榴辉岩型金红石矿选矿现状与发展趋势*

黄俊玮　李洪潮　郭珍旭　张红新

(1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所； 2.国家非金属矿产资源综合利用工程技术研究中心；3.国土资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室)



榴辉岩型金红石矿选矿现状与发展趋势*

黄俊玮1,2,3李洪潮1,2,3郭珍旭1,2,3张红新1,2,3

(1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所； 2.国家非金属矿产资源综合利用工程技术研究中心；3.国土资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室)

摘要分析了我国江苏东海、江苏新沂、山东某地、青海乌兰等主要产地的榴辉岩型金红石矿的矿石性质，总结了不同产地榴辉岩型金红石矿的选矿工艺现状，指出了目前存在的选矿技术难点主要是金红石与石榴石的浮选分离和金红石精矿TiO2回收率的提高，并指明了金红石高效捕收剂和石榴石高效抑制剂的研制、窄级别分选及光电选等环保型选矿方法的应用是今后我国榴辉岩型金红石矿选矿的发展趋势。

关键词榴辉岩金红石综合利用窄粒级分选

钛比强度高，耐腐蚀性和耐低温、耐热性能好，被广泛应用于航空航天、船舶、机械、化学等工业中，是我国14种战略储备资源之一。我国钛资源储量较大，钛主要以钒钛磁铁矿的形式存在，其次为金红石。受限于目前钒钛磁铁矿的综合利用技术，我国钛资源利用率很低，对钛进口依赖度仍较为严重。因此，实现金红石的高效开发利用具有重要意义。

天然金红石是制取钛白粉、海绵钛等高档钛产品的优质原料，在国民经济生活中具有重要应用。我国金红石矿资源丰富，广泛分布于湖北、河南、山西、江苏、陕西、海南等省区，原生金红石矿是主要的工业类型，其次是金红石砂矿[1]。原生金红石矿品位低、粒度细、矿物组成和嵌布关系复杂，选别工艺繁锁，金红石回收率低，经济效益差，目前开发规模较小[2]。榴辉岩型金红石矿成分简单，具有嵌布粒度较粗、可综合回收利用的矿物多、经济价值较高等特点，是一类具有较大开发利用优势的原生金红石矿[3]27。论文旨在总结榴辉岩型金红石的选矿工艺现状，以期为该资源的利用和选矿工艺的发展提供参考。

1矿石性质

我国秦岭—大别超高压变质带东延部分苏鲁超高压变质带分布有大量超高压榴辉岩体[4-5]。江苏和山东是榴辉岩型金红石矿床的主要产地，矿床具有规模大、矿体厚、易于勘探和开采等特点，为该矿产的开发利用提供了便利条件[6]3。

我国不同产地的榴辉岩型金红石中主要有用矿物为金红石、石榴石和绿辉石，有时含有可综合利用的蓝晶石、白云母等，金红石、石榴石和绿辉石的嵌布粒度相对较粗，有用矿物较易实现单体解离。磷、硫矿物的存在会影响金红石精矿的质量，在选矿或后期提纯过程中需要降低精矿中磷、硫的含量。微细粒的金红石常被石榴石和绿辉石包裹，回收利用困难。我国不同产地的榴辉岩型金红石矿矿物组成与嵌布特征见表1。

表1　我国不同产地的榴辉岩型金红石矿矿物组成与嵌布特征

2 榴辉岩型金红石矿选矿工艺

榴辉岩型金红石矿选矿产品一般为金红石、石榴石和绿辉石3种精矿，根据矿石性质不同，有时还有蓝晶石、石英、云母等副产品。为综合利用该金红石矿，选矿工作者对我国不同产地的榴辉岩型金红石矿进行了选矿工艺研究。

