攀枝花铁精矿主要矿物成分为钛磁铁矿，TFe品位54%左右，硫、铝和镁等杂质较多，导致后续高炉冶炼成本居高不下和出现环境问题，使得钒钛铁精矿利用经济价值受到影响，制约了攀西钒钛磁铁矿资源的开发利用。钛磁铁矿是一种以磁铁矿为主晶，钛铁矿、钛铁晶石和镁铝尖晶石为客晶的复合矿物，并构成固溶体分离结构^{[1, 2]}。钛磁铁矿中杂质由两种形式组成：一种是钛、钒、铬和铝等以类质同相形式存在于磁铁矿中，这部分杂质用选矿法无法去除；第二种钛、铝、钙、镁和硅等以固溶体分离矿物的形式存在于磁铁矿中，其粒度零点几微米至一百微米之间，这部分是以钛铁矿、钛尖晶石等矿物存在的杂质，随着磨矿细度的增加，一部分可以去除。

提高钒钛磁铁矿铁精矿铁品位对降低高炉渣量、提高高炉产率、降低焦比有着显著的效果^[3]。近年来，众多科研工作者对攀枝花地区钒钛磁铁矿开展了选铁试验研究。谢美芳^[4]等针对TFe品位53.52%的钒钛铁精矿，经过一次弱磁粗选一次弱磁精选获得了TFe品位57.17%、铁回收率89.94%的铁精矿。吴雪红^[5]通过对密地选厂七段阶磨阶选的探索试验，最终将铁精矿TFe品位提高至57.30%，此结果接近了该矿石中钛磁铁矿TFe理论品位。陈金花^[6]等对红格矿区钒钛磁铁矿研究表明，经过粗粒抛尾—两段细筛闭路磨矿—磁选—磁选柱提铁工艺，可以获得铁精矿TFe品位> 58%、TFe回收率63%~64%的试验指标。李红玲^[7]等对攀枝花某钒钛磁铁矿粗粒抛尾所得的精矿，进行了细磨—弱磁精选工艺和粗磨—磁团聚工艺对比，结果表明，采用粗磨—磁团聚工艺更经济、更合理。方太文^[8]对密地选厂粗细分选磁选工艺试验研究表明，通过粗细粒级分别分选，在保证精矿品位的前提下，可以实现粗粒抛尾，大大提高球磨机的台时处理能力。

以上研究结果表明，攀枝花铁精矿仍有一定的提铁降杂空间，采用阶段磨矿阶段分选、细磨深选、磁选柱(磁团聚)分选、粗细粒级分别分选等工艺对提高铁精矿品位或选厂处理能力有较好的效果。但是缺乏对不同磁选工艺特点的分析与比较。本文在分析不同磁选工艺的特点的基础上，针对攀枝花铁精矿开展了不同磁选工艺的试验研究，为攀枝花钒钛铁精矿提铁降杂提供参考。

1 铁精矿性质

铁精矿化学多项分析结果见表 1，铁精矿主要矿物组成见表 2，铁精矿MLA分析图见图 1。

由表 1可知，该铁精矿中的主要杂质成分有钛、硫、硅、铝、钙和镁等。由表 2可知，铁精矿主要由钛磁铁矿、钛铁矿类、钛铁矿、硫化物(以磁黄铁矿、黄铁矿为主)和总脉石(以辉石、中拉长石、橄榄石为主)等组成。其中钛磁铁矿与钛铁矿类总计为89.41%，总脉石量为6.68%。在提铁降杂过程中需除去的成分主要为钛铁矿、硫化物、辉石、中拉长石、橄榄石等。

-0.075 mm含量为52%左右的攀枝花铁精矿MLA分析的单体解离度测定结果表明，钛磁铁矿单体解离度为90%，其连生体成分主要为脉石和硫化物。钛铁矿、硫化物和脉石单体解离度分别为43.16%、49.61%和48.83%，主要与钛磁铁矿共生，因此提铁降杂过程中需进一步细磨，提高杂质成分的单体解离度。

