本文综述了国内外钛磁铁矿的研究及进展,详细介绍了攀西地区钛磁铁矿的研究成果。针对钛磁铁矿粗细粒级磁性的差异,提出了粗细粒级分别磁选的工艺,该工艺创新性地解决了攀矿选厂铁精矿品位低的难题,使铁精矿品位突破54%,回收率为74%,同时,结合不同粒级磁选行为的差异,建立了单个矿粒模型和磁链模型,并运用磁链模型较好地解释了磁团聚对磁选精矿指标的影响,首次提出并论证了对钛磁铁矿粗细粒级分别磁选的新工艺和新理论。本论文研究的主要内容和得出的主要结论如下:一、对钛磁铁矿的磁选行为进行了系统的研究1.完成了窄粒级磁选行为的研究。结果表明,-0.10+0.045mm粒级范围是磁选易选粒级,而+0.25mm粗粒级和-0.045mm细粒级均为难选粒级,且不同窄粒级获得最佳指标时对应的分选条件悬殊,如果采用全粒级入选,很难用同一个磁选条件满足不同粒级的分选要求,也就不可能达到最佳的磁选指标;另外,随着磁场强度的提高,-0.045mm粒级磁选的精矿品位和回收率同时得到提高,这是本次试验研究中重要的发现之一。2.完成了全粒级磁选行为的研究。结果表明,磨矿细度是制约全粒级磁选指标的关键因素,提高磨矿细度可以使全粒级磁选的精矿品位突破55%,回收率为72.21%,而通过改变磁选机磁场强度和磁鼓转速对精矿品位的提高有一定的作用,但均无法使精矿品位突破54%。因此,提高磨矿细度才是提高全粒级磁选精矿指标的根本途径。3.完成了粗细粒级磁选行为差异的研究。结果表明,磁场强度是影响细粒级精矿指标的关键因素,滞留时间、剪切分散和磁鼓转速对细粒级精矿品位的提高也有一定的作用,而磨矿细度是影响粗粒级精矿指标的关键。最佳精矿指标为:-0.074mm粒级:品位55.10%、回收率71.40%,-0.045mm粒级:品位54.47%、回收率72.21%,+0.074mm粒级:品位52.63%、回收率75.63%,+0.045mm粒级:品位53.96%、回收率74.88%,若将+0.074mm或+0.045mm两个粗粒级再磨至-0.15mm,则其精矿品位均可突破55%,回收率也可达到75%以上。4.通过对全粒级磁选行为和粗细粒级磁选行为的研究得出,如果采用粗细粒级(±0.045mm)分别磁选,细粒级采用改进后的磁选机,可获得较佳的精矿指标:品位54.12%、回收率为74.06%;如果对粗粒级再磨至-0.15mm,则可获得品位为55.25%、回收率为75.40%的铁精矿。因此,无论再磨与否,粗细粒级分别磁选均可获得最佳的精矿指标。二、钛磁铁矿磁链模型的建立及其在理论分析中的运用1.建立了单个钛磁铁矿矿粒在磁场中的运动模型。通过对单个钛磁铁矿矿粒在攀矿选厂现用的φ1050mm×3000mm型磁选机磁场中的受力及运动分析,详细计算了不同粒度钛磁铁矿磁选所需的磁场特性及磁选机的最大分选间隙,结果表明,现场使用的磁选机并不适合粒度小于0.12mm钛磁铁矿分选的结论。2.建立并论证了以磁偶极子为基础的磁链模型。通过分析和计算单个钛磁铁矿矿粒的磁极化场特征,以及矿浆中相邻矿粒间的磁作用能和作用力,得出钛磁铁矿矿粒间的磁引力远大于矿粒所受到的磁力、重力和水阻力,是矿粒团聚的原动力。磁链形成的机理分析表明,磁链是在矿粒进入磁场的瞬间并以直径较大的矿粒为中心形成的,当矿粒直径差别较小时,磁团聚将以磁链为主体,反之,磁团聚将以磁包裹为主体,由于磁链相对于磁包裹更易被剪切力破坏,因此也更有利于剔除磁夹杂和提高精矿品位。磁链模型不仅解释了强磁性物料在磁选过程中普遍存在的磁团聚现象,而且为磁团聚导致精矿品位低的难题的解决和新型微细粒级磁选机的研制提供了理论依据。3.磁链模型在钛磁铁矿理论回收计算中的应用。通过计算钛磁铁矿理论回收率与其粒度的关系,得出攀矿选厂现用的磁选机仅适合粒度大于0.045mm粒级钛磁铁矿的分选,当粒度小于0.045mm时,只能采用改进型磁选机,否则不能获得理想的磁选指标,这一结论在细粒级磁选行为研究中得到了充分的证明。总之,本论文提出了一种全新的磁选工艺——钛磁铁矿粗细粒级分别磁选工艺,该工艺不仅解决了攀矿选厂铁精矿品位低的难题,提高了回收率,而且有利于矿石中其它有益组分的回收;另外,本论文首次提出并论证了以磁偶极子为基础的磁链模型,该模型不仅较好地解释了磁选中磁团聚对磁选指标的影响,而且论证了细粒级钛磁铁矿相对于粗粒级更易于形成磁团聚的事实,得出了应对细粒级单独进行处理的结论,即粗细粒级分别磁选,该理论为钛磁铁矿粗细粒级分别磁选工艺提供了依据。