风化型钛铁矿矿物学与选矿工艺的研究

摘要：试验以云南某地的风化型钛铁矿为研究对象，原矿含TiO：品位为5.68%，7rFe品位14.00%，该试验主要进行了风化型钛铁矿的工艺矿物学研究与钛矿物选别工艺的研究，通过最佳的选矿工艺，从而得到含TiO：品位为46.50%，回收率达到49.77%的钛精矿，对于原矿可回收钛的回收率为74.73%;Fe34.44%。可以相信，该钛铁矿的工艺矿物学与选矿工艺的研究对于选别风化型钛铁矿领域具有一定的指导意义。关键词：风化钛矿;矿物学;选矿工艺

Mineralogy and Beneficiation Process Research on Weathering Type llmenite Ore SONG Ta01”，WANG Zhu—XUl一，ZHU Bing—lon93，WEN He—pin93 (1.Kunming metallurgical Research Institute;2.The Key Lab of New Technology for Mineral Processing and metallurgy of Yunnan Province，Kunming，Yunnan 65003 1，China;3.Yuxi Dahongshan Mining Industry Co.，Ltd.，Yuxi，Yunnan 653405，China) ABSTRACT：The research object is the weathering type ilmenite Ore from Yunnan，TheⅢore contains 5.68%Ti02，and 14.00%TFe;In this experiment，the mineralogy study and the separation technology of titanium mineral are already done;Thronsh the叩timal beneficiation process，the Ti02 grade reaches 46.50%，and the recovery of titanium concentrate reaches 49.77%，The recovery of recyclable titanium in raw ore is 74.73%.and Fe recovery is 34.44%.The process mineralogy study and the beneficiation process study Oil this ilmenite Ore have a certain guiding significance on tIle separation technology of weathering type ilmenite Ore. KEY WORDS：weathering titanium ore;mineralogy;beneflciation process

云南钛矿资源较为丰富，有钛铁矿砂矿、钛磁铁矿和钒钛磁铁矿，其中以钛铁矿砂矿为主。已探明的钛铁矿矿床有30多个，其中大型矿床15个，中型矿床5个，小型矿床10个。探明的钛铁矿储 25 561万t，其中优质钛铁矿储量3 265万t;集中分布于武定、禄劝、弥勒、大理、腾冲、景洪和富民6大片区…。储量大、品位高、易开采、选矿工艺简单、生产成本低，钛精矿含有害杂质少、品质好。目前开采利用的钛矿资源品位低旧J、开采方式落后，选矿工艺简单，选厂生产产品(钛精矿) 含TiO：品位一般在40%左右¨J。所以文本对云南 ·作者简介：宋涛(1981一)，男，辽宁鞍山人，选矿工程师。地区风化型钛铁矿进行原矿的工艺矿物学与选矿工艺的研究意义重大[4。]。 1 原矿工艺矿物学研究 1.1矿石的化学分析原矿的多元素分析结果见表1，原矿的粒度筛析结果见表2。从表2结果可以看出：Ti02金属主要分布于+0.037 inln，占85.7%，一0.037 nun部分品位相对较低为1.63%，但其产率为60%左右，所以预先脱除一0.037 mm部分有利于后续的选别工艺。 