难选金红石矿选矿新工艺流程研究

汪传松

摘 要：通过对某难选金红石矿进行矿石性质及选矿工艺特性研究，并分析以往研究成果工业化应用的可行性，提出针对难选金红石矿工业化应用具有可操作性的选矿新工艺流程，并进行扩大连选试验研究，为难选金红石矿的开发奠定基础。

关键词：金红石 选矿 钛赤铁矿 重选 强磁选 浮选

中图分类号：TD97 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0132-02

我国的钛矿资源居世界之首，已探明的钛资量为8.73×108 t（以TiO2计）[1]；我国钛矿类型主要有两种：钛铁矿和金红石矿。其中，钛铁矿占我国钛资源总储量的98%，金红石仅占2%[2]。钛铁矿型主要分布在钒钛磁铁矿矿床中，主要分布在四川攀枝花地区，难以直接用于海绵钛和优质钛白粉的生产；而金红石矿是自然界中含钛最高的一种钛矿，是海绵钛和钛白粉生产的优质原料，但我国金红石矿矿点分散、原矿品位低、杂质成分多、嵌布情况复杂，利用难度较大。研究发现，国内多数金红石矿属难选微细粒金红石矿，不仅嵌布粒度细，而且金红石品位也非常低，为了充分开发利用难选金红石矿资源，国内多家研究单位先后对该矿进行了综合回收利用的选矿试验研究，目的是为该矿的工业化利用提供科学依据。

1 原矿性质

1.1 化学分析及矿物组成

该矿石主要由金红石、钛赤铁矿、钛磁铁矿、榍石等矿物组成。含钛矿物主要为金红石，其次为钛赤铁矿、钛磁铁矿、榍石及含钛硅酸盐矿物。化学成分见表1，矿物组成分析结果见表2。

从矿物组成分析来看，该矿除金红石矿具有回收价值外，钛赤铁矿、赤褐铁矿可以进行综合回收，从而提高该矿的经济价值。

1.2 金红石的嵌布特征

金红石矿物呈他形、半自形柱状，多以集合体形式沿脉石矿物的片理方向排列分布；其次为钛赤铁矿连生体和呈细小的粒状被角闪石、黑云母石英包裹，目的矿物金红石嵌布粒度较细，为0.01～0.2 mm不等，属细粒、微细粒不均匀嵌布。

1.3 金红石在各粒级的分布情况

对该矿破碎至5 mm以下进行筛析，测定各粒级金红石的单体解离情况，测定结果表明，当粒度达到0.01 mm单体解离度达到94%，即该金红石矿金红石嵌布粒度呈微细粒，处理该矿必须磨矿到0.019 mm以下。破碎产品粒级在-0.037 mm以下时TiO2品位较低，金属分布率也较低，说明该矿在磨矿前进行有控制的粗粒磨矿能够防治矿物泥化，同时该矿中含有部分矿泥。

1.4 主要矿物物理参数测定

对该矿进行了主要矿物的物理参数测定，测定表明：脉石矿物与金属矿物在密度上差异较大，可通过重选的方法除去大量的脉石矿物（榍石、角闪石和粘土矿物泥质等）。从比磁化系数差异可知，金红石与钛铁矿、赤铁矿、榍石、云母和绿泥石等有较大的差异，可通过磁选的方法除去磁性矿物。从导电性可知，金红石是良导体，而榍石、云母和绿泥石等是非导体，可通过电选的方法除去这些矿物，从而进一步提高金红石的品位。因此，该金红石矿理论研究的工艺路线为：重选—强磁选—电选联合流程。

2 难选金红石矿以往的试验研究

针对难选金红石矿品位低，粒度细的特点，国内多家单位进行过相关研究工作，研究的主要技术路线为：（1）全粒级浮选—强磁选工艺；（2）重选—强磁选—电选联合流程。

2.1 全粒级浮选-强磁选工艺流程

对嵌布粒度细的矿石，采用浮选的方法，能够实现金红石与脉石的分离并保证金红石的回收率。相关研究单位在实验室进行了全粒级浮选—强磁工艺选矿试验[4]，试验指标为磨矿细度74μm占80%时，精矿品位TiO282.85%，回收率53.11%。

2.2 重选—强磁选—电选联合流程

从理论分析，难选金红石矿适合流程为：重选—强磁选—电选工艺流程[4]，相关单位进行了选矿试验研究。该试验重选采用分级重选工艺，重选设备采用离子波型摇床，试验流程见图1，试验指标为磨矿细度38μm占80%时，精矿品位TiO292.16%，回收率65.26%。

