河南某难选低品位微细粒金红石选矿试验研究

第26卷第3期2018年6月Vol.26No.3Jun.，2018 Gold Science andTechnology河南某难选低品位微细粒金红石选矿试验研究石贵明1，2，周意超1，李明1*1.玉溪师范学院化学生物与环境学院，云南玉溪653100；2.江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州341000摘要：对河南省某低品位难选细粒金红石与钛铁矿进行了矿物学及分选试验研究。

矿石中金红石与钛铁矿均有回收利用价值，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，钛铁矿连生体呈细小的粒状被角闪石、黑云母和石英包裹。

目的矿物金红石嵌布粒度较细，属细粒、微细粒不均匀嵌布，粒度区间跨度较大，一般为0.037~0.074mm。

在原矿TiO2含量为2.10%，Fe2O3含量为9.69%的情况下，经重选—磁选—酸洗—浮选的原则流程可得到金红石精矿品位为88.25%、回收率为97.80%，钛铁矿精矿品位为11.76%、回收率为89.57%的较好指标。

其中重选为一粗一精，强磁选扫二、扫三中矿合并再重选的流程；磁选为一粗四扫，扫一、扫四中矿与粗选精矿合并成磁选精矿进行酸洗；浮选为一粗两精两扫流程。

研究结果对难选低品位微细粒金红石矿的综合利用具有一定的指导意义。

关键词：微细粒金红石；酸洗；强磁选；妥尔油；风化壳型；异极性煤油；低品位矿石；选矿中图分类号：TD923.1文献标志码：A文章编号：1005-2518（2018）03-0334-08DOI：10.11872/j.issn.1005-2518.2018.03.334引用格式：SHI Guiming，ZHOU Yichao，LI Ming.Beneficiation Experiment of a Refractory and Low Grade Fine Grain Rutile Ore in Henan Province［J］.Gold Science and Technology，2018，26（3）：334-341.石贵明，周意超，李明.河南某难选低品位微细粒金红石选矿试验研究［J］.黄金科学技术，2018，26（3）：334-341.钛元素在地球的储量非常丰富，钛矿石主要有金红石矿和钛铁矿2种［1］。

钛铁矿的选别技术较为成熟，而金红石矿的选别技术还有待完善。

随着经济的发展，社会对钛金属的需求越来越多，同时钛铁矿资源量的减少，促使研究人员对金红石的综合利用越来越重视［2-3］。

肖军辉等［4］针对云南某地风化严重的细粒钛铁矿及伴生金红石进行了选矿试验研究，采用弱磁选—强磁选—还原焙烧—弱磁选—浮选—重选—酸浸的工艺流程，获得了铁精矿品位61.08％，回收率6.23％；钛铁精矿TiO2品位49.69％，回收率87.33％；金红石精矿TiO2品位86.57％，回收率11.77％。

王军等［5］研究了金红石在油酸钠为捕收剂体系下的浮选行为，结果显示油酸钠在金红石表面主要发生化学吸附，同时也可能存在物理吸附。

Nduwa-Mushidi等［6］采用辛基异羟肟酸对金红石、磷灰石和独居石等进行了表面化学和浮选行为研究，金红石等电点为6.3，辛基异羟肟酸对独居石和脉石矿物都有吸附性，必须添加合适的抑制剂才能较好地分离。

王允火［7］对某铜钼尾矿中金红石含量为0.31%，采用二粗一扫四精、扫选精矿与精选一尾矿合并精选后返回、其他中矿顺序返回的流程进行了试验，结果获得TiO2品位为64.58%，回收率为77.26%的金红石精矿，较好地实现了金红石的回收。

宋翔宇等［8］首先利用偏心式大直径的旋转螺旋溜槽、离子波式摇床和立环式高梯度强磁选机对金红石进行富集选别，然后利用筛收稿日期：2017-09-09；修订日期：2018-03-14基金项目：江西省重点研发计划“磨矿条件定向调控强化白钨矿与共生含钙脉石高效分离技术开发”（编号：20171BBG70045）和江西省教育厅课题“矽卡岩钨矿泥化行为规律及选择性磨矿调控机理研究”（编号：GJJ150651）联合资助作者简介：石贵明（1982-），男，安徽安庆人，博士，副教授，从事固废处理、矿物分选与碎磨研究工作。

sgm_008@*通信作者：李明（1969-），男，云南石屏人，教授，从事化学选别金属研究工作。

liming@334石贵明等：河南某难选低品位微细粒金红石选矿试验研究选、脱硅菌株YJ-6进行浸出脱硅提纯，最终获得金红石TiO2品位为91.80%，回收率为92.61%的较好指标。

Miller［9］和高利坤等［10］对油酸钠在金红石表面的吸附原理进行了研究，认为其表面存在吸附特性推测是由化学作用或氢键作用引起的。

Zhou［11］和Mehdil等［12］利用微探针分析钛铁矿，结果表明不同含量的镁、锰、钒在钛铁矿晶体结构中被取代，通过SEM、微探针分析和X射线衍射研究，发现在研究样品钛铁矿内部有不同数量的赤铁矿外膜，可为金红石和钛铁矿的选别提供理论依据。

Zhou等［13］研究了HA对天然钛铁矿、赤铁矿和石英表面的吸附作用，发现初始HA浓度对钛铁矿和赤铁矿表面的吸附有积极作用，但即使初始HA浓度非常高，HA也难以吸附石英颗粒。