为利用东海县金红石矿中的石榴石，王卫初[7]21-22在浮选金红石前通过磁选回收石榴石，确定了重选—磁选—再磨—浮选—重选联合选矿工艺。与单一回收金红石的工艺流程相比，金红石精矿TiO2品位均大于90%，变化不大，回收率由62.13%下降到52.30%，但可同时获得矿物含量大于90%、回收率为60.75%的石榴石精矿，每年增加经济效益279.2万元。王勇海[6]56-59以TXB为金红石复合捕收剂，采用优先浮选石榴石—脱泥—混合浮选金红石和石榴石—浮选分离金红石和石榴石—磁选提纯工艺流程处理该矿石，获得了金红石精矿TiO2品位91%、回收率57.46%，石榴石精矿矿物含量92%左右、回收率大于90%，绿辉石精矿矿物含量90%～95%、回收率大于90%的选别指标。为控制东海县毛北矿区选厂金红石精矿的产品粒度，郑州矿产综合利用研究所采用分级—重选—磁选—浮选—电选提纯联合工艺流程进行试验，指标良好，并获得了粒度相对较粗的石榴石精矿产品[13]。

温英[9]24-25等根据江苏新沂金红石矿性质，进行先重选后磁选和先磁选后重选两种工艺流程对比试验，结果表明，先磁选后重选流程指标优于先重选后磁选。前者在提高石榴石精矿指标的基础上，还可提高金红石精矿TiO2品位10个百分点左右，且可获得矿物含量84%左右的绿辉石精矿，后者则没有获得合格的绿辉石精矿产品，主要原因是重选选矿效率低，抛尾效果不佳。先磁选后重选流程中金红石重选尾矿中蓝晶石已富集至8%～10%，高于工业开采品位，具有综合回收价值。罗立群[10]580-582采用湿式强磁选—重选—干式电磁选—酸浸脱磷工艺流程处理该矿石，获得了金红石、石榴石和绿辉石3种合格的精矿。绿辉石磁选和金红石电选尾矿中，蓝晶石含量高达15%～20%，可考虑综合回收。

魏健[11]60-61等采用磁选—重选—浮选—重选—磁选联合工艺流程选别山东某地的榴辉岩金红石矿，获得了TiO2品位95%左右的金红石精矿，矿物含量分别为96%和95%左右的石榴石精矿和绿辉石精矿，同时获得石英含量85%和云母含量15%的石英—云母粉产品，实现了有用矿物的综合回收利用，提高了资源利用率。

针对青海乌兰榴辉岩型金红石矿具有石榴石含量高(58.3%左右)、金红石含量相对较低(1.6%左右)的特点，利用研制的高效、低毒金红石捕收剂ZSS，郑州矿产综合利用研究所采用重选脱泥—金红石和石榴石混合浮选—磁选分离—电选提纯流程选别该金红石矿，获得了TiO2品位92.44%、回收率56.29%，硫、磷含量分别为0.073%、0.033%的金红石精矿和矿物含量均大于90%、回收率分别为90.29%、72.82%的石榴石与绿辉石精矿，以原矿处理量 2 000 t/d计，年经济效益可达1.6亿元[12]45-50，[14]。

总结不同产地的榴辉岩型金红石矿选矿工艺可知：①榴辉岩型金红石矿中的石榴石一般具有弱磁性，可通过磁选回收；②矿石中金红石和绿辉石的密度和可浮性都有一定的差异，可通过重选和浮选分离；③磷、硫等杂质会影响金红石精矿的质量，重选和浮选获得的金红石精矿有时还需进一步提纯降杂；④金红石精矿TiO2回收率普遍不高，一般在60%左右，一方面是由于选矿工艺复杂、精矿产品多，增加了TiO2的损失，另一方面是因为微细粒金红石常被石榴石和绿辉石包裹，回收利用困难，且矿石中含TiO2的矿物如钛铁矿等也会进入尾矿。

3选矿技术难点及发展趋势

3.1选矿技术难点

金红石和石榴石的高效分离及金红石精矿TiO2回收率的提高是榴辉岩型金红石矿的选矿难点。

3.1.1金红石和石榴石浮选分离研究

金红石和石榴石密度非常接近，难以通过重选分离。榴辉岩型金红石矿中，铁常以类质同象的形式在金红石晶格中发生取代，微细粒金红石常被石榴石包裹，增大了金红石和石榴石磁选分离的难度[15]27。

