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各位领导、专家好！某内陆砂矿钛铁矿选矿工艺研究2012.7.8杨玉珠一、前言汇报内容二、矿石性质三、选矿试验研究四、讨论一、前言钛广泛应用于工业生产、现代国防及日常生活中，其原料的生产得到了相当的重视，钛铁矿作为钛资源的主要来源，加强对其选别回收是提高钛原料生产能力的关键。在自然界中,钛铁矿作为伴生矿物见于火成岩和变质岩中,也可形成砂矿。主要分布于加拿大、挪威、南非、澳大利亚、美国、印度、中国、原苏联、斯里兰卡、巴西、芬兰等国。我国的钛铁矿资源十分丰富,遍布20个省区,既有岩矿,也有砂矿,其中,岩矿占大部分。岩矿主要分布在四川攀西地区和河北承德地区,如中国四川攀枝花铁矿中,钛铁矿分布于磁铁矿颗粒之间或裂理中,并形成了大型矿床。砂矿主要分布在广东、广西和海南沿海一带。此外,还有一种介于上述两者之间的内陆砂矿,分布在云南地区。云南砂钛矿资源主要分布在滇中、滇南及滇西地区。国外对原生矿石选矿常采用重选、磁选、浮选、电选等各种方法。处理钛铁矿—磁铁矿类型的矿石原则是尽可能粗粒抛尾，然后磨矿磁选，选出钛铁精矿，处理细粒嵌布的的矿石一般不采用重选，而采用磁-浮联合流程，对粗粒嵌布不均匀的矿石则采用磁-重-浮联合流程。目前国内用于钛铁矿的选矿方法主要有：重选法、浮选法、磁选法和联合分选法。原生钛铁矿由于矿物组成复杂，各矿物间共生密切，较之海滨砂钛铁矿，其分选流程要复杂得多，根据矿石性质的不同主要采用以下的分选工艺流程：重选一磁选流程、重选流程、重选一强磁选一电选流程等，而细粒钛铁矿通常采用浮选流程。对于砂钛矿（无论是海滨砂矿或是内陆砂矿）的选矿，一般都分粗选和精选两个阶段进行。粗选一般采用处理量大、回收率高的选矿工艺与设备，而精选则根据有价矿物的种类与特性，采用不同方法分离及提纯，重选（摇床或螺旋选矿机）、磁选（强磁选设备）、电选、浮选均在研究与应用之列。我们在对云南某内陆砂矿型的钛铁矿进行选矿试验研究时，进行了多种试验方案、多种试验流程的对比，最后采用“粗磨—强磁抛尾—摇床精选—摇床中矿再磨再选”的试验流程，获得了较好的选矿指标。二、矿石性质矿石性质简介矿石性质原矿的主要化学成分及物相分析原矿的矿物成分及赋存状态原矿主要化学成分分析结果(％)原矿物相分析结果2.1原矿的主要化学成分及物相分析元素TiFeV2O5SPCaO含量（％）4.3111.070.0770.00620.226.45元素Al2O3SiO2AsMnCr2O3MgO含量（％）12.1046.170.10.200.0052.86物相钛磁铁矿中钛钛铁矿中钛锐钛矿中钛硅酸盐及其它中钛总钛含量（％）0.282.430.451.154.31分配率（％）6.4356.5010.3726.70100.00原矿中钛（TiO2）主要赋存在钛铁矿、锐钛矿及脉石矿物中，少量存在于钛磁铁矿中2.2原矿的矿物成分及赋存状态类型矿物名称嵌布粒度（mm）含量（％左右）氧化物（含氢氧化物）钛磁铁矿0.003-0.23钛铁矿0.01-0.26.2锐钛矿0.003-0.050.6石英0.01-0.063赤铁矿0.003-0.07少硅酸盐蒙脱石0.01-0.246斜长石0.03-0.320钾长石0.04-0.26辉石0.01-0.24云母0.01-0.153滑石0.033榍石0.04偶见碳酸盐方解石0.04-0.14硫化物黄铁矿0.05-0.1偶见磷酸盐磷灰石0.01-0.10.6合计//99.4矿石矿物成分、嵌布粒度和含量2.2原矿的矿物成分及赋存状态钛在各主要矿物中的分配率矿物矿物含量%矿物中TiO2的含量%矿物中TiO2的分配量%TiO2在各矿物中的分配率%钛磁铁矿311.200.3366.43钛铁矿6.247.642.9536856.50锐钛矿0.690.370.5422210.37硅酸盐及其他85.61.431.2240823.41辉石44.300.1723.29合计99.4/5.22798100.00对矿样进行了比较详细的物质组成研究，查明了原矿中主要的有用钛矿物为钛铁矿，主要的铁矿物为钛磁铁矿；脉石矿物主要为蒙脱石、斜长石、钾长石、辉石和石英等。