2 提铁降杂工艺试验 2.1 细磨深选

影响铁精矿TFe品位提高的主要因素是其中的连生体矿物，通过细磨通常能够提高目的矿物单体解离度，再经过磁选提高精矿TFe品位。细磨深选是最简单常用的磁选工艺，具有设备处理能力大、对生产波动小、适应性强、选别效果好等优点，但常规的细磨深选也存在磨矿量大、耗水量大、精矿浓度低等问题。在磨矿细度、磁场磁感应强度等条件试验的基础上，确定的细磨深选试验流程见图 2，优化的试验条件为磨矿细度-0.075 mm含量94.32%，-0.028 mm含量42.24%，磁场磁感应强度107.4 kA/m，取得的结果见表 6。

表 6试验结果表明，经过细磨深选，攀枝花铁精矿TFe品位可以提高2个百分点，回收率为98.02%。

2.2 粗细粒级分别分选

库建刚^[9]研究了钛磁铁矿的磁选行为，结果表明:不同粒级获得最佳指标时所对应的分选条件差别悬殊，-0.045 mm粒级磁选的精矿TFe品位和回收率随着磁场磁感应强度的提高同时得到提高。本原料中-0.075 mm含量为52%左右，但细粒级部分TFe品位明显较高，采用粗细粒级分别分选工艺不仅可以在不同条件下分选不同粒级，还可以有效地降低磨矿量。根据原料粒度组成，确定了分级粒度为0.075 mm，开展了粗粒级磨矿细度、粗粒级磁场磁感应强度试验和细粒级磁场磁感应强度试验，优化的试验流程见图 3，试验条件为：分级粒度0.075 mm，粗粒级再磨矿细度-0.075 mm含量99.13%，-0.028 mm含量60.13%，粗粒级磁场磁感应强度107.4 kA/m，细粒级磁场磁感应强度115.4 kA/m，试验结果见表 7。

表 7试验结果表明，粗细粒级分别分选获得的铁精矿TFe品位比细磨深选获得的铁精矿品位稍高，回收率稍低，但是粗细粒分别分选可以减少约50%左右的入磨量。

2.3 复合力场分选

复合力场分选是通过优化磁系结构，有效的控制目的矿物与脉石矿物在分离过程中的分散与团聚，并综合磁力、剪切力和重力等多种分选作用，达到提高精矿品位的目的。

2.3.1 新型提铁降杂磁选机分选

提铁降杂磁选机是一种新型的为磁性矿物漂洗和选别提纯而设计的大包角、多磁极、强搅动的湿式弱磁选设备，对磁性矿物有精选提纯和脱泥浓缩的作用^[10]，对山东会宝岭铁矿、鞍钢大孤山球团厂的应用，均取得了良好的工业指标^{[11, 12]}。本原料中脉石矿物单体解离度较低，即便经过磨矿以后，绝大部分脉石矿物仍然以连生体的形式存在。提铁降杂磁选可以在较强的磁场磁感应强度下，和较长的分选区间，对其进行强烈冲洗，在强剪切力的作用下去除部分贫连生体，从而提高铁精矿TFe品位。新型提铁降杂磁选机分选试验流程见图 4，优化的试验条件为：磨矿细度-0.045 mm含量76.32%，-0.028 mm含量56.47%，磁场磁感应强度318.3 kA/m。试验结果见表 8。

表 8试验结果表明，提铁降杂磁选机可有效提高磁选铁精矿TFe品位，并能较好保证回收率和提高矿浆浓度。

2.3.2 磁选柱分选

磁选柱是一种广泛应用于铁精矿提纯的分选设备，通过磁团聚—分散及旋转上升水流作用使矿粒受磁力、重力和水流联合作用，能有效分选出夹带的单体脉石矿物及贫连生体，从而有效提高铁精矿TFe品位^[13]。磁选柱分选试验流程见图 5，优化的试验条件为：磨矿细度-0.045 mm含量70.00%，弱磁性磁场磁感应强度99.5 kA/m，磁选柱分选恒定电流1.0 A，脉动电流3.2 A、上升水流0.018 m/s。试验结果见表 9。

