陕南地区角闪岩型难选金红石矿选矿试验研究

陕南地区角闪岩型难选金红石矿选矿试验研究刘明宝1,2，阎赞1,2，印万忠3(1.陕西省尾矿资源综合利用重点实验室陕西商洛，726000；2.商洛学院化学工程与现代材料学院，陕西商洛，726000； 3.东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳，110004)摘要：陕南地区某角闪岩型难选金红石矿含TiO2 3.35%，主要脉石矿物为石英、白云石、绿泥石等，有用矿物嵌布粒度微细，矿物嵌布关系复杂，分选难度大。

采用摇床抛尾，粗精矿再磨后浮选金红石，浮选精矿酸洗后再脱硫的流程可获得TiO2 90.56%，回收率为50.24%的金红石精矿，其中含S 0.025%、P 0.021%、TFe 0.56%，精矿指标达到天然金红石精矿二级标准，试验研究可为陕南地区金红石矿的开发利用提供良好的技术借鉴。

关键词：金红石选矿，浮选，组合用药中图分类号：TD973；文献标志码：ABeneficiation Study of an amphibolite-type RefractoryRutile Ore in Southern ShaanxiLIU Ming-bao1,2, YAN zan1,2 , YIN Wan-zhong3(1.Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources, Shangluo Shaanxi 726000; 2.College of Chemical Engineering and Modern Material，Shangluo University, Shangluo Shaanxi 726000; 3. College of Resources and Civil Engineering, Northeasten University, Shenyang 110004, China)Abstract: The amphibolite-type rutile ore in Southern Shaanxi contains 3.06% TiO2, and the dolomite, chlorite as well as quartz et al are the main gangue minerals. It is very difficult to beneficiate due to the fine particle size of valuable mineral and the complex embedded relationship. A rutile concentrate with TiO2 grade of 90.56% and recovery of 50.24% can be obtained using a joint beneficiation process, namely discarding tailings by shaker-rough concentrate regrinding-flotation-acid washing -desulfurization flotation, and the contents of impurities such as S, P, TFe are 0.025%, 0.021%, 0.56%, respectively. The concentrate meet the GradeⅡstandards of natural rutile concentrate and this study provides some technical reference for exploiting the rutile source in Southern Shaanxi.Keywords: rutile beneficiation; flotation; reagents combinations金红石资源主要包括原生金红石矿和金红石砂矿两大类型，因其含钛量高、杂质少，所作者简介：刘明宝(1982- )，男，山东寿光人，博士，讲师，研究领域：共伴生矿浮选分离技术及理论基金项目：陕西省自然科学基金(No.2016JQ5059)；陕西省教育厅重点科研项目(No.16JS030)；商洛市科学技术研究发展计划专项(No.SK2015-18)以金红石是生产金红石型钛白粉的最佳原料以及高档电焊的必需原料之一，同时也是生产四氯化钛、金属钛、钛合金以及搪瓷制品的优质原料。

与国外金红石资源主要为海滨砂矿不同，我国金红石资源中原生金红石量占总资源量的86%[1]。

陕西省陕南地区金红石矿地质储量大，已探明金红石TiO 2储量63万t ，矿体成群、成带分布，含TiO 2品位高达4. 71%。

但该地区金红石矿却具有矿石组成复杂，嵌布粒度微细的矿物学特性，该特性导致陕南地区的金红石资源至今未被大规模开发利用。

对陕西省来说，钛产业是陕西省的传统优势，优质稳定的钛原料供应对保障陕西省在国内外钛产业的地位及提升陕西省在高端钛材及各类特种钛复合材料领域的发展水平具有尤为重要的意义。

因此，针对该区域内金红石资源进行开发利用研究具有十分重要的现实意义。

1矿石性质试验矿样取自商洛市商南县，外观呈砂土状，原矿XRD 图谱如图1所示，多元素分析、粒度及TiO 2分布情况分别如表1和表2所示。

102030405060708005001000150020002500石英△△△△△△☆●★金红石绿泥石方解石/白云石●☆☆☆☆★★●★●●●I C P2θ/°图1 金红石矿样XRD 图谱 Fig.1 XRD pattern of rutile ore表1原矿多元素分析成份 TiO 2 SiO 2 CaO MgO TFe Al 2O 3 S P 其他 含量/%3.3134.9015.1212.4513.2718.320.500.471.66由图1、表1中数据可推断出该矿区内的脉石矿物主要为石英、方解石(白云石)、绿泥石、长石、赤铁矿及硫化物矿物等。