查明了矿石中矿物组成、结构特点、以及钛的赋存状态。原矿中的钛主要以独立矿物的形式赋存在钛磁铁矿和钛铁矿中，分配率分别占6.43%和56.50%，此外，钛部分以独立矿物形式赋存在锐钛矿中，占10.37%，但由于这部分锐钛矿属于土状微晶状的集合体，磨矿过程中容易泥化，选矿时很难回收。其他以类质同象形式赋存在硅酸盐矿物中钛占26.70%。也就是说，如果钛铁矿能全部回收的话，钛最高回收率为56.50%。单矿物钛铁矿含TiO247.64%、钛磁铁矿含Fe56.35%，对提高选矿钛、铁精矿品位不利。目的矿物钛铁矿、钛磁铁矿嵌布粒度较细，与脉石的连生的关系复杂，在常规的磨矿细度条件下，单体解离不彻底，对提高钛、铁精矿品位和回收率均有较大的负面影响。三、选矿试验研究试验研究内容研究内容全浮选工艺试验强磁抛尾—重选工艺试验强磁抛尾—浮选工艺试验3.1全浮选工艺试验全浮选工艺试验流程图全浮工艺试验结果产品名称产率%TiO2品位%回收率%个别累计个别平均个别累计精矿11.3522.0759.55中矿11.2212.567.5820.672.1961.75中矿22.1914.754.9418.342.5764.31中矿34.0818.822.7814.972.6967.01中矿49.0527.871.6610.653.5770.58中矿522.1850.051.596.638.3978.97中矿67.6257.674.446.348.0587.01尾矿42.33100.001.294.2012.99100.003.1全浮选工艺试验从试验结果可看出，磨矿细度已达80%-200目，虽然经过五次精选，但精矿品位不高且回收率也不高，说明微细粒不均匀嵌布的钛铁矿石，由于矿石在磨得较细的粒度下仍有大量连生体存在，捕收剂会将其捕收到精矿中而不易提高精矿品位，浮选工艺不宜处理该矿石。3.2强磁选抛尾—浮选工艺试验强磁选抛尾—全浮选工艺试验流程图矿石中的目的矿物钛铁矿、钛磁铁矿嵌布粒度较细，与脉石的连生的关系复杂，因此我们对原矿先采用弱磁选除铁强磁选抛尾得到钛粗精矿，对其细磨后进行浮选，试验流程见图。强磁选抛尾—全浮工艺试验结果产品名称产率%TiO2品位%回收率%精矿0.4939.624.49中矿11.7733.5713.83中矿21.3217.895.47中矿32.1010.134.94中矿44.285.985.95尾矿20.607.9438.02铁精矿3.5614.1611.70强磁选尾矿65.881.0215.61尾矿100.004.31100.003.2强磁选抛尾—全浮选工艺试验从试验结果看出，强磁选抛尾后浮选，虽然精矿品位提高到了39%，但回收率太低，强磁选抛尾后浮选的工艺流程也不宜处理该矿石。3.3强磁选抛尾—重选工艺试验内陆砂钛矿的选矿，一般采用粗选抛尾、粗精矿再精选的工艺流程，这一工艺的优点是可以选用处理量大、回收率高的选矿设备进行粗选，丢弃大量尾矿后，再对少量的粗精矿进行精选，获得优质精矿，并回收伴生的其它有价矿物（铁矿物）。我们对这一微细粒嵌布的矿石，也按这一原则工艺（图1）进行了深入研究。。强磁选抛尾—重选工艺试验原则工艺流程图3.3强磁选抛尾—重选工艺试验可以看出，由于钛、铁矿物嵌布粒度细，只有磨细至60%-200目（相当于0.2mm）以下，才可以抛出50%以上的尾矿。尾矿抛出率是随入选粒度细而急剧增加，而尾矿的品位却波动不大。矿物的嵌布粒度决定了粗选抛尾的入选粒度，这类细粒嵌布的矿石，无法实现很粗粒度下的抛尾入选粒度与抛尾指标的关系0.30.40.50.60.70.80.91.001020304050607080%（-200目）60%（-200目）-0.2-0.1-0.45-1钛品位产率、回收率%钛品位%入选粒度mm产率钛回收率抛尾粒度的研究：采用强磁选作为粗选作业，进行了不同入选粒度下的磁选试验3.3强磁选抛尾—重选工艺试验可以看出，采用强磁选抛尾，粗精矿中钛的回收率要比用螺旋溜槽抛尾高得多。