表 9试验结果表明，该工艺可以有效的提高铁精矿TFe品位，并保证较好的回收率，但单从磁选柱分选效果来看，其提高TFe品位的幅度有限。这可能是因为钛磁铁矿与其主要杂质成分钛铁矿、辉石、中拉长石、橄榄石、角闪石等密度差异较小，其贫连生体的重力差异较小，从而导致品位提高幅度较少。

2.3.3 磁场筛分选

磁场筛是在尽量均匀设置的磁场中，将入选磁性物磁化连接成平行于磁力线的链状磁聚体，同时用尽量平行于磁力线设置的筛面将未磁化的分散颗粒杂质筛除，它可有效的清除磁性产品中的连生体杂质，并可分选粒度范围较宽的物料^[14]。

磁场筛对磁铁矿精选提质降杂具有适用范围广、用水量小、分选精度高等优点。王二锋等对某铁精矿进行磁场筛工业试验，获得了TFe品位65.31%的铁精矿，比同期选厂生产的铁精矿品位提高了1.31%^[15]。张艳娇等通过对两个微细粒难选贫磁铁矿分别采用磁场筛、普通弱磁选机与阴离子反浮选三种方式精选试验结果的对比，显示出磁场筛具有优良的分选效果^[16]。本原料采用磁场筛可以有效的将已经单体解离的钛磁铁矿优先分离出来，再对连生体矿物进行磨矿，可以有效的提高磨矿效率，同时降低已经单体解离的钛磁铁矿过磨。磁场筛分选试验流程见图 6，优化的试验条件为：磨矿细度-0.075 mm含量95.00%，弱磁性磁场磁感应强度95.5 kA/m，磁场筛分选磁场磁感应强度8.0 kA/m。试验结果见表 10。需要说明的是，工业实践中弱磁再选过程应闭路循环到隔渣筛之前，此处用弱磁选代替，便于查看试验结果。

磁场筛分选试验结果表明，未经再磨的铁精矿经磁场筛分选可有效提高铁精矿TFe品位2.2个百分点，获得的铁精矿产率为59.64%、TFe品位为56.07%，分选效果明显。

2.4 铁精矿提铁降杂各方案对比

不同提铁降杂工艺指标对比如表 11所示。

由表 11可以看出，5个提铁降杂工艺获得的铁精矿TFe品位提高幅度相近，在2.29%~2.67%之间，TFe回收率也相近，在97.28%~98.02%之间。磁场筛工艺的入磨矿石量最少，为40.36%，粗细粒级分选工艺次之，为49.69%，细磨深选工艺和新型提铁降杂磁选机工艺的入磨矿石量均为100%。这5个工艺都需要增加磨矿机和相应的磁选设备。此外，粗细粒级分别分选工艺需要增加分级设备，磁场筛分选需增加隔渣筛。

3 结论

上述试验结果表明，无论采用何种磁选工艺，均可有效提高攀枝花铁精矿TFe品位2个百分点以上，且能保证回收率在97%以上。从分选指标来看，细磨深选工艺回收率最高，粗细分选工艺获得的精矿TFe品位最高，分选指标相近；从入磨矿石量来看，磁场筛分选可直接选出产率为60%左右的精矿，入磨量最少，其次为粗细分选工艺；从工艺的复杂程度来看，细磨深选和新型提铁降杂磁选机分选工艺较为简单；从工艺稳定性来看，细磨深选、新型提铁降杂磁选机分选工艺均较为稳定，粗细分选和磁场筛分选工艺除需定期更换筛子以外，对操作条件要求也不高，磁选柱分选对操作要求较高。