钛矿石的选矿工艺

摘要：钛矿石主要有原生矿床和冲积矿床(包括砂矿)两种。1942 年以前，几乎全部的钛精矿都产于冲积型矿床。但在目前，原生钛铁矿精矿的产量已超过冲积型钛铁矿精矿，金红石也开始从原生矿床中开采利用了。相对来说，对砂矿的选矿提纯工艺已较成熟，而对原生钛矿床的选矿处理工艺还很不完善。本文主要介绍了原生铁矿石的矿物学、原生钛矿石的选矿工艺以及钛铁矿的选矿。关键词：铁矿石;选矿工艺;中图分类号: P578.4+91 文献标识码:A 引言：经调查，钛元素在地球表层中的总含量为 0.62%，在目前已发现的元素中居第九位。但钛所赋存的具有开发利用价值的矿物种类却很少，目前主要是金红石和钛铁矿。铁在两百年前即被发现，但其在工业上的广泛应用是从本世纪几个具有历史意义发现后开始的(钛铁合金，1906 年;氧化钛颜料，1918 年;钛金属，1948 年)。

一、原生钛矿石的矿物学金红石：TiO2，理论组成为 40%及 60%Ti。比重 4.18-4.25，硬度 6-6.5，属四方晶系。另两个不太常见的同质异晶体是锐钛矿和板钛矿。金红石是 TiO2 在高温高压下形成的最稳定盼晶体，常产于火山岩及一些变质岩如片麻岩、变质石灰岩等。金红石晶格中的 Ti4+常被 Fe2+ 、Fe 3+ 、Nb5+ 、Ta5+取代，形成 Fel(Nb,Ta)2lTi1-92O2[4，5]。钛铁矿：FeTiO3(FeO·TiO2理论组成为 31.6%,31.6%Ti 及 36.8%Fe。比重 4.70，硬度 5.5-6，属六方晶系，常产于基性火山岩如辉长岩中。钛铁矿与磁铁矿，赤铁矿共生紧密，其中 Fe2O3含量在常温下可达 6%，导致钛铁矿中钛含量比理论值低。另一方面，因部分氧化作用钛铁矿可发生蚀变而使 Ti 含量增加，成为自钛矿。钛铁矿中 Fe2+可被 Mg 2+ ，Mn2+取代形成。 (Fe，Mg，M n)TiO3另两个相关的矿物是镁钛矿(MgTiO3)及红钛锰矿(MnTI-O3)。钛矿石矿廉必须达到以下工业指标要求.才具有开生利用价值：由于钛矿石在矿物岩石中含量较低，因此均需选矿，才能获得合格精矿。钛矿石的选矿，几乎要用到目前所有的机械及化学选矿方法。由于钛矿石比重相对比脉石矿物大，用重选作预处理或粗选抛尾是必然的选择,矿石中的磁铁矿、赤铁矿可用弱磁或强磁分选。磁选方法也可使钛铁矿与非磁性脉石分离。浮选作业既可以用来除去矿石中的硫化矿，也可用以富集钛铁矿或金红石。一些稀有金属矿物与钛矿物的分离，目前普遍采用电选方法，特别是在海滨砂矿中分离金红石/锆英石、钛铁矿/独居石等。除此之外，也有用酸浸方法溶去脉石或用焙烧除去硫化物的。由于各种不同矿床的矿物特性不尽相同，因此选矿处理方法也不尽相同。以下对一些典型的金红石及钛铁矿的生产或试验工艺流程作一总结。一、原生钛矿石的选矿工艺 1.金红石的选矿原生金红石矿的开发利用，国外鲜见报道，笔者收罗了国内的几个例子。(1)湖北枣阳金红石矿该矿是我国最大的原生金红石矿，现有试验型选厂，日处理量 150 一 200 吨。金红石产于变质基性岩。主要有用矿物为金红石(2.9%)，伴有少量钛铁矿、磁铁矿、屑石、白钛矿、黄铁矿、磷灰石;脉石矿物主要为石榴石、角闪石，其次为黝帘石，绿泥石云母、长石及石英。金红石多为粗细不均匀嵌布，-l5 微米粒级占 24%，与其它金属矿物及脉石矿物连生复杂。金红石比重与石榴石接近，部分金红石又因表面污染和包裹角闪石及钛铁矿，使微细粒呈磁性，造成选别困难。该矿经反复选矿试验确定采用重一磁一浮一磁联合流程。工艺流程见图 1。试验指标为，金红石精矿含 85—87%TiO2，回收率 41—43%。但现场生产情况欠佳。 1983 年 1 月至 8 月平均回收率仅为 l7%。1983 年 9 月，长沙有色冶金设计院对该厂进行技术改造，使全厂总回收率增至 23%左右。图 1 瑚北枣阳金红石矿选矿厂原则流程 2.山西代县碾子沟矿区金红石矿该矿金红石产于基性一超基性岩金红石为主要有用矿物(2.37%)，其次为磷灰石。脉石矿物主要为透闪石，阳起石、滑石，其次绿泥石、斜长石、蛭石、屑石等。矿石中金红石多以星点状(0.1-lmm)浸染嵌布于脉石矿物间，也有部分成显微粒状(0.O2—0.03mm)被包裹于闪石类矿物及滑石中。1974 年湖北省地质局实验室对该矿石进行了初步可选性试验，证实用重一磁联合流程，可获得合格金红石精矿：精矿品位(TiO2)92.54%，回收率 76.31%。 3.金红石的全浮选流程某地金红石矿产于大型蚀变性岩型矿床，金红石为主要有用矿物(5.5%)。脉石矿物主要为白云石、方解石(共 41%)和绿泥石(38%)，其次为石英(1l%)及少量磁黄铁矿(0.9%)，矿石中金红石主要与绿泥石共生，浸染粒度 0.0l-0.05mm 占三分之一，0.O01 一 O.O1mm 占三分之二。经试验研究提出了浮选一处理一浮选的选矿提纯方法。在此工艺流程中，将原矿磨到 97%-370 目，浮出硫化矿后，加六偏磷酸钠和羟甲基纤维素作脉石抑制剂，羟肟酸钠作捕收剂，在弱碱性介质中通过一粗二精一扫闭路流程，得出含 42%TiO2、回收率 72%的粗精矿。粗精矿再经稀硫酸处理，分解绿泥石和碳酸盐类脉石。洗涤后调浆至 PH3～4，加入氟硅酸钠及少量羟肟酸钠精选五次，最终获得含 80.40%TiO2、总回收率为 57.42%的金红石精矿。

