品位為8.48%，回收率為42.83%的鈦粗精礦。

(2)用相同規(guī)格的磁性螺旋溜槽處理粒度同為0.074～0.038 mm的鈦鐵礦石，在給礦濃度為14%、給礦量為5.4 L/min的情況下，經(jīng)1次粗選即可獲得TiO2品位為27.19%，回收率為86.04%的鈦粗精礦;－0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)品在給礦濃度為10%、給礦量為4.2 L/min的情況下，經(jīng)1次粗選即可獲得TiO2品位為8.43%，回收率為57.88%的鈦粗精礦。

(3)在相同工藝條件下，用相同規(guī)格型號(hào)的磁性螺旋溜槽分別處理0.074～0.038 mm和－0.038 mm粒級(jí)的鈦鐵礦石，在精礦TiO2品位相當(dāng)?shù)那闆r下，可比常規(guī)螺旋溜槽提高TiO2回收率分別達(dá)13.86個(gè)百分點(diǎn)和15.05個(gè)百分點(diǎn)。

(4)在精礦TiO2指標(biāo)相當(dāng)?shù)那闆r下，磁性螺旋溜槽可顯著提高系統(tǒng)的處理能力。

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