王勇海[6]47-52以硫酸为调整剂，氟硅酸钠为抑制剂，TXB为捕收剂，对金红石和石榴石混合精矿进行浮选分离，获得了TiO2品位大于80%的金红石粗精矿。丁浩[15]28-32，[16]等分别采用FL108+六偏磷酸钠和烷胺双甲基磷酸+六偏磷酸钠组合药剂浮选分离金红石和石榴石，结果表明，FL108和烷胺双甲基磷酸对金红石和石榴石均具有较好的捕收作用；六偏磷酸钠能有效降低两种药剂对石榴石的捕收作用，而对金红石浮选效果影响不大。

3.1.2TiO2回收率的提高

该类型金红石精矿TiO2回收率普遍不高的原因主要是选矿流程长，精矿产品多，微细粒金红石回收困难等。窄级别分选可避免矿物粗细粒间的相互干扰，有效富集细粒级金红石，提高金红石精矿TiO2的回收率。

3.2发展趋势

当金红石纯矿物中铁含量较低时，金红石几乎没有磁性，可通过磁选分离金红石和石榴石；当铁含量较高时，金红石和石榴石需通过浮选进行分离。常规的金红石捕收剂对石榴石也具有良好的捕收性能，因此，金红石高效捕收剂和石榴石高效抑制剂的研制是其浮选分离的研究重点。

榴辉岩型金红石一般呈暗红色至黑色，在一定温度下具有良好的导电性；石榴石一般呈橘黄色至暗红色，导电性较差；绿辉石多呈淡绿色至墨绿色，导电性也较差。3种矿石嵌布粒度较粗，在颜色和导电性方面的差异为光电选的应用提供了基本条件[18]。随着选厂对环保的不断重视，光电选等环境友好、污染小的选矿方法在榴辉岩型金红石矿中的应用越来越受到重视。

4结论

(1)我国榴辉岩型金红石矿在江苏、山东等地区分布较多，矿床规模大，矿体厚，易于勘探开采，矿石矿物组成简单、有用矿物嵌布粒度相对较粗，可综合回收利用的矿物多，较易开发利用。

(2)榴辉岩型金红石矿一般通过磁选回收石榴石，重选分离绿辉石，浮选或重选法回收金红石。根据要求，金红石产品还需电选或酸洗等工艺提纯。选矿产品一般有金红石、石榴石和绿辉石3种精矿，也可获得蓝晶石、石英、云母等副产品。

(3)金红石的高效捕收剂和石榴石的高效抑制剂的研制，窄级别分选，光电选矿等环境友好型选矿方法的应用是今后榴辉岩型金红石矿选矿工艺的主要发展趋势，将有助于金红石与石榴石的浮选分离，改善微细粒金红石的富集与回收，提高TiO2回收率和资源的综合利用率，实现选矿生产绿色高效。

参考文献

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(收稿日期2015-12-25)

Beneficiation Research Status and Development Trend of Eclogite-type Rutile Ore

Huang Junwei1,2,3Li Hongchao1,2,3Guo Zhenxu1,2,3Zhang Hongxin1,2,3

(1.Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences;2.National Engineering Research Center for Multipurpose Utilization of Nonmetallic Mineral Resources;3.Key Laboratory of Polymetallic Ore Evaluation and Comprehensive Utilization, Ministry of Land and Resources)

AbstractAnalyzes the ore properties of main producing area of eclogite type rutile, including Jiangsu east China sea, Xinyi of Jiangsu Province, Somewhere in Shandong, Wulan of Qinghai and so on. Summarizes existing beneficiation processing technical status for various eclogite type rutile ore in different production origins. Points out the difficulties in beneficiation mainly are flotation separation of rutile from garnet and TiO2 recovery improvement on rutile concentrate. High efficient rutile collector and garnet inhibitor development, narrow size level separation and the application of the photoelectric separation such as environmental protection dressing method will be the future development trend of the eclogite type rutile ore dressing in our country.

KeywordsEclogite， Rutile， Multipurpose Utilization， Narrow particle size Separation

*国土资源部公益性行业科研专项(编号：201511063)。

黄俊玮(1989—)，男，助理工程师，450006 河南省郑州市陇海路328号。