三、钛铁矿的选矿钛铁矿是目前钛及钛产品的主要来源，资源分布广，生产矿山也较多。这里只择要介绍几个主要的钛铁矿生产矿山。 1.美国纽约州 Mac lntyre 矿该矿位于美国 Adirondackt 山脉中部。矿石产于辉长岩。主要有用矿物为钛铁矿和磁铁矿。原矿中 TiO2含量从 9.5%到 30.0%不等，Fe 与 TiO2含量比大致是 2：1。脉石矿物主要为长石、石榴石、辉石、闪石、磁黄铁矿、黄铁矿、磷灰石、方解石。大约 35%的钛铁矿与磷铁矿成连生体。该矿 1942 年投产，1972 年以前选厂所用漉程是磁-重(浮)-强磁。即原矿磨到-28 目时，通过显式弱磁分离出磁铁矿。非磁性及弱磁性尾矿经水力旋流器分级后用摇床选别，旋流器溢流则送浮选车间处理，得出细粒钛铁矿(塔尔油及燃料油作捕收剂)。摇床精矿再经干式强磁选得出粗钛铁矿精矿。从 1972 年后，该矿选厂采用了简化的磁-浮流程。经三段闭路破碎及棒磨、球磨后，用湿式弱磁分离出磁铁矿，磁选尾矿则用浮选分出钛铁矿和尾矿。图 2 示出了该矿选矿流程。图 2 美国 Mac lntyre 矿选厂流程 2.芬兰 Otanmaki 矿该矿产于歪长岩及闪岩。主要有用矿物为磁铁矿(35%)和钛铁矿(28)%及少量黄铁矿，脉石矿物为绿泥石、普通角闪石、斜长石及尖晶石。钛铁矿只和极少量赤铁矿连生，而和磁铁矿的连生粒度较粗。该矿采用磁一浮流程，即用湿式弱磁分选出磁铁矿，磁选尾矿(38%-200 目)则用油团聚浮选法(塔尔油、燃料油及一种非离子型乳化剂)在弱酸性矿浆中不脱泥直接浮选。结语: 目前钛精矿，特别是金红石精矿的主要用途是制造二氧化钛颜料(据估计美国在七十年代 95%的钛矿物被用作制造二氧化钛颜料)。从 1983 年起，各国对二氧化钛颜料的需求量逐年增长，而且在夸后几年中，全世界对二氧化钛颜料及钛金属的需求将继续以每年 3%和 5% 的速度增长。而在我国，金红石型二氧化钛颜料属短缺产品，每年需花大量外汇进口。

参考文献： [1]冯树高.工程设计与研究,2009. [2]席赫春.中国有色金属学会第一属全国选矿学术讨论会论文集，2009. [3]董雍赓、马秀盘、孙籍，2008. [4]马光荣，有色金属(选矿部分).2009.