2.3 存在的问题

（1）本次研究的金红石矿原矿品位较低，选矿比大，选矿生产成本较高，仅进行了实验室试验研究，没有考虑研究成果工业化应用的市场价值。

（2）该矿堪布粒度属微细粒级，以往的研究成果均采用直接磨矿至选矿工艺需要的单体解离，比如重选工艺磨矿粒度达到37μm，磨矿成本很高。

（3）采用浮选工艺对原矿进行全粒级浮选，浮选时原矿量很大，药剂消耗量大，生产成本高。

（4）采用重选试验设备为非工业化应用的离子波型摇床，根据生产经验，重选选矿粒度下限为74μm（-200目）占80%，而实验室采用的摇床选矿粒度甚至达到了19μm，其试验结果工业化推广可能性小。

（5）采用电选工艺作为精选作业对原矿粒度要求严格，根据工业电选机生产实践表明，工业电选机在给矿粒度37μm以下时，选矿效果极差，因此，以往研究中采用的电选工艺在工业应用上存在较大的问题。

综上所述，以往针对难选金红石矿进行的研究成果以实验室研究为主，其研究的成果工业化推广难度大，而且成果工业化应用加工成本过高，可能导致研究成果无法市场化。

3 新工艺试验研究

3.1 新工艺技术路线

（1）因该金红石矿品位低，如果要降低生产成本必须进行提前抛尾，结合该矿的嵌布特点、各个粒级的单体解离情况以及各矿物的特性分析后认为，该矿适合采用重选抛尾。

（2）根据矿物组成可知，该矿中含有钛赤铁矿、赤褐铁矿等铁矿物，这些矿物采用重选将进入金红石矿物中，需要通过强磁选分离出铁矿物。在分离出的铁矿物通过精选可以得到赤褐铁精矿的副产品，从而提高该矿的综合利润。

（3）针对微细粒矿干式电选工业实施不可行的问题，新工艺采用浮选工艺进行金红石精选，从而得到最终的金红石产品。

3.2 新工艺流程试验

通过对矿石性质、原矿工艺特性的研究，结合以往对难选金红石矿研究存在的问题，从工业化是否具有操作性的角度出发，本次研究工艺流程为：重选—反强磁—浮选联合流程。其试验工艺路线为：螺旋抛尾—摇床粗精选—反强磁选除铁—铁矿物经过强磁、摇床重选得到赤铁精矿—除铁后粗精矿经过浮选、强磁最终得到金红石精矿。新工艺流程见图2。对新工艺流程分别进行了螺旋抛尾磨矿细度条件试验、强磁条件试验、浮选药剂条件试验以及浮选流程闭路试验。通过各个条件试验，最后进行扩大连选试验，新工艺连选扩大试验结果见表3。

3.3 新工艺流程试验评价

（1）新工艺从工业化应用角度出发，采用了低成本选矿工艺，同时对金红石矿中钛赤铁矿进行了综合回收利用，尽可能提高该矿的综合经济价值。

（2）新工艺流程采用螺选粗粒抛尾，大幅度降低了选矿加工成本，使该矿的工业化利用开发成为可能。

（3）新流程采用浮选取代干式电选作为精选工艺，能够有效避免微细粒电选工业化利用的难题，给该矿日后的开发奠定了基础。

（4）通过对新流程扩大连选试验的研究，使难选金红石矿工业化利用的研究更接近生产，试验达到预期的研究结果。

4 结语

（1）根据矿物嵌布特性及组成研究，该金红石矿属低品位微细粒难选矿石，尽管以往对该矿有相关研究，但其研究的工艺流程工业实施难度大。

（2）根据新工艺流程扩大连选试验研究表明：通过“重选—强磁—浮选”工艺能够对该矿进行有效回收，试验得到TiO2品位86.55%、回收率为43.28%的金红石精矿；同时得到6.52%的（钛）赤铁精矿，其中TFe含量56.09%，TiO2为9.36%，TiO2回收率22.94%；扩大连选试验TiO2总回收率为66.22%。其研究为国内同类型的难选金红石矿工业化开发利用奠定了基础。

参考文献

[1]王志，袁章福.中国钛资源综合利用技术现状与新进展[J].化工进展，2004，23（4）：349.

[2]吴贤，张健.中国钛资源分布及特点[J].钛工业进展，2006，23（6）：8.

[3]高利坤，张宗华，李春梅.某金红石矿选矿试验研究[J].矿产综合利用，2003，（3）：3-8.

[4]梁景晖，张良宋.河南某地金红石矿选矿研究[J].化工矿山技术，1992，21（1）：33-35.