廖 乾，龚文勇，张建文，李池佳

（长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙 410012）

海滨砂矿是指在海滨地带由河流、海浪、潮汐及海流共同作用下，由砂质沉积物中的重矿物碎屑富集而形成的矿床［1］。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］。钛铁矿作为钛资源的主要来源，是生产海绵钛、制取钛白粉的主要原料，也是生产钛铁和电焊条不可缺少的原料［3］。莫桑比克海滨砂矿矿床资源储量较大［4，5］，本文以莫桑比克某海滨砂矿为研究对象，进行了重选预富集工艺试验研究，研究结果可作为该资源的后续开发的依据。

1 原矿性质

某海滨砂矿中可供选矿回收的组分主要是TiO2，品位为 3.33%；Fe和 ZrO2的含量分别为6.04%和0.21%，可考虑综合回收。脉石组分主要是SiO2，次为Al2O3，二者合计含量达83.85%。钛的赋存形式较为简单，TiO2在钛铁矿中的分布率达到77.18%，钛铁矿与金红石中的TiO2分布率合计为84.99%，这即是选矿富集回收钛矿物时，TiO2的最大理论回收率。原矿的主要化学成分分析结果见表1，原矿中钛的化学物相分析结果见表2。

表1 主要化学成分分析结果 %

2 试验方法及设备

海滨砂矿多采用重选、电选和磁选工艺，有时也采用浮选工艺［6，7］。由于海滨砂矿中有价矿物品位较低，粗选预富集方案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粗选预富集，在重选方法中，多用螺旋溜槽［8］。本研究共选择了3种螺旋溜槽，分别为1＃、2＃、3＃螺旋溜槽。3种螺旋溜槽存在直径、圈数等方面的差异，其中1＃螺旋溜槽直径最小，圈数最多，2＃螺旋溜槽直径居中，圈数最少，3＃螺旋溜槽直径最大，圈数居中。1＃、2＃、3＃螺旋溜槽均可作粗选设备，3＃螺旋溜槽还可配置用作精选设备。

原矿中绝大部分目的矿物呈单体状态产出是获得理想技术指标的必要条件。采用MLA（矿物参数自动分析仪）对原矿样品（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。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，因此统计过程中均作为钛磁铁矿处理。

表3 主要目的矿物的解离度 %

从表3可以看出，主要目的矿物呈单体产出的比例均接近或超过95%，铬矿物和锆石的解离度甚至达到98%以上，说明在不需要进一步磨矿的条件下，便可满足获得较高品位精矿的要求。

确定原矿样不经过磨矿，直接经过搅拌调浆后，给入螺旋溜槽，进行重选预富集工艺试验研究。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，本研究主要对含Ti矿物的回收效果进行考察，达到优化重选预富集工艺的目的。

3 试验结果与讨论

3.1 粗选给矿浓度试验结果

分别采用1＃、2＃和3＃螺旋溜槽作为重选粗选预富集设备，在粗选处理能力为1.88 t／h时，选择给矿浓度20%～35%，考察给矿浓度的变化对预富集效果的影响。粗选螺旋溜槽给矿浓度试验结果如图1所示。

图1 给矿浓度的变化对预富集效果的影响

图1 试验结果表明，随着给矿浓度提高，1＃、2＃和3＃螺旋溜槽获得的粗精矿TiO2回收率呈现先上升后下降的趋势，1＃螺旋溜槽获得的粗精矿TiO2品位先上升后下降，2＃和3＃螺旋溜槽获得的粗精矿TiO2品位则是逐渐降低。优先保证粗精矿中TiO2回收率，兼顾TiO2品位，3种螺旋溜槽试验结果均表明，给矿浓度为25%时，能够获得较好的选别指标。确定粗选螺旋溜槽合适的给矿浓度为25%。

