我国钛铁矿矿产资源禀赋差，大量难选的细粒、微细粒矿物损失在尾矿中，无法实现有效回收，是行业共性难题。微细粒矿物质量轻、比表面积大、活化能高、易被氧化等特性，导致常规分选技术和设备选择性差。矿冶集团史帅星团队利用开发的成套微细粒浮选机及高剪切调浆槽搭建了小时处理量0.5~3.0 t 的半工业浮选线，开展了给矿量、给矿浓度及给矿品位条件试验。半工业试验结果表明，随着处理量的增加，精矿品位逐渐降低，回收率先升高后降低，处理量为1.5 t/d 时分选效果最佳，表明系统在达到临界浮选时间后，浮选时间的降低会显著影响回收效果；随着浮选浓度的增加，精矿品位逐渐降低，回收率则先上升后下降，浓度为40%时分选效果最佳，表明黏度的大小影响脉石矿物的夹带、气液分散，并最终影响分选效果；成套微细粒装备技术对微细粒矿物具有较好的分选性能，通过预先脱硫+一粗两扫五精一精扫选作业的工艺流程，在处理量为1.5 t/d、给矿浓度为40%的条件下系统回收率达到85%，实现了微细粒钛铁矿的高效回收，同时在两种不同给矿品位的条件下系统适应性较好，在保证适宜的泡沫截面积载荷条件下，泡沫产品能及时高效回收，进而保证浮选分选效果。微细粒半工业试验相关研究成果为工业线建设提供了技术支撑，为攀西地区微细粒钛铁矿的高效回收提供了示范效应。相关成果发表于矿冶期刊群《有色金属（选矿部分）》2025年第10期，题目：微细粒浮选设备强化钛铁矿回收试验研究。作者：陈飞飞，史帅星，樊学赛，孙伟成。

攀西地区地质构造复杂，矿产资源丰富，是四川矿产资源的“聚宝盆”，重要伴生矿产主要有铁、铜、铅、锌、钒、钛镍、铂族、金锡、铌、钽、锆和稀有-稀土，伴生矿产主要赋存于铁矿床、铜矿床、铅锌矿床、金矿床、稀有-稀土矿床中约50 余种，其中钒钛磁铁矿是攀西地区最重要的矿产资源之一。据统计，我国钒钛磁铁矿已探明资源总量在130 亿t 以上，位居世界第三，主要分布在攀西地区，其工业矿石（TFe ≥ 17%）资源探明储量120 亿t 以上，占全国钒钛磁铁矿工业矿石资源量的93%。

攀西地区钛铁矿回收工艺如图1 所示。受选铁工艺及矿石性质的影响，生产过程中不可避免地产生微细粒钛铁矿，从而导致攀西地区有将近35% 的钛铁矿资源以-18 μm 微细粒级形式损失于尾矿中。首先，选别过程中为提高铁精矿的品质，通常需要细磨（-0.038 mm 占70%~90%左右），磁选回收钒钛磁铁矿后将产生大量超微细粒级钛铁矿；其次，钛铁矿物、硅酸盐矿物一起入磨时，钛铁矿物更容易磨细进一步增加了微细粒钛铁矿的占比。由于目前超微细粒钛铁矿的选矿技术空缺，矿山企业为了保障钛精矿的产品质量，在选矿过程中会将-18 μm 粒级物料采用分级脱泥的方法脱除，从而导致钛铁矿整体的回收效果较差，钛金属回收率仅15%~30%。

近年来，随着钛金属的广泛应用，微细粒钛铁矿资源的综合回收也逐渐得到重视，在工艺、药剂及装备方面均取得一定的研究进展。朱阳戈针对微细粒钛铁矿回收难题，对矿物表面组分与性质、浮选剂分子间的界面组装及矿物颗粒间的界面作用进行了细致系统的研究，创新性地形成了钛铁矿浮选体系“固液界面离子选择性迁移，表面组分可控组装”的浮选分离调控机制，最终在半工业试验中实现了关键指标的重大突破，为工业应用提供了核心技术支撑。贾文浩等从细磨、磁选、浮选全流程的角度系统分析了微细粒钛铁矿的技术进展。范桂侠等通过矿物可浮性试验对微细粒钛铁矿和钛辉石的剪切絮凝浮选行为进行了分析，从流体动力学的角度分析了对微细粒钛铁矿浮选效果的影响因素。周建国等从工程实践的角度探究了工艺流程及药剂对微细粒钛铁矿浮选效果的影响，一定程度上提升了微细粒钛铁矿的浮选指标。WANG等系统讨论了流体动力学对细颗粒和超细颗粒浮选过程的影响，包括气泡-颗粒相互作用、气体分散、浮选动力学、微细气泡生成、矿物粒度增大和机械卷吸等，并从流体力学的角度为解决微细粒矿物浮选中的问题提供指导。

