曹永丹，劉云龍，鄧忠誠(chéng)，曹釗*，王介良，王麗明

（1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)研究院，內(nèi)蒙古包頭 014010；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 包頭 014010；3.包鋼（集團(tuán)）礦山研究院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

鋯是重要的稀有金屬，耐腐蝕、耐高溫、可塑性能好，廣泛應(yīng)用于陶瓷、精密儀器制造、航空航天、軍工、新能源、建材等領(lǐng)域[1-3]，鋯英砂是提煉鋯金屬的重要礦產(chǎn)，多與鈦鐵礦、金紅石、獨(dú)居石、磷釔礦等共生于海濱砂中[2，4].鋯英砂礦物組成復(fù)雜，單一的重選、電選、磁選以及浮選等選礦工藝不能有效的分離高品質(zhì)鋯英砂精礦，實(shí)際生產(chǎn)中常采用多種選礦工藝方法聯(lián)合的流程來(lái)生產(chǎn)高品質(zhì)的鋯英砂精礦[1，5-8].

成岳[6]系統(tǒng)總結(jié)了鋯英石的選礦的重選—磁選、磁選—電選、磁選—浮選聯(lián)合工藝3種方案，通過(guò)磁選—電選可獲得ZrO2品位為66.90%的鋯英石精礦和TiO2品位為99.6%金紅石精礦.向延松[7]通過(guò)濕式磁選—重選—電選—浮選聯(lián)合流程，由ZrO2品位2.4%的鋯礦樣，最終獲得ZrO2品位65.11%，回收率44.16%的鋯精礦.盧文光等[8]通過(guò)采用陰陽(yáng)離子混合捕收劑，從ZrO2品位32.90%的鋯鈦混合礦中，浮選獲得ZrO2品位64.45%，回收率69.54%的鋯精礦.陳勇等[9]通過(guò)重選—磁選—浮選—重選工藝，從ZrO2品位1.75%的稀土、鋯伴生鈮礦中獲得ZrO2品位40.62%，回收率為52.79%的鋯精礦.張建文等[10]對(duì)莫桑比克某海濱砂礦采用磁選—電選聯(lián)合流程，獲得了鋯英石精礦ZrO2綜合回收率為76.08%；陳元卿[11]通過(guò)對(duì)鋯英石可浮性研究，提出了浮—磁—電的流程，回收率提高了10%～15%.Lubbe[12]采用氫氧化鈉熔融分解鋯英石，得到鋯酸鈉溶液.Aral等[13]采用標(biāo)準(zhǔn)的靜電和磁場(chǎng)處理技術(shù)，制備出了高品位鋯英石產(chǎn)品（＞66%ZrO2+HfO2和U+Th＜500 ppm）.

針對(duì)某難選鋯中礦鋯英砂品質(zhì)不高，選別回收率低的問(wèn)題，提出通過(guò)重選—磁選—電選的聯(lián)合工藝，提高鋯英砂品質(zhì)和回收率，為難選鋯英砂礦提供工藝思路借鑒.

1 試驗(yàn)礦樣性質(zhì)

采用自動(dòng)礦物特征分析系統(tǒng)（AMICS）對(duì)該難選鋯中礦進(jìn)行主要礦物成分分析，結(jié)果如圖1和表1所示.分析結(jié)果表明：該礦物主要礦物成分為鋯英石、鈦鐵礦、金紅石、獨(dú)居石及（含鐵）硅酸鹽礦物.其中，鋯英石占16.59%，鈦鐵礦占25.48%，金紅石占9.73%，獨(dú)居石占3.39%，（含鐵）硅酸鹽礦物占40.98%，其他為少量磁（赤）鐵礦、石英等礦物.鋯英石、鈦鐵礦和金紅石等礦物單體解離度好，粒度均勻.

表1 原礦礦物分析結(jié)果表（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

圖1 鋯中礦主要有價(jià)礦物AMICS礦相分析圖（a）SEM背散射圖；（b）鈦鐵礦；（c）AMICS圖；（d）鋯英石；（e）金紅石；（f）獨(dú)居石

經(jīng)過(guò)AMICS礦物分析系統(tǒng)分析計(jì)算，該礦樣ZrO2品位11.12%，TiO2品位20.56%，化學(xué)分析結(jié)果表明原礦ZrO2品位10.74%，TiO2品位20.02%，可以看出AMICS礦物分析系統(tǒng)分析計(jì)算品位與化學(xué)分析品位相近.

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

針對(duì)該礦樣特性，擬采用重選、磁選及電選聯(lián)合工藝.主要研究?jī)?nèi)容包括：通過(guò)重選拋出（含鐵）硅酸鹽及石英等輕質(zhì)礦物，再通過(guò)磁選將磁（赤）鐵礦、鈦鐵礦等鐵磁性礦物與金紅石和鋯英石非磁性礦物分離，最后通過(guò)電選分離鋯英石和金紅石.