究其原因，是螺旋溜槽对细粒级的选别效果差的缘故，表中列出了各个级别用螺旋溜槽粗选的结果：矿石被磨细后，矿石中的易磨矿物（蒙脱石、滑石等）急剧泥化，-37μm钛品位很低，螺旋溜槽对这一部分极细的物料选别效果差，-37μm选别出的粗精矿品位及回收率低，说明螺旋溜槽不适合用来选别细磨后的矿石。不同工艺抛尾效果的对比抛尾工艺的选择：钛矿物和铁矿物的比重和磁性均比脉石矿物高，可利用重选和磁选工艺进行粗选抛尾；因此，对重选设备—螺旋溜槽和磁选设备—强磁选矿机80%-200目的入选粒度下进行了抛尾效果的对比，结果列在表中。入选粒度（-200目%）抛尾工艺铁矿物+钛粗精矿抛尾率%产率%TiO2品位%回收率%80%强磁选47.467.5689.5152.54螺旋溜槽26.3911.3577.6473.61粒级（μm）入选给矿TiO2品位粗精矿尾矿TiO2品位%产率%TiO2品位%回收率%+745.5539.4813.2483.471.4174-375.6641.9411.8187.591.21-371.9713.457.8753.581.06各个级别用螺旋流程粗选的结果3.3强磁选抛尾—重选工艺试验粗精矿精选工艺的研究由于粗选已经磨得比较细（80%-200目），粗精矿中钛矿物的单体解离度已达60%（显微镜下测定结果），可以直接精选，先将已经解离的铁、钛矿物分选成为精矿。至于精选工艺，则取决于粗精矿的矿物组成及其嵌布特性。采用磁选作为粗选工艺所获得的粗精矿，里面除了铁、钛矿物的单体与连生体之外，还有一些具有弱磁性的脉石矿物—辉石和云母等，它们的比重要比铁、钛矿物小一些，因此，可以采用重选方法使之分离。常用的重选工艺是摇床与螺旋溜槽，对此，我们进行了试验比较3.3强磁选抛尾—重选工艺试验对强磁选得到的粗精矿，分级（分为+74μm,74～37μm，-37μm）后分别进行摇床精选一次或螺旋溜槽精选三次，其对比指标列在表中可以看出，螺旋溜槽精选的效果不好，既难以获得合格的钛精矿，回收率也比摇床进行要低。这主要是由于螺旋溜槽的分选精度比摇床差，虽然精选了三次，仍然没有使品位超过40%，显然，螺旋溜槽工艺是不适合用于精选的。同时，还应看到，精选时产出的中矿量（无论是产率或回收率）是比较大的，必须对中矿的处理工艺进行细致的研究不同精选工艺选别指标对比精选工艺产品名称作业产率%TiO2品位%作业回收率%摇床精矿6.9644.4543.88中矿40.686.6938.59尾矿33.991.678.07泥18.373.639.46强磁粗精矿100.007.06100.00螺旋溜槽精矿9.2335.7640.46中矿32.798.1232.63尾矿57.983.7826.91强磁粗精矿100.008.16100.00精选工艺的选择3.3强磁选抛尾—重选工艺试验从表中的结果可以看出，除开矿泥中损失的钛，钛在精矿中的精选回收率已接近50%，也就是绝大部分单体解离的钛矿物已被回收，而留在中矿里的钛矿物绝大部分为连生体，直接将中矿上摇床分选，分离不出精矿带，所以，要从中选出合格精矿，必须进一步磨细，而不能将中矿直接返回重选流程或直接再选，考虑到生产上实用，我们将中矿一次磨细至-37μm，进行再选，可获得TiO2品位为40.10%，对原矿回收率为4.60%的钛精矿，中矿再处理是有效的。对于再选工艺，也对强磁选和摇床重选作过试验对比，同时由于中矿里面仍富集有较多的磁性脉石矿物，采用强磁选再选，即使再加上一次精选，精矿TiO2品位也只能达到36%左右，不能代替重选。中矿再处理的研究3.3强磁选抛尾—重选工艺试验通过多种方案的研究对比，得到如图所示的合理工艺流程3.3.3合理工艺方案的确定3.3强磁选抛尾—重选工艺试验矿石品位越高，选别指标越好。可以认为，这种沉积（陆相）砂钛矿，中心部分沉积的钛矿物，粒度相对较粗