同时，前期工艺矿物学研究[2]也表明该区域内金红石矿中的有价矿物嵌布粒度细微，且被石英、绿泥石及碳酸盐等矿物包裹，属微细粒难选金红石矿。

表2 原矿粒度组成及TiO2分布情况Table2 Distribution of particle size and TiO2 in raw ore粒级/ mm 产率/ % TiO2品位/ % TiO2分布率/%+5.0 46.10 3.31 45.55-5.0+2.5 8.50 3.23 8.20-2.5+1.25 4.10 3.33 4.08-1.2+0.655 9.10 3.64 9.89-0.65+0.315 5.50 4.39 7.21 -0.315 26.22 3.09 24.19总计100.00 3.35 100.00 由表2可以看出，该金红石矿样中含TiO2为3.35%，-5mm粒级部分占矿样总量的54%左右，表明该矿床中存在大量易于粉碎及泥化的矿物。

在不同粒级中TiO2品位相差不大并且TiO2分布率与各粒级产率基本呈现正相关关系，进一步证明了该金红石矿样存在有价矿物嵌布粒度微细的矿物学特性。

2 试验研究2.1 重选抛尾试验研究由矿样的矿物学特性可知该金红石矿中含有大量易泥化矿物，为给后续流程提供较好的作业环境，试验首先采用重选作业对该金红石矿样进行脱泥[3-4]。

将原矿磨至-0.074mm占85%后采用摇床脱除原矿中所含的大量泥质脉石，重选结果如表3所示。

由表3可以看出，原矿经过摇床重选后可抛去65.84%的尾矿，获得品位为8.16%，产率为34.16%，回收率为83.21%的重选精矿，大大减少了后续作业处理量，简化了矿物组成，可为后续浮选作业提供良好的浮选环境。

表3 重选试验结果Table 3 The results of gravity-separation产品名称产率/% 品位/% 回收率/% 精矿34.16 8.16 83.21尾矿65.84 0.85 16.79原矿100.00 3.35 100.002.2 摇床精矿浮选试验研究摇床精矿中TiO2的品位仅仅为8.16%，对该粗精矿进行镜下观察得知大部分金红石矿物仍以连生体形式存在，目前研究结果表明[5]，对细粒嵌布的金红石来说，细磨-浮选工艺是获得较高选别指标的关键，不同工艺因素对选别指标的影响分别研究如下。

2.2.1 磨矿细度试验固定Na 2CO 3、NH 4F 、Pb(NO 3)2、苄基胂酸和羟肟酸钠用量分别为2000g/t 、400 g/t 、400 g/t 、800 g/t 和500 g/t 。

矿浆搅拌时间及粗选时间分别控制在2min 和4min 。

摇床精矿再磨细度与金红石选别指标关系如图2所示。

品位/%作业回收率/% -0.037mm 含量/%图2 磨矿细度对金红石选别指标的影响Fig.2 Effect of grinding fineness on the rutile separation indexes由图2可以看出，随磨矿细度的增加，金红石品位呈现先上升再下降的趋势，在-0.037mm 含量占85%时，精矿TiO 2含量达到15.42%的最大值，此时金红石回收率随磨矿细度增加逐渐降低。

当-0.037mm 含量占大于85%时，随磨矿细度的增加，浮选环境逐渐复杂化，药剂选择性下降，从而造成金红石品位和回收率均呈现逐渐下降的趋势。

综合分析，本试验选择磨矿细度为-0.037mm 占85%，此时TiO 2品位为15.42%，作业回收率为84.43%。

2.2.2 Na 2CO 3用量试验Na 2CO 3在浮选中除了可以分散矿浆、防止微细颗粒异相凝聚外，还可抑制白云石、方解石等脉石矿物溶解，降低钙镁离子对浮选的影响[6]。

在磨矿细度为-0.037mm 占85%，其余条件与磨矿细度试验相同时，Na 2CO 3用量对精矿指标的影响如图3所示。

13.514.014.515.015.583.083.584.084.585.085.586.086.587.0回收率/%作业回收率/%Na 2CO 3用量/g/t图3 Na 2CO 3用量对精矿指标的影响Fig.3 Effect of Na 2CO 3 dosage on separation indexes由图3可以看出，随Na 2CO 3用量增加，精矿品位逐渐上升，回收率相差不大，当Na 2CO 3用量超过2000g/t 时，精矿品位和回收率趋于稳定，本实验中Na 2CO 3用量定为2000g/t 。

2.2.3 NH 4F 用量试验采用NH 4F 作为抑制剂的主要原因是F -可与Ca 2+、Mg 2+生成溶度积极小的氟化物沉淀，从而抑制了白云石、方解石等含钙镁离子的脉石矿物与捕收剂的作用[6-7]。