13 万方数据 2013年12月第42卷第6期(总第243期) 云南冶金 YUNNAN metaLLURCY Dee,.2013 V01.42.No.6(Sum243) 表1原矿多元素分析结果 Tab.1 multielement analysis result of raw ore %表2原矿粒度筛析结果 Tab.2 screen analysis result of raw ore % 1.2矿石的结构构造 1.2.1矿石的构造肉眼观察，矿石呈土黄色，多数为粒度<2 mm的碎粒及碎粉状，少数呈粒度2～40 mm的风化碎块状;镜下观察，钛铁矿及磁铁矿稀疏浸染状分布于矿石的风化碎块中，或风化解离呈单体与连生的碎粒及碎粉状，构成矿石的稀疏浸染状构造。将矿样浸泡擦洗(去泥)后，矿样中的碎块粒度一般在2～5 mm之间，碎块含量<20%，其余多为粒度<2 mm的风化砂粒状颗粒。 1.2.2矿石的结构蚀变辉绿结构：部分矿石具此结构，由斜长石、辉石及磁铁矿、钛铁矿等组成。斜长石板条状，杂乱排列，格架之间被辉石及钛铁矿充填，其中部分辉石蚀变为蒙脱石等粘土矿物，析出的铁质部分吸附于粘土矿物中，部分形成赤铁矿，二者的混合集合体仍然保留粒状辉石假像。

斜长石裂纹发育，被铁泥质充填交代。见照片1、2。 14 偏光。显微照片1：蚀变辉绿结构：辉石粘土化。透射正交显微照片2：它形粒状辉石充填在杂乱分布的板条状斜长石搭成的格架之间。透射正交偏光。不等粒砂状结构：由粒度0.03—2 mm的碎屑颗粒及填隙物组成。碎屑颗粒主要有辉绿岩岩屑、长石碎屑、泥质岩屑、铁质岩屑等，棱角状，基底式胶结，杂基支撑，杂基为粒度<0.03 mm的粉砂级碎屑及泥质。见照片3。显微照片3：不等粒砂状结构：碎屑颗粒主要是辉绿岩岩屑及铁质岩屑等，填隙物主要是蒙脱石、高岭石等 (泥质)粘土矿物。透射单偏光。万方数据宋涛，等风化型钛铁矿矿物学与选矿工艺的研究显微照片4：含砂泥质结构：碎屑为长石和石英，泥质岩屑，泥质由粒度<0.004 mm的蒙脱石、高岭石组成。透射单偏光。含砂泥质结构：主要由粒度<0.004 mm的泥质及粒度0.01—0.1 mm的碎屑颗粒组成。碎屑颗粒主要有长石、石英、铁质岩屑、泥质岩屑，偶见细晶灰岩岩屑(砾屑3 trim)及生物屑。见照片4、5。半自眵它形粒状结构：矿石中矿石矿物的主要结构，主要是钛铁矿及磁铁矿，多呈它形粒状，少数钛铁矿呈半自形板状，稀疏浸染状于矿石的风化碎块中，或风化解离呈单体或连生的颗粒。见照片6、7、8、9。显微照片7：碎屑状钛铁矿稀疏浸染状于泥质中。反射单偏光：显微照片5：由泥质及细小石英组成的生物屑。透射 显微照片8：长石格架间的半自形钛铁矿。反射单单偏光 偏光显微照片6：半自形板状钛铁矿与磁铁矿连生。反射 显微照片9：板状钛铁矿与磁铁矿连生j反射单偏光单偏光。 15 万方数据 2013年12月第42卷第6期(总第243期) 云南冶金 YUNNAN metaLLURGY Dec.2013 V01.42.No.6(Sum243) 显微照片10：包裹于脉石矿物中的钛铁矿。 1.3矿石矿物的嵌布特征钛铁矿：分子式是FeTiO，，含量6.5%4-。黑色，半金属光泽，具电磁性。镜下观察，矿石中的钛铁矿多呈它形粒状，少数呈半自形板状;部分为单体解离的颗粒，部分与磁铁矿、脉石等连生;部分浸染状分布于风化碎块的泥质中或斜长石、辉石等颗粒之间。偶见包于脉石矿物颗粒之中。粒度一般在0.01～0.6 mm之间。见照片6—12。由于矿样风化严重，其中部分钛铁矿已经自然解离，其各粒级的单体解离情况见各粒级钛铁矿的自然解离率测算表。表3各粒级钛铁矿的自然单体解离率 Tab.3 natural liberation rate of ilmenite in each size fraction 显微照片1 1：单体解离的钛铁矿÷反射单偏光显微照片12：由辉石蚀变的钛铁矿与赤铁矿、褐铁矿的混合集合体j反射单偏光。 16 磁铁矿：分子式是FeFe：O。，含量3%±。黑色，半金属光泽，强磁性。矿石中它形粒状，个别呈角闪石假像状。部分与钛铁矿、脉石矿物连生;部分为单体解离的颗粒，部分浸染状分布于矿石风化碎块的泥质中或斜长石、辉石颗粒之间。粒度一般在0.01—0.5 mm之间。经单矿物化学分析，其中含TiO：24.08%，为含钛磁铁矿;这部分钛可能有少数钛是没有完全解离的钛铁矿的钛，经x一衍射分析，其磁选精矿中绝大多数为磁铁矿，说明磁铁矿中的钛主要是以类质同像的形式存在。见照片 6、9、13。

