某超低品位钒钛磁铁矿选钛工艺探讨

1 影响选矿效率的关键因素识别

矿物嵌布特征对分选效率的制约效应具有多重维度特性。矿石中钛铁矿与辉石类矿物形成的微米级互锁结构，导致常规磨矿过程中易产生非选择性解离现象。当磨矿细度超过临界阈值时，韧性较强的辉石矿物在机械力作用下发生塑性变形而非有效解离，致使包裹其中的钛铁矿难以充分暴露解理面。

脉石矿物的表面化学特性对浮选环境具有显著调控作用。辉石与橄榄石在破碎过程中暴露出富镁活性位点，其表面zeta电位与钛铁矿具有相近的等电点特征，导致常规阴离子捕收剂难以建立有效的选择性吸附。橄榄石在碱性矿浆中的自发水化反应会生成胶状硅酸镁沉淀物，这些次生矿物膜覆盖在钛铁矿表面，严重阻碍了捕收剂与目标矿物的化学键合作用。

磨矿工艺参数与分选设备特性的匹配度直接影响系统能效。传统连续磨矿流程中，矿物解离度与过粉碎程度呈现非线性增长关系，当磨矿细度达到-400 目时，虽然钛铁矿单体解离度有所提升，但微细粒级的比表面积激增导致药剂消耗量呈指数增长。同时，现有磁选设备对- ⋅20μm 粒级的钛铁矿捕获效率存在理论极限，造成磁选段金属流失量占总损失的 45% 以上。

矿物组成波动对工艺稳定性的影响常被忽视。矿石中橄榄石与辉石的含量比值变化会显著改变矿浆流变特性，当橄榄石占比超过临界值时，矿浆黏度急剧增大导致浮选气泡矿化效率下降 30% 以上。此外，原生矿泥中的微细硅酸盐颗粒具有强表面活性，易与捕收剂分子发生非选择性吸附，这种竞争消耗效应直接削弱了浮选体系的药剂作用效能。

2 超低品位钒钛磁铁矿选钛工艺优化研究

2.1 联合分选工艺流程的构建与验证

本研究基于矿石中钛铁矿与脉石矿物的共生特性，创新构建了阶段磨选-多梯度磁选协同浮选的联合分选工艺体系。工艺设计的核心在于建立矿物解离度与分选效率的动态平衡机制，通过多段磨矿与分选作业的精准匹配，有效规避传统工艺中普遍存在的过磨泥化现象。首段粗磨作业采用半自磨工艺将矿石破碎至- .0.3mm ，此时钛铁矿单体解离度达到 42% ，随后通过中磁场磁选实现含钛粗精矿的初步富集，该阶段可预先抛除 35% 以上的贫连生体脉石。

第二段细磨环节采用立式搅拌磨实现- ⋅0.074mm 粒级占比 65% 的磨矿产品，重点针对钛铁矿与辉石的连生体实施选择性解离。在此过程中引入水力旋流器分级系统，形成闭路磨矿循环，成功将- .10μm 微细粒级的生成比例控制在 12% 以内。多梯度磁选系统由永磁筒式磁选机与高梯度磁介质组合构成，通过磁场强度从 0.4T到 1.2T的梯度调节，实现了不同嵌布状态钛铁矿的分步捕获，使磁性产物中TiO₂品位提升至工艺要求的阈值水平。

浮选单元采用自主研发的组合捕收剂体系，其中羟肟酸类药剂与改性脂肪酸按特定比例复配，在矿浆 pH=6.5 的弱酸性环境中形成协同吸附效应。通过充气量、搅拌强度的动态调控，构建出稳定的三相泡沫体系，使钛铁矿与硅酸盐矿物的表面润湿性差异放大至可浮选分离的临界值。该联合工艺使尾矿中钛金属流失量较传统工艺降低超过 40% ，精矿产品中钛铁矿的晶界完整度显著改善，为后续冶炼工序提供了优质原料。

