河北某钛铁矿选矿试验研究

    该钛铁矿位于河北省承德市境内，属高磷低硫贫矿，TiO₂品位为7.31%。针对此矿石特点，作者对该矿石进行了摇床重选－浮选联合工艺研究。采用该选矿工艺，可以获得TiO₂品位为45.53%、回收率为68.78%的钛精矿。为开发利用该资源提供了技术保障。     一、矿石性质     （一）主要化学成分分析及物相分析     原矿的主要化学成分分析结果见表1，钛物相分析结果见表2。 表1  原矿主要化学成分分析结果

化学成分	TiO2	TFe	CaO	MgO	Al2O3	Na2O	K2O
质量分数	7.31	24.21	5.26	9.05	1.32	0.079	0.045
化学成分	Co*	V2O5	P	S	Mn	As*	SiO2
质量分数	＜0.005	0.072	1.20	0.018	0.36	＜0.005	38.42

    *ICP分析结果 表2  原矿中钛的化学物相分析结果

钛物相	钛铁矿中的钛	磁性铁中的钛	金红石中的钛	硅酸盐中的钛	总钛
含  量占有率	6.9895.68	0.0050.07	0.050.69	0.263.56	7.295100.0

     （二）矿物组成     矿石的矿物种类较少，矿石中的钛、铁、磷等元素主要以独立矿物存在。钛的独立矿物主要为钛铁矿及极少量的金红石；铁矿物主要为磁铁矿、赤铁矿，尚有微量的含钒钛的磁铁矿及褐铁矿和黄铁矿等；磷的矿物主要为氟磷灰石；主要的脉石矿物为辉石、角闪石，少量的橄榄石、绿泥石、斜长石、蛇纹石及微量的黑云母、榍石等。     （三）矿石中主要金属矿物嵌布特征      1、钛铁矿     钛铁矿是矿石中主要的含钛矿物，也是主要回收对象。钛铁矿多以不规则粒状嵌布在脉石矿物中，常见其沿脉石晶粒间隙充填形成海绵晶铁结构；少量细粒、微细粒钛铁矿星散分布在脉石矿物中；钛铁矿常与紧密共生的细粒、微细粒磁铁矿和赤铁矿的集合体紧密共生，形成部分镶边结构、包含结构及复杂的共生关系等，也可见磁铁矿和赤铁矿的集合体以包裹体的形式赋存在钛铁矿中；有时磁铁矿和赤铁矿的集合体沿钛铁矿晶粒裂隙间隙充填；通过扫描电镜可以看到钛铁矿与磁、赤铁矿的集合体形成的网络状结构；常见圆粒状磷灰石与钛铁矿呈简单的共生关系。钛铁矿的粒度一般在0.043～0.417mm。      2、磁铁矿     矿石中主要的铁矿物，蚀变的赤铁矿常沿磁铁矿晶粒间隙交代形成微细菱形状、网络状及不规则状的磁铁矿和赤铁矿的集合体。集合体多以细粒、微细粒的不规则粒状沿钛铁矿边缘呈镶边、包含结构等，常见细粒、微细粒包裹体形式星散分布在脉石矿物中，也可见磁铁矿嵌布在脉石中的链状结构，有时可见微细网脉状的磁铁矿嵌布在脉石矿物中，偶尔可见磁铁矿的自形晶结构。常见磁铁矿沿磷灰石晶粒边缘形成镶边结构，一般这种结构的磁铁矿的边贡在5μm。矿石中磁铁矿和赤铁矿共生的集合体的粒度偏细，与脉石解离困难。磁铁矿和赤铁矿集合体的粒度一般在0.015～0.074mm。      3、赤铁矿     赤铁矿是矿石中常见的铁的氧化物这一，常沿磁铁矿晶粒间隙交代形成微细的针状、菱形格状、平行状等，赤铁矿与磁铁矿的嵌布关系密切，多形成赤铁矿与磁铁矿的复杂集合体。赤铁矿的粒度一般在0.001～0.05mm。      4、假角赤铁矿     矿石中的假象赤铁矿量较少，假象赤铁矿是由磁铁矿氧化蚀变而成，主要嵌布在磁铁矿的裂隙及边缘，常呈现镶边结构，一起以集合体形式嵌布在脉石中。假象赤铁矿的粒度范0.002～0.15mm。      5、含钒、钛的磁铁矿     含钒、钛磁铁矿主要以细粒、微细粒的圆粒状和不规则粒状嵌布在脉石矿物中，有时也与磁铁矿和赤铁矿的集合体共生；偶尔可见含钡钛的磁铁矿在钛铁矿中呈叶片状、微细粒状的包裹体产出，扫描电镜能谱分析结果表明，钒在其中分布不均匀。含钒钛的磁铁矿的粒度一般在0.002～0.02mm。      6、黄铁矿、褐铁矿     黄铁矿是该矿石中硫的主要矿物，多以极细小的圆粒状包裹体嵌布在钛铁矿、磁铁矿及脉石中，与磁铁矿的共生关系相对密切，其含量很少，仅为0.03%。黄铁矿的粒度大多小于5μm。褐铁矿常以不规则状、脉状嵌布在脉石中，是矿石中的次要矿物，粒度一般为50μm。     二、选矿工艺研究     （一）摇床重选试验     在不同磨矿细度条件下，进行摇床重选抛废试验，试验结果见图1。由试验结果可知，随着磨矿细度的增加，摇床精矿的TiO₂品位与回收率均增加，但当磨矿细度－74μm占65%后再增加时，摇床精矿的TiO₂回收率降低，因此确定磨矿细度－74μm占65%。