与常规粒级矿物相比，微细粒矿物具有质量轻、比表面积大、活化能高、易被氧化等特性，导致常规分选技术和设备选择性差。近年来国内外在细粒级矿物分选领域开展的研究工作认为，理想的微细粒浮选设备应具有以下性能：1）形成微泡；2）能强化细粒矿物与气泡之间的碰撞、黏附或者析出，形成矿化气泡；3）能克服细粒矿物之间的非选择性团聚以及细粒脉石在气泡团中的夹杂；4）能产生足够的泡沫层，通过冲洗水强化泡沫的二次富集，从而在保证回收率的情况下，提高精矿品位；5）经一段浮选，既能获得较高的回收率和品位，又具有足够大的处理能力，并尽量减小设备的占地面积和高度等。

北矿机电科技有限责任公司根据微细粒矿物分选的难点，从基础理论着手，提出了“高剪切预矿化调浆”、“高紊流浮选-低载荷泡沫输送”的总体研究思路，开发了WXF型微细粒浮选机及TBK型高剪切调浆槽，实现改质调浆和浮选的“1+2”过程（图2）。

微细粒矿物浮选过程中矿物之间的异相凝聚严重，制约着有用矿物与药剂的选择性吸附。微细粒调浆搅拌槽作为调浆预处理设备，主要起两方面作用：1）强化微细粒矿物的分散，起到擦洗作用；2）是强化油类药剂的分散，促进药剂在矿物表面的吸附。微细粒矿物质量轻，与气泡的碰撞矿化概率低，制约着有用矿物的高效回收。微细粒浮选机与传统浮选机不同，不再考虑矿物颗粒的浮选而主要以能量的输入为核心，在内槽体约束空间内构建能量的高密度区域，实__现气泡的高剪切分散和微细粒矿物与微泡的高湍流碰撞。

为验证成套微细粒浮选装备的分选性能，指导工业线建设后运行参数的调节，利用所开发的成套微细粒调浆及浮选装备，搭建了半工业试验系统，系统处理量0.5~3.0 t/h，如图3 所示，开展了处理量、浓度及给矿品位的条件试验。

半工业试验浮选机配置如图3 所示。脱硫前2 台φ1.0 m BK常规搅拌槽，脱硫作业2 台0.65 m³ WXF微细粒浮选机，粗选前1 台φ1.0 m BK常规搅拌槽和1 台直径1.0 mTBK高剪切调浆搅拌槽，粗扫选共6台0.65 m³ TIF微细粒浮选机，3+2+1配置，精Ⅰ~精Ⅲ共4 台0.65 m³ WXF微细粒浮选机，2+1+1配置，精Ⅳ、Ⅴ作业共4 台0.15 m³ TIF 微细粒浮选机，2+2配置，精扫选3 台0.15 m³ TIF 微细粒浮选机。

详细的设备清单如表1 所示，系统安装功率为118.5 kW。

半工业试验药剂制度如表2 所示。脱硫作业的捕收剂是C药，同时添加一定量的起泡剂松醇油。选钛作业采用的主要是成都所的药剂，捕收剂为EM-326，抑制剂为EM-A，柴油为辅助捕收剂，硫酸为pH 调整剂，调节各作业pH 值。脱硫作业pH=4.0，粗扫选作业pH=3.5 左右，精选作业pH=3.5~2.5，精扫选作业pH=3.5。

试验过程中，先进行各条件的系统调试，待指标稳定后开展为期1 d 的稳定试验，稳定期间对浮选作业原矿、精矿、尾矿每2 h 取样1 次，取样8 h 合并成综合样进行化验分析。

处理量大小本质上影响矿物的浮选时间，对药剂制度、碰撞矿化概率及夹带存在综合影响，如图4 所示。由图4 可知，矿物的停留时间过短，矿物颗粒没有足够的时间与气泡碰撞、附着并上浮，特别是那些可浮性稍差或需要多次碰撞才能附着的颗粒，会直接进入尾矿，导致回收率显著下降。矿物停留时间过长会使部分原本不该上浮的脉石矿物也有机会被机械夹带或发生非选择性附着进入精矿，同时也使泡沫层中夹杂的连生体或脉石反复脱落再附着的动态平衡被打破，不利于提质。因此在给矿浓度为40% 的条件下进行了4 个不同的处理量条件试验，探究现有系统下最佳的停留时间，4 个不同给矿量分别为1.0、1.25、1.5 和1.75 t/h，试验平均指标如图5 所示。

分析图5 可知，随着处理量的增加，精矿品位逐渐降低，回收率先升高后降低，当处理量为1.5 t/h时综合指标最优，精矿品位为46.90%、回收率为84.35%。处理量的变化本质上影响微细粒钛铁矿的浮选时间，回收率的变化趋势表明系统处理量达到1.5 t/h 之前，浮选时间较为充分，而随着浮选时间的降低，系统因浮选时间不足而回收率降低较为明显，因此系统最佳的处理量为1.5 t/h，核算出粗扫选时间为82.1 min，精选时间为61.37 min。