赤(褐)铁矿：分子式是Fe：0，(FeOOH)，含量是2%±;黄一红褐色，土状一半金属光泽，电磁性。主要由暗色矿物辉石或角闪石蚀变形成，部分与钛铁矿混杂分布，集合体呈辉石或角闪石假像，偶见线状于磁铁矿中，粒度一般在粒度0.006 ～0.6 mm之间;部分吸附于高岭石、蒙脱石及长石、石英等矿物表面，粒度<0.004 mm，该部分铁用磁选、重选工艺都无法富集。见照片12、 14、15。万方数据宋涛，等风化型钛铁矿矿物学与选矿工艺的研究显微照片13：角闪石假象状磁铁矿，赤铁矿细线状于磁铁矿中，反射单偏光，显微照片14：角闪石假象状赤铁矿。反射单偏光显微照片15：褐铁矿反射单偏光显微照片16：片状白云母与高岭石混杂分布。透射正交偏光。长石：分子式是Na(K)A1Si，0。，含量6%±。白色，玻璃光泽。矿石中部分呈半自形板条状，于辉绿岩或变质辉绿岩型矿石的风化碎块中;部分碎屑状于高岭石、蒙脱石等泥质矿物中。粒度一般在 0.01～3.5 mm之间。见照片1、2。高岭石、蒙脱石：分子式分别是Al：Si：0， (OH)4、Na。(H20)4{(A12一。Mg。)(Si。0。o)(OH)2}，含量分别为40%±、35%±。矿石中呈显微鳞片状、纤状，部分泥晶状，部分集合体碎屑状。与钛铁矿、磁铁矿及长石、石英等混杂分布，粒度< 0.004—0.02 mm。经化学分析，其中含 Fel0.71%，这部分铁主要是以吸附状态存在，粒度<0.004 mm;含TiO，1.21%，这部分钛可能是以类质同像的形式存在，也可能是极微粒吸附状态存在，有待进一步确定，为目前选矿工艺不可选或难选的钛。见照片16、17。显微照片17：蒙脱石岩屑。透射单偏光 17 万方数据 2013年12月第42卷第6期(总第243期) 云南冶金 YUNNAN metaLLURGY Dec.2013 V01.42.No.6(Sum243) 显微照片18：方解石集合体呈砾屑状。透射正交偏光云母：分子式是K{AI：[A1Si，O。o](OH)：}，片状，矿石中偶见，与高岭石、蒙脱石等集合体混杂分布。粒度在0.01—0.3 mm之间。见照片16。辉石：分子式是(Ca，Mg，Fe，Ti，A1)：[(si， A1)：O。]，含量5%±，灰绿色，玻璃光泽。矿石中它形粒状，分布于长石颗粒之间，粒度在0.1～ 1.5 mm之间。经单矿物化学分析，其中含 TiO，1.62%。这部分钛是以类质同像的形式存在，为目前选矿工艺不可选的钛。见照片2。 1.4钛的赋存状态化学分析结果显示，矿石中TiO：的含量有 5.68%，经镜下观察，人工重砂分析及x一射线分析，钛有两种赋存状态：一种以独立矿物的形式赋存在钛铁矿中;一种以类质同像的形式赋存在磁铁矿及高岭石、蒙脱石、辉石中;其中在高岭石、蒙脱石及辉石中的钛为目前选矿工艺不可选或难选的钛，占矿石中钛的19.3%。详见TiO：在各主要含钛矿物中的分配率计算表。表4 TiO：在各主要含钛矿物中的分配率 Tab.4 the distribution rate of Ti02 in each main titanium containing mineral % 18 1.5小结 1)矿石具稀疏侵染状构造，结构主要有蚀变辉绿结构、不等粒砂状结构、含砂泥质结构、半自眵它形粒状结构。 2)矿石中有氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫化物、磷酸盐，共五类15种矿物存在;硅酸盐主要，占矿石的86%4-;氧化物次要，占矿石的13.5% ±;硫化物、碳酸盐及磷酸盐少量。其中矿石矿物钛铁矿占矿石的6.5%，磁铁矿占矿石的3%4-。 3)矿石中TiO，的含量5.68%，有两种赋存状态：一种以独立矿物的形式赋存在钛铁矿中，占矿石中TiO，的66.6%;一种以类质同像或吸附状态赋存在于磁铁矿、高岭石、蒙脱石及辉石中。磁铁矿为含钛磁铁矿，占矿石中TiO：的14.1%，可与钛铁矿一起综合回收利用。高岭石、蒙脱石及辉石中的TiO：占矿石中TiO：的19.3%，为目前选矿工艺难选或不可选的TiO：。

