我国钛铁矿资源品位普遍较低,难以直接开发利用。摩擦静电分选是一种干法分选技术,与湿法分选相比,具有能耗低、产品无需脱水、环境污染小等特点。开展钛铁矿摩擦电选研究对我国钛铁矿资源开发,特别是缺水地区资源开发具有重要意义。本论文针对低品位钛铁矿摩擦静电分选,分析研究了钛铁矿和主要脉石矿物对不同材料的摩擦荷电特性,利用数值模拟方法优化设计、制作了实验室摩擦静电分选机,并开展了模拟混合物料和实际钛铁矿样品的分选实验研究,以期为实现钛铁矿摩擦电选奠定基础。论文中所得到的主要研究结论如下:(1)利用X射线衍射手段对采集的钛铁矿样品进行了分析,结果表明矿石中的主要矿物为钛镁钠闪石、锰铁矿、钙长石、铁云母、石英类矿物和钛铁矿。利用实验室摩擦荷电测试系统研究了钛铁矿以及长石、石英和云母三种脉石矿物对聚氯乙烯(PVC)、无规共聚聚丙烯(PPR)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯、红铜、不锈钢和石英玻璃的摩擦荷电特性,实验结果显示PVC、红铜和不锈钢作为摩擦材料时钛铁矿与三种脉石矿物摩擦荷电极性相反,其中以PVC做摩擦材料时,钛铁矿和脉石矿物异性电荷差值最大,钛铁矿荷质比为3.34nC/g,长石、石英和云母分别为-2.14、-4.05和-2.93 nC/g。此外,以PVC作为摩擦材料研究了粒度和摩擦长度对摩擦荷电的影响,结果表明,钛铁矿与脉石矿物的最佳摩擦荷电粒度为-0.25+0.074 mm,颗粒荷质比随摩擦长度的增大而增加且与摩擦长度之间呈现显著的对数关系。(2)采用数值模拟方法优化设计了实验室锯齿形摩擦静电分选机。对锯齿摩擦板面与竖直方向夹角分别为5°、10°、15°、20°、21°、22°、24°和25°时颗粒群在分选机腔体内的运动轨迹、气体压强分布和颗粒在机体内运动状态随其摩擦碰撞距离的变化进行了模拟研究。模拟结果显示,当摩擦板面与竖直方向夹角为22°时,颗粒与摩擦板可发生25~30次有效碰撞且碰撞强度较大,颗粒摩擦荷电效果最好。同时,该几何参数下机体内气体压差较小,气流对颗粒分选过程产生的干扰作用较小。(3)根据模拟优化参数采用PVC作为摩擦材料、铝板作为电极板加工制作了实验室摩擦电选机。对钛铁矿精矿与长石、石英和云母纯矿物以质量比为10%、30%、50%和10%配制而成的混合矿物进行了分选实验,研究了极板电压、给料量和气流量对分选效果的影响。实验结果表明,模拟物料的分选效率均随着电压、给料量和气流量的增加呈现先增加后减小的趋势。当电压为20 kV、给料量为4.7g/s,气流量为80 m3/h时,得到钛铁矿含量24.61%,回收率89.96%的精矿产品,获得最佳分选结果。实验结果还表明摩擦电选对脱除钛铁矿中云母的效果较好,对长石和石英的脱除效果欠佳。基于模拟物料的分选结果,进一步对品位为15.47%的钛铁矿原矿进行了分选实验,经过三次分选,获得了品位28.40%、产率14.03%的精矿产品,并依此提出了一种钛铁矿静电分选推荐工艺流程。