3.2 粗选处理能力试验结果

分别采用1＃、2＃和3＃螺旋溜槽作为重选粗选预富集设备，在粗选给矿浓度为25%时，选择处理能力1.46～2.25 t／h，考察螺旋溜槽处理能力的变化对预富集效果的影响。粗选螺旋溜槽处理能力试验结果如图2所示。

图2 处理能力的变化对预富集效果的影响

由图 2试验结果可以看出，1＃、2＃和 3＃螺旋溜槽分别作为粗选设备时，随着处理能力的逐渐增大，粗精矿TiO2品位呈现不规则变化，其中1＃和3＃螺旋溜槽TiO2品位整体呈现上升趋势，2＃螺旋溜槽TiO2品位则是先上升后下降，3种螺旋溜槽获得的粗精矿TiO2回收率表现为先上升后下降。综合3种螺旋溜槽的试验结果，优先保证粗精矿中TiO2回收率，兼顾TiO2品位，粗选螺旋溜槽的处理能力以1.88～2.05 t／h为宜。

3.3 粗选设备对比试验结果

在粗选螺旋溜槽给矿浓度为25%、处理能力分别为1.88 t／h和 2.05 t／h时，分别采用 1＃、2＃和3＃螺旋溜槽作为粗选设备，考察不同种类螺旋溜槽的选别效果，试验结果如图3所示。

图3试验结果表明，相较2＃和3＃螺旋溜槽，1＃螺旋溜槽可以获得更好的选别指标，粗精矿TiO2品位及回收率均相对较高。结合图1和图2试验结果，确定采用1＃螺旋溜槽作为重选预富集工艺粗选设备更为合适。

图3 不同螺旋溜槽对粗选预富集效果的影响

3.4 精选试验结果

根据重选预富集工艺设备现场实际配置情况，采用1＃螺旋溜槽作为粗选设备、3＃螺旋溜槽作为精选设备，在粗选螺旋溜槽给矿浓度为25%，处理能力为1.88 t／h时，获得的粗精矿采用3＃螺旋溜槽进行精选，考察了精选螺旋溜槽分矿板间距的变化对分选指标的影响，试验结果如图4所示。

图4 分矿板间距对预富集效果的影响

由图4试验结果可以看出，随着螺旋溜槽分矿板间距的变大，精矿中TiO2品位逐渐降低，而TiO2回收率则逐渐升高。优先保证TiO2回收率，兼顾TiO2品位，确定精选螺旋溜槽合适的分矿板间距为12～14 cm。

3.5 重选预富集工艺验证试验结果

通过对粗选及精选螺旋溜槽工艺参数进行优化试验，确定了重选预富集工艺合适的试验设备和工艺参数。采用1＃螺旋溜槽作为粗选设备（给矿浓度为25%，处理能力为 1.88 t／h），3＃螺旋溜槽作为精选设备，进行了重选预富集工艺验证试验，试验流程如图5所示，试验结果见表4。表4试验结果表明，原矿搅拌调浆后，经过螺旋溜槽1次粗选和1次精选重选预富集工艺处理，可获得产率为11.07%、TiO2品位为27.07%、TiO2回收率为88.92%的钛精矿产品，为该资源的后续处理提供了合适的样品；抛除的总螺旋尾矿产率为88.92%，其中TiO2的损失率为11.08%。

图5 重选预富集工艺验证试验流程

表4 重选预富集工艺验证试验结果 %

4 结 语

1.某海滨砂矿TiO2品位为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Al2O3，二者合计含量达83.85%。原矿中有用矿物解离度高，不需要磨矿处理。

2.工艺参数优化试验结果表明，1＃螺旋溜槽作为粗选设备更为适宜，粗选合适的给矿浓度为25%，处理能力以1.88～2.05 t／h为宜；3＃精选螺旋溜槽合适的分矿板间距为12～14 cm。

3.原矿搅拌调浆后，经过螺旋溜槽1次粗选和1次精选重选预富集工艺处理，可获得TiO2品位为27.07%、TiO2回收率为88.92%的钛精矿产品。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。