4)钛铁矿及磁铁矿粒度一般在0.0l一0.6 mm 之间。粒度<0.6 mm的钛铁矿及磁铁矿的自然解离率>85%。少量粒度微细的钛铁矿及类质同像或吸附状态存在的钛是影响选矿的主要因素。 2选矿工艺研究根据试样的原矿粒度筛析结果和工艺矿物学的研究结果，大量的粘土矿泥、石英和赤(褐)铁矿是影响钛精矿品位的主要原因。因此，除去矿泥和石英是提高钛精矿品位的关键。由于钛铁矿与矿泥、石英之间存在一定的比重差异和磁性差异，所以重选和磁选方法是首先应该考虑的。 2.1原矿脱泥试验由原矿粒度筛析可以知道，TiO：主要分布在 +0.037 mm中，金属分布率达到85%以上，一 0.037 mm粒级的Ti02金属分布率不足15%，而且这部分的产率高达60%，通过重选工艺是很难回收的，所以有必要进行预先脱泥，减少矿泥对主流程的干扰;从而降低了主流程的处理量。原矿在一 0.45 mm粒度下进行脱泥试验，脱掉了60.75%的泥，回收率损失了15.16%，TiO，品位从6.53%富集到14.12%，效果较好。 2.2高梯度强磁选抛尾试验采用高梯度强磁选机对脱泥后的粗砂进行再一次的抛尾。进行高梯度强磁选之前先进行弱磁选脱铁。高梯度强磁选机磁场强度选择0.734 T进行试验。通过强磁抛尾，获得的钛粗精矿品位提高到万方数据 19.51%，回收率达85.63%;尾矿含TiO，1.30%.回收率3.86%，作业产率高达38.35%。高梯度强磁选抛尾的效果比较理想。 2.3摇床精选试验钛粗精矿分为一0.45+0.20 mm、一0.20+ 0.074 mm、-0.074 mm三个粒级，经搅拌后分别进行摇床精选，钛粗精矿摇床精选试验结果见表5。 2.4泥中钛的回收预先脱出的泥含TiO：1.63%、回收率有 15.16%。这部分若是能加以回收，对将来的选厂来说意义重大，所以我们对这部分泥进行了试验研究。考虑到这部分泥的粒度已经是一0.037 mm.普通的重选方法是很难回收，所以我们采用高梯度强磁选机对泥中的TiO：进行回收。通过试验知道，高梯度强磁选机对泥的回收效果较好，TiO：品位从1.73%富集到21.42%，对于原矿的回收率达到 5.48%。采用高梯度强磁选机再进行多次精选，品位依然得不到提高，所以这部分次精矿有待进一步考查与研究。 2.5强磁性矿物中钛的回收强磁性矿物(弱磁精矿)含TiO：27.37%、回收率有10.51%，产率有1.95%;含Fe 43.72%、回收率11.99%。强磁性矿物中含钛较高，所以有必要进一步考查回收里面钛的可能性。试验采用磨矿细度96%一0.037 mm时，经弱磁选除铁后摇床精选的工艺，铁精矿含Fe可以达到50.63%，作业回收率68.99%;钛精矿含钛31.97%，作业回收率只有19.07%。很难得到合格的钛精矿。由原矿的工艺矿物学也可以知道，磁铁矿中的钛主要是以类质同像的形式存在，这也与试验的结果相符。所以该矿中的强磁性矿物中的钛是无法通过物理选矿来回收的。 2.6全流程结果及工艺流程图将以上摇床精选所得的精矿合并，合并结果见表5。全流程试验的工艺流程如图1所示。通过原矿脱泥、高梯度强磁选抛尾、摇床精选的全流程试验，最终可以得到产率为7.00%、 TiO，品位为46.50%、回收率为49.77%的钛精矿。表5精矿合并结果 Tab.5 The overall result %产率TiO：回收率 产品名称——TiO：品位—— 备 注对原矿 对原矿 +0.037mmF 弱磁选I 意 ◇磨矿至.0.45mm 肃’0·037mm 弱磁精矿高梯度强磁I ●0.73T E自!!晕!■蔓尾扩1分级次精矿尾矿4 n尚市 …9搅拌 0搅拌 摇床I 橇蔚…～胃，L。号 中矿—尾虻 中矿·尾矿精#产%宠麓n烈j2磅P074 精■!盈黼3料4甲搅拌 .0.074 摇丽丽网尾矿2 {r摇床+ {r摇床+ +摇床{r 尾埘精矿5精矿6精矿7精矿8中矿1中矿2 精矿9中矿尾矿3 图1全流程工艺 Fig.1 the flowsheet of the whole process 19 单万方数据 2013年12月 云南冶金Dec-2013 42卷第6期!：望笙!竺塑! 兰旦翌翌垒翌竺兰三垒!!旦呈竺兰 !些竺：!：：!!!!兰!!!L 2.7产品考查对全流程试验的主要产品进行考查。分别对精矿1和精矿4进行多元素分析，多元素分析结果见表6、7;对泥中回收的钛次精矿进行镜下考查;对摇床的产品精矿1进行镜下考查;对摇床的产品尾矿2进行镜下考查;对泥的尾矿4进行镜下考查。表6精矿1的多元素分析结果 Tab.6 the nmhielement analysis result of concentrate 1 %元素Ti02 Fe A1203 S MgO Si02 CaO P V 205 As 含量47.75弘44 1.20 n016 1.91 1.80 0.31 0.028 n 39