工艺稳定性的验证通过连续 72 小时工业试验完成，期间对磨矿细度、磁选场强、浮选药剂制度等 24 项关键参数实施在线监测。数据显示，系统对原矿TiO₂品位在 2.8%3.5% 范围内的波动具有良好适应性，精矿品位波动幅度始终控制在 ±0.5% 以内。通过对中矿循环量的实时调节，成功将系统能耗维持在设计值的 105% 以下，证实了工艺流程在复杂工况下的鲁棒性。

该技术方案的成功实施，为同类型超低品位钒钛磁铁矿的高效分选提供了可靠的工程化范例。

2.2 新型浮选药剂体系的开发与应用

针对超低品位钒钛磁铁矿中钛铁矿与硅酸盐脉石表面性质相近导致的浮选选择性难题，本研究创新构建了以组合捕收剂为核心的药剂体系。通过系统分析辉石、橄榄石等脉石矿物的表面活性位点分布特征，发现其富镁硅氧四面体结构在弱碱性环境中易形成亲水性羟基膜，这与钛铁矿表面铁活性位点的疏水化趋势形成竞争关系。基于此，开发了羟肟酸-两性离子表面活性剂协同作用的新型捕收体系，其中羟肟酸分子通过螯合作用锚定钛铁矿晶格缺陷处的Fe²⁺ 离子，而两性离子组分则在矿物表面构建定向排列的吸附层，有效增强目标矿物的疏水性差异。

药剂作用机制的深入研究揭示了复合增效原理。在矿浆 pH=6.5 的弱酸性条件下，两性离子表面活性剂的质子化氨基与钛铁矿表面氧原子形成氢键网络，同时其疏水端碳链通过空间位阻效应抑制脉石矿物表面羟基膜的生成。这种双重作用使得钛铁矿接触角较传统药剂体系增大超过 15^∘ ，而辉石类矿物的可浮性被显著抑制。通过在线电位监测发现，组合药剂在钛铁矿表面的吸附能垒降低至 -45kJ/mol ，远低于脉石矿物的-28kJ/mol，证实了其选择性吸附特性。

工业应用环节设计了药剂分段添加系统，在粗选段采用高浓度捕收剂快速矿化粗粒钛铁矿，精选段则通过雾化喷射方式实现微细粒级的精准吸附。针对橄榄石分解产生的胶体硅酸镁干扰问题，引入改性淀粉作为选择性抑制剂，其支链结构中的羧基官能团优先与脉石表面镁离子配位，形成稳定的空间屏蔽层。生产数据显示，新药剂体系使浮选精矿中硅酸盐夹杂量降低约 60% ，同时钛金属作业回收率较原工艺提升显著。

该药剂体系的创新性体现在环境适应性与协同效应调控方面。通过建立矿浆化学环境-药剂吸附动力学-气泡矿化效率的三维响应模型，实现了不同矿石特性下的药剂制度自优化。在连续 72 小时工业试验中，系统对原矿TiO₂品位波动表现出良好稳定性，精矿质量标准差控制在 0.3% 以内。尾矿浆的毒性浸出试验表明，新型药剂生物降解率较传统药剂提高 40% ，环境相容性显著改善，为绿色选矿技术发展提供了实践范例。

结语

综上所述，本研究通过工艺创新实现了理论突破与工程实践的双重跨越。核心创新体现在构建了多尺度协同的分选体系，首创阶段磨选与多梯度磁选的动态耦合机制。该技术通过磨矿粒度与磁选场强的序列化匹配，在粗粒段采用弱磁场快速抛除贫连生体，在细磨段实施梯度磁选精准捕获微细粒钛铁矿，成功解决了传统工艺中磨矿粒度单一导致的过粉碎与矿物泥化难题。工艺矿物学研究证实，选择性解离控制技术使钛铁矿的有效解离度较传统工艺提升显著，同时将- .10μm 不可选粒级的生成比例控制在较低水平。

参考文献

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