2.1 重選試驗(yàn)

重選采用1100×500實(shí)驗(yàn)室小型礦泥搖床，設(shè)定沖程16 mm，沖次300 r／min，床面坡度3.5°，試驗(yàn)流程為“一粗一掃”工藝流程，流程如圖2所示，重選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.

圖2 原礦“一粗一掃”重選試驗(yàn)流程圖

表2 原礦“一粗一掃”重選試驗(yàn)結(jié)果表

由表2結(jié)果可知，通過(guò)“一粗一掃”重選流程，獲得ZrO2品位為23.24%，回收率為71.03%的重選粗精礦，以及ZrO2品位為12.85%，回收率為21.03%的重選掃選精礦，重選“一粗一精”作業(yè)精礦合計(jì)產(chǎn)率54.79%，回收率92.06%，拋尾產(chǎn)率為45.21%，大大降低了后續(xù)磁選作業(yè)處理量.

2.2 磁選實(shí)驗(yàn)

對(duì)鋯中礦重選獲得的粗選精礦和掃選精礦分別進(jìn)行磁選，以拋除磁性礦物，進(jìn)一步富集鋯英砂.磁選采用SLON-100周期式脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，磁選粗選和磁選精選采用場(chǎng)強(qiáng)分別為0.2 T和0.8 T，流程結(jié)果如圖5，6和表4，5所示.

表4 重選掃精礦磁選試驗(yàn)結(jié)果表

圖3 重選粗精礦磁選試驗(yàn)流程圖

圖4 重選掃精礦磁選試驗(yàn)流程圖

由表3，4結(jié)果可知，重選粗精礦通過(guò)“一粗一精”磁選流程，獲得ZrO2品位為50.39%，作業(yè)回收率為94.38%，總回收率為67.04%的磁選鋯精礦（重粗精-磁精）產(chǎn)品；重選掃精礦通過(guò)“一粗一精”磁選流程，可獲得ZrO2品位為39.05%，作業(yè)回收率為93.02%，總回收率為19.55%的磁選鋯精礦（重掃精-磁精）產(chǎn)品.

表3 重選粗精礦磁選試驗(yàn)結(jié)果表

2.3 電選試驗(yàn)

對(duì)重粗精-磁精和重掃精-磁精兩種磁選鋯精礦產(chǎn)品分別進(jìn)行電選試驗(yàn)，電選試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室高壓電選機(jī)進(jìn)行.電選之前樣品采用烘箱在100℃下烘干30 min，試驗(yàn)流程和結(jié)果如圖5，6和表5，6所示.

圖5 （重粗精-磁精）產(chǎn)品電選試驗(yàn)流程圖

表5 （重粗精-磁精）產(chǎn)品電選試驗(yàn)結(jié)果表

圖6 （重掃精-磁精）產(chǎn)品電選試驗(yàn)流程圖

表6 重掃精-磁精產(chǎn)品電選試驗(yàn)結(jié)果表

由表3，4結(jié)果可知，重粗精-磁精產(chǎn)品經(jīng)過(guò)“一粗四精一掃”電選工藝流程，可獲得ZrO2品位為65.66%，作業(yè)回收率為75.86%，總回收率為50.86%鋯精礦A1和ZrO2品位為62.40%，作業(yè)回收率為18.77%，總回收率為12.58%的鋯次精礦B1.重掃精-磁精產(chǎn)品經(jīng)過(guò)“一粗四精”電選工藝流程，可獲得ZrO2品位為65.10%，作業(yè)回收率為44.16%，總回收率為8.64%的鋯精礦A2和ZrO2品位為60.11%，作業(yè)回收率為31.09%，總回收率為6.08%的鋯次精礦B2.

由表7結(jié)果可知，鋯精礦A1，A2合并后，可獲得ZrO2品位為65.58%，總回收率為59.5%的高品質(zhì)鋯精礦A；鋯精礦B1，B2合并后，可獲得ZrO2品位為61.64%，總回收率為18.66%的鋯次精礦B；最終獲得鋯精礦A和B產(chǎn)品，合計(jì)總回收率78.16%，選別指標(biāo)較好.

表7 全流程試驗(yàn)鋯精礦產(chǎn)品結(jié)果表

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)該難選鋯中礦進(jìn)行礦物學(xué)分析和重選、磁選、電選聯(lián)合分選工藝試驗(yàn)研究，得到以下結(jié)論：

1）該鋯中礦主要礦物成分包括鋯英石、金紅石、鈦鐵礦以及（含鐵）硅酸礦物等，礦物單體解離度好，粒度均勻，根據(jù)各礦物密度、磁性和電選可設(shè)計(jì)采用重選、磁選、電選聯(lián)合工藝方案，實(shí)現(xiàn)了三者分離.

2）通過(guò)“重選-磁選-電選”聯(lián)合選礦工藝，最終從ZrO2品位為10.74%的鋯中礦，分選獲得ZrO2品位為65.58%，總回收率為59.5%的高品質(zhì)鋯精礦A，以及ZrO2品位為61.64%，總回收率為18.66%的鋯次精礦B，A／B合計(jì)回收率為78.16%，取得較好的分選效果.