四川某高铬型钛磁铁矿中钛资源回收工艺试验研究

阳华玲，刘 铭

（长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012）

我国钛资源总量9.65亿t，居世界之首，占世界探明储量的38.85%，主要集中在四川、云南、广东等地，其中攀西是中国最大的钛资源基地，钛资源量为8.7亿t，而攀枝花红格矿区高铬型钛磁铁矿是攀西四大矿区中储量最大的钛磁铁矿矿床［1-5］。矿石中除含铁外，还含有钛、钒、铬等多种有价金属。四川某高铬型钛磁铁矿地处于攀枝花红格矿区，矿石中同时含有钛磁铁矿和钛铁矿，其中铁品位27.57%、TiO2品位9.36%，Cr2O3含量0.74%，脉石矿物主要有钛辉石、钛闪石和蛇纹石等，钛磁铁矿和钛铁矿分别呈不均匀中粗粒和中细粒嵌布，而铬主要以类质同像的形式赋存在钛磁铁矿晶格中。为了有效开发该矿石中钛磁铁矿和钛铁矿，开发磁-浮联合新工艺，最终实现钛磁铁矿及钛铁矿高效回收。

1 矿石性质

1.1 原矿化学组成及物相分析

原矿化学组成及矿石中铁、钛、铬等物相分析结果分别见表1至表4，该矿石的碱性系数为0.61。

表1 矿石的主要化学成分 %

表2 矿石中铁的化学物相分析结果 %

表3 矿石中钛的化学物相分析结果 %

表4 矿石中铬的化学物相分析结果 %

由表1至表4可知，矿石中主要有用组分是Fe和TiO2；脉石组分主要是SiO2和MgO，次为CaO和Al2O3。矿石中铁主要分布于钛磁铁矿中（占75.37%），其余分别以钛铁矿和含铁硅酸盐矿物的形式存在。矿石中TiO2呈钛铁矿产出仅占35.26%，而呈类质同像存在于钛磁铁矿晶格中的TiO2占比高达55.98%；矿石中Cr2O3主要分布在钛磁铁矿中（占91.89%）。

1.2 矿物的组成及其含量

矿石中主要矿物含量见表5，由表5可知，矿石中铁矿物主要是钛磁铁矿，次为磁铁矿；钛矿物除钛铁矿以外，尚见少量金红石等；金属硫化物含量甚微；脉石矿物主要有钛辉石、钛闪石和蛇纹石等。

表5 矿石中主要矿物的含量 %

1.3 主要矿物嵌布粒度

矿石中钛磁铁矿具不均匀中粗粒嵌布的特点，而钛铁矿则属不均匀中细粒嵌布的范畴。矿石中铬主要以类质同像的形式赋存在钛磁铁矿（包括磁铁矿）晶格中，分布于钛磁铁矿中的Cr2O3占90%左右。

2 选矿试验结果及讨论

2.1 高铬型钛磁铁矿磁选分离试验

2.1.1 磨矿细度试验

原矿磨矿后采用一粗一精磁选流程，磨矿细度变化，粗选和精选磁场强度均为100 KA／m，试验结果见表6，由表6可知，随着磨矿细度的增加，精矿铁品位升高，钛品位降低。所以，磨矿细度取-0.074 mm占76.24%。

表6 磨矿细度试验结果

2.1.2 磁场强度试验

原矿磨矿后采用一粗一精磁选流程，磨矿细度-0.074 mm占76.24%，粗选和精选磁场强度变化，试验结果见表7，由表7可知，随着磁场强度的增加，精矿铁品位降低钛品位先升高后下降，根据原矿中铁和钛赋存分步，当磁场强度64 kA／m时，原矿中钛磁铁矿已基本上进入磁精矿中，此时，原矿中钛磁铁矿与钛铁矿得到有效分离。

表7 磁场强度试验结果

2.1.3 钛磁铁矿粗精矿磁浮选柱精选试验

原矿磨矿后经一粗一精的磁选流程分离出钛磁铁矿粗精矿，钛磁铁矿粗精矿再磨至细度为-0.074 mm占76.09%后采用长沙矿冶研究院研制的CFC磁浮选柱进行精选提质降杂。十二胺用量为150 g／t，淀粉600 g／t，激磁电流变化，试验结果见表8，由表8可知，当不加磁场时浮选仅获得TFe品位56.26%、TiO2品位13.60%、TFe回收率90.71%、TiO2回收率90.32%的精矿。而引入磁场后，精矿TFe和TiO2品位略有降低，但回收率提升。可见，在有抑制剂时，引入磁场有利于尾矿品位的降低。