浮选作业浓度一方面影响系统浮选时间，但对微细粒矿物的分选而言，浓度对脉石矿物的夹杂影响更为严重。因此，在处理量为1.5 t/h 的条件下进行了给矿浓度试验，给矿浓度分别为35%、40%、45%和50%，在各个浓度条件下先进行系统调试，待指标稳定后开展为期1 d 的稳定试验，对浮选作业原矿、精矿、尾矿每2 h 取样1 次，并合并成综合样进行化验分析，试验平均指标如图6 所示。

分析图6 可知，随着给矿浓度的增加，精矿品位逐渐降低，原因主要是：1）随着浓度的增加，矿浆的黏度逐渐增大，浮选过程中在泡沫层随水流上升的脉石颗粒就越多，这些脉石不是通过真正的疏水性附着在气泡上，而是被“夹带”到精矿产品中，导致精矿品位显著下降；2）随着矿浆黏度逐渐增大，空气难以分散成均匀细小的气泡，而是形成大气泡，降低了气泡总表面积，使矿物颗粒与气泡碰撞的概率降低，进而导致精矿品位呈下降趋势。随着给矿浓度的增加，回收率则呈先上升后下降的变化趋势，在浓度为40%时达到峰值。这是因为浓度低于40% 时，浮选时间增加推动系统综合回收能力提升；但浓度超过40%后，矿浆分选性恶化，回收率随之下降。因此，确定本次试验的最佳浮选浓度为40%。

给矿品位的变化对系统稳定性的要求更高，随着给矿品位的增加，各作业产率逐渐增加，浮选机泡沫截面积载荷也逐渐增加。因此，在处理量为1.5 t/h、给矿浓度为40%的条件下开展高品位及低品位给矿的条件试验，两个阶段72 h 的稳定试验班指标如表3所示。从表3 可以看出，在原矿品位为16.54% 的低品位条件下，获得的精矿品位为46.81%，尾矿品位为3.88%，回收率为83.43%；在原矿品位为21.26%的高品位条件下，获得的精矿品位为48.93%，尾矿品位为4.32%，回收率为87.41%。结果表明，系统适应性较好，在低、高给矿品位条件下均能达到较好的分选效果，能实现高产率条件下泡沫产品的及时高效回收，但同时也可以看出，系统在处理高品位给矿时，扫选作业浮选机容积偏小，浮选时间偏短，尾矿品位略微偏高。因此，可通过延长扫选时间，即增加扫选浮选机数量的方式来进一步提升系统回收率。

浮选机泡沫截面积负载率通过式（1）计算。

式中，FCR为泡沫截面负载率，t/（m² · h ^-1）；M为浮选机排出的精矿干矿质量，t；T 为时间，h；S 为泡沫截面积，m²。

经过计算，在低品位给矿条件下泡沫截面积载荷为0.72 t/（m² · h ^-1），而在高品位条件下泡沫截面积载荷为0.93 t/（m² · h ^-1），即泡沫截面积载荷为72~0.93 t/（m² · h ^-1）时，可取得较好的浮选指标。

应对微细粒钛铁矿综合回收的难点，采用北矿机电科技有限责任公司开发的高剪切调浆和高紊流浮选的成套装备技术，搭建了微细粒钛铁矿的半工业浮选试验线，处理量、给矿浓度及给矿品位的条件试验结果表明：

1）给矿量的大小影响系统浮选时间，随着浮选时间的增加，精矿品位逐渐降低，回收率先升高后降低，系统最佳的处理量为1.5 t/h，核算出粗扫选时间为82.1 min，精选时间为61.37 min，可为工程转化提供指导。

2）浓度影响有用矿物与脉石矿物的选择性，随着给矿浓度的增加，脉石矿物的夹杂愈发明显，即便在系统浮选时间增加的条件下，精矿品位也呈现出下降的趋势。综合考虑系统浮选时间及脉石矿物的夹杂，最佳的给矿浓度为40%。

3）两种不同给矿品位的条件试验结果表明，成套装备技术适应性较强，在原矿品位波动较大的条件下均能实现较好的指标。建议工业应用时，扫选作业时间应适当延长，或配置备用浮选机，使设备能灵活配置，在入浮物料品位偏高的情况下，开启备用浮选机，保证足够的浮选时间，降低尾矿品位。

北矿机电科技有限责任公司围绕微细粒矿物高效回收的目标，对微细粒矿物浮选回收的调浆和浮选两个关键过程展开研究，形成了关键技术的突破和创新，开发出具有自主知识产权的高效微细粒调浆装备和微细粒浮选装备，实现了微细粒矿物有效回收的示范应用，微细粒调浆及浮选装备将在后续系列文章进行具体介绍。