图1  摇床重选磨矿细度试验结果     （二）浮选试验     原矿在磨矿细度为－74μm占65%条件下进行重选，生产摇床精矿，然后对摇床精矿进行浮选试验研究，以便提高钛精矿TiO₂品位。      1、调整剂用量试验     采用BK515作调整剂，试验流程见图2，试验结果见图3。由试验结果可知，随着BK515用量的增加，钛精矿中TiO₂的回收增加，当BK515用量增加到700g/t后再增加时，钛精矿中TiO₂的回收率降低，而TiO₂品位增加不多，因此确定BK515用量为700g/t。

图2  BK515用量试验流程   图3  BK515用量试验结果      2、硫酸用量试验     钛铁矿在酸性条件下浮选结果较好，因此进行了浮选作业硫酸用量试验。硫酸用量试验是在摇床精矿在磨细度－74μm占70%条件下进行的，其药剂条件为BK515 700g/t、BK465 600g/t、松醇油50g/t，试验结果见图4。由硫酸用量试验可知，当硫酸用量为1000g/t时，精矿的TiO₂品位和回收率均较高；当硫酸用量再增加，钛精矿的TiO₂回收率降低，因此确定硫酸用量为1000g/t。

图4  硫酸用量试验结果      3、捕收剂用量试验     采用BK465作捕收剂。BK465用量试验是摇床精矿在磨矿细度－74μm占70%条件下进行的，其药剂条件为BK515 700g/t、硫酸1000g/t、松醇油50g/t，试验结果见图5。由捕收剂用量试验可知，随着捕收剂用量的增加，钛精矿的TiO₂回收率增加，但当用量达到600g/t后再增加，TiO2R 的品位显著降低，因此确定捕收剂用量为600g/t。

图5  捕收剂用量试验结果      4、磨矿细度试验     摇床精矿进行磨矿细度试验时，药剂条件为BK515 700g/t、硫酸1000g/t、BK465 600g/t、松醇油50g/t，试验结果见图6。由磨矿细度试验结果可知，随着磨矿细度的增加，钛精矿的TiO2品位基本不变，而当磨矿细度－74μm占70%后再增加，钛精矿的TiO₂的回收率降低，因此确定磨矿细度－74μm占70%。

图6  磨矿细度试验结果      5、粗精矿精选硫酸用量试验     由于硫酸用量以对浮选钛粗精矿精选影响较大，因此进行了浮选钛粗精矿硫酸用量试验。粗精矿精选硫酸用量试验见图7，试验结果见图8。由精选硫酸用量试验结果可知，随着硫酸用量的增加，钛精矿的TiO₂品位与回收增加，当硫酸用量增加到150g/t后，TiO₂的回收率增加不明显，因此确定粗精矿精廷充酸用量为150g/t。

图7  粗精矿精选硫酸用量试验流程  图8  粗精矿精选硫酸用量试验结果      6、浮选开路试验     在浮选条件试验的基础上，摇床重选钛精矿在再磨细度－74μm占70%的条件下进行浮选开路试验，试验流程见图9，试验结果见表3。

图9  开路试验流程 表3  开路试验结果

产品名称	作业产率	TiO2品位	TiO2作业回收率
钛精矿中矿1中矿2中矿3中矿4中矿5浮选尾矿摇床精矿	53.535.759.6911.631.251.8716.28100.0	46.2742.9939.4632.2142.6341.567.5837.35	66.316.6210.2410.031.432.083.29100.0

      7、浮选闭路试验     在浮选开路试验的基础上，对摇床重选精矿进行了浮选闭路试验，试验流程见图10，试验结果见表4。在闭路试验过程中，为了维持每段作业的pH保持不变，降低了流酸用量。

图10  闭路试验流程 表4  闭路试验结果

产品名称	作业产率	TiO2品位	TiO2作业回收率
钛精矿浮选尾矿摇床精矿	74.1925.81100.0	445.5312.3136.95	91.408.60100.0

      8、摇床重选－浮选联合工艺流程     摇床重选－浮选联合工艺流程见图11，工艺指标见表5。  图11  摇床重选－浮选试验流程 表5  摇床重选－浮选试验结果

产品名称	产率	TiO2品位	TiO2回收率
钛精矿浮选尾矿重选尾矿原矿	10.973.8185.22100.0	45.5312.312.117.26	68.786.4624.76100.0

     三、结论     （一）矿石含TiO₂7.31%、P1.20%、S0.018%，属高磷低硫的贫钛铁矿。     （二）采用摇床重选－摇床精矿浮选联合工艺处理该矿石，获得钛精矿TiO₂品位为45.53%、TiO₂回收率为68.78%的技术指标。     （三）为开发利用该资源提供了技术保障。