表8 激磁电流强度试验结果

2.2 分离尾矿强磁选试验

原矿经“磨矿-粗选-精选”磁选流程分离出钛磁铁矿后，分离尾矿采用一粗一精的强磁选流程回收钛铁矿，磁粗选和磁精选的磁场强度相同，分离尾矿强磁选磁场强度试验结果见表9，由表9可知，随着磁场强度的增加，粗精矿产率逐渐升高，TiO2品位逐渐下降，TiO2回收率上升。综合考虑，磁场强度取80 KA／m为宜，此时粗精矿TiO2品位19.76%，TiO2作业回收率64.98%。

表9 分离尾矿强磁选试验结果

2.3 强磁粗精矿精选试验

2.3.1 钛铁矿捕收剂筛选试验

强磁精矿经脱硫后以硫酸作调整剂，盐化水玻璃（HCW）药剂为抑制剂，分别采用油酸钠、苯甲羟肟酸、MOH以及SK-1药剂（该药剂是含羟基／羧基／羟肟基等基团耦合捕收剂）作捕收剂分别进行粗选试验［6］，试验结果见表10，由表10可知，采用SK-1药剂作钛铁矿捕收剂获得的钛粗精矿指标最优。

表10 不同捕收剂钛铁矿浮选试验结果%

2.3.2 钛粗选pH值试验

采用SK-1药剂作捕收剂，硫酸作pH值调整剂，当SK-1药剂用量为1 600 g／t时，不同pH值条件下SK-1捕收剂对微细粒钛铁矿分选的影响如图1所示。

图1 不同pH值条件下SK-1捕收剂对钛铁矿分选的影响

由图1可知，随着粗选pH值升高，粗精矿TiO2品位先升高后下显著降，TiO2回收率先大幅升高后趋于平缓。当粗选pH值为4.5左右时，钛粗精矿指标最优。此时，钛粗精矿TiO2品位44%左右，TiO2作业回收率80%以上。

2.3.3 强磁精矿选钛全流程开路试验

强磁精矿选钛开路试验流程如图2所示，开路试验结果见表11，由表11可知，强磁精矿选钛开路试验可获得作业产率19.12%、TiO2品位49.32%、作业回收率48.31%的钛精矿。

图2 强磁精矿选钛开路试验流程

表11 强磁精矿选钛开路试验结果 %

2.4 全流程闭路试验

原矿采用两段磨矿磁选-磁浮选流程分离回收钛磁铁矿，分离尾矿经一粗一精强磁选流程获得强磁精矿，强磁精矿经一次浮选脱硫和一粗一扫四精工艺流程回收钛铁矿，全流程闭路试验流程如图3所示，试验结果见表12，由表12可知，全流程闭路试验可获得产率34.20%、TFe品位55.71%、TiO2品位13.46%、TFe回收率70.54%、TiO2回收率50.87%的钛磁铁精矿以及产率4.86%、TiO2品位48.25%、TiO2回收率25.91%的钛精矿。高铬型钛磁铁矿中钛磁铁矿及钛铁矿得到有效回收。

图3 闭路试验流程

表12 全流程闭路试验结果 %

3 结 论

1.工艺矿物学研究表明，该矿石属低磷含硫高铬的中低品位钛磁铁矿矿石，矿石中铁矿物主要是钛磁铁矿，次为磁铁矿、钛铁矿，偶见磁黄铁矿；脉石矿物主要有钛辉石、钛闪石和蛇纹石等。钛磁铁矿常呈形态较规则的粒状以浸染状的形式嵌布在脉石中，且具不均匀中粗粒嵌布的特点。钛铁矿以粒状为主（约占钛铁矿总量的90%），属不均匀中细粒嵌布的范畴，而铬主要以类质同像的形式赋存在钛磁铁矿（包括磁铁矿）晶格中，分布于钛磁铁矿中的Cr2O3占90%左右。

2.根据该矿石特点，通过详细试验研究，研发出“两段磨矿-磁选-磁浮选”分离回收钛磁铁矿和“两段强磁选-浮选脱硫-钛粗选-扫选-四次精选”回收钛铁矿的磁浮联合工艺流程，全流程闭路试验可获得产率34.20%、TFe品位55.71%、TiO2品位13.46%、TFe回收率70.54%、TiO2回收率50.87%的钛磁铁精矿以及产率4.86%、TiO2品位48.25%、TiO2回收率25.91%的钛精矿，高铬型钛磁铁矿中钛磁铁矿及钛铁矿得到有效回收。