岳铁兵等［14］采用擦洗磨矿—重选抛尾—精矿浮选—浮选精矿磁选和化工提纯的工艺，获得了金红石精矿产率1.50%，TiO2品位90.80%，金红石回收率62.13%的试验指标。

王雅静等［15］采用浮选抛尾工艺对某难选微细粒且品位较低的金红石矿进行了预选作业，可一次性抛尾72.27%，抛尾后的粗精矿再经过重选、再磨酸浸和浮选的工艺流程，获得了TiO2品位为90.28%、回收率为47.37%的金红石精矿。

王勇海［16］针对我国江苏东海榴辉岩型金红石矿，以工艺矿物学研究为基础，利用各矿物在不同pH值的矿浆环境下可浮性差异及物理性质差异，实现了金红石、石榴石与绿辉石的分离及综合利用。

尽管国内外研究人员从工艺流程设计（如弱磁选—强磁选—还原焙烧—弱磁选—浮选—重选—酸浸工艺）、捕收剂作用机理（如油酸钠在金红石表面的吸附作用、辛基异羟肟酸对金红石的表面化学和浮选行为、HA对金红石的表面吸附作用）和重选磁选选别设备（如偏心式大直径的旋转螺旋溜槽、离子波式摇床和立环式高梯度强磁选机）对金红石回收进行了研究［17-20］，均取得了不错的效果，但所采用样品为纯矿物或品位还不够低的原矿，同时采用的选别设备较为先进，普及度不够。

针对河南某难选低品位微细粒金红石矿进行了系统选矿试验，以低品位微细粒金红石伴生少量钛铁矿原矿为研究对象，综合运用了重选、磁选、电选和浮选等多种分选方法，采用刻槽溜槽和螺旋溜槽等多种常见选矿设备，综合回收了原矿中有价值矿物，如金红石和钛铁矿，研究结果可对此类型金红石原矿的综合利用提供一定的指导。

1矿石性质1.1矿石化学性质原矿主要矿物组成见表1，主要化学组分如表2和表3所示。

从表1~3可以看出，除金红石有选矿回收利用价值之外，钛铁矿也具有一定的价值，而其他脉石矿物（如黏土矿物、云母、角闪石、绿泥石和石英等）均无太多价值，但可作为尾渣进行综合利用，用于建筑材料、水泥和陶瓷等。

表1原矿的矿物组成Table1Composition of mineral in raw ore（%）矿物名称金红石钛铁矿磁铁矿榍石角闪石石英w（B）2.40.60.110.8218.725.68矿物名称云母绿帘石绿泥石褐、赤、磁铁矿黏土矿物w（B）16.578.8110.18.95.54表2原矿试验样主要化学组分Table2Main chemical components of raw oresample（%）化学组分TiO2CaOMgO吸附水w（B）2.574.526.555.04表3原矿多项分析结果Table3Multiple analysis results of raw ore（%）项目Fe2O3TiO2CaOMgOSiO2Na2Ow（B）9.692.104.627.2749.151.20项目K2OAl2O3MnOV2O5Cr2O3NiOw（B）1.9813.410.120.0370.1070.0272018年6月第26卷·第3期335Vol.26No.3Jun.，20183361.2金红石嵌布特点矿石中金红石矿物呈半自形、他形柱状，，大多沿脉石矿物片理方向分布排列并以集合体的形式存在，钛铁矿石连生体被角闪石、黑云母和石英包裹，以细粒状态存在。

金红石粒度属细粒、微细粒不均匀嵌布，粒度区间跨度较大，一般介于0.037~0.074mm 之间。

当磨矿细度为-0.074+0.037mm 时，解离度仅为65.16%，只有在-0.019+0.010mm 粒级时，解离度可达89.34%，要充分回收金红石，磨矿细度必须达到0.01mm 左右，金红石才能充分解离，得到高品位的金红石精矿。

金红石单体解离度测定结果见表4。

1.3矿石中主要矿物物性参数矿石中主要矿物物性参数见表5。

由表5可知：金属矿物与脉石矿物的密度相差较大，可采用重选方法抛除大量脉石，使有用金属矿物得到富集；金红石、钛铁矿等金属矿物与脉石矿物的比磁化系数相差较大，可通过磁选方法抛除磁性矿物。

2试验部分2.1磨矿细度和刻槽摇床重选试验采用XMCQ φ球磨机（容积5.1L ，转速118r/min ）和刻槽摇床串联，对矿石磨矿细度与重选之间的关系作了试验研究，刻槽摇床重选试验选取条件：冲程9mm 、冲次280次/min 、摇床坡度0.8°、给矿量14.80kg/h 、给水量34.57L/min 。

不同磨矿细度的刻槽摇床重选试验结果见图1。

从图1可见：磨矿细度-0.074mm 占70.8%～80.5%时指标较好；磨矿细度为-0.074mm 占70.8%时，金红石TiO 2回收率达到最高，为73.74%；磨矿细度为-0.074mm 占80.5%时，金红石TiO 2品位达到最高，为9.02%。

根据上述试验结果，确定原矿的磨矿细度为-0.074mm 占70%～80%，重选精矿金红石TiO 2品位控制范围为（10±0.5）%，此时钛的回收率较好。

2.2螺旋溜槽重选试验由于矿石中目的矿物品位比较低，采用刻槽摇床作重选处理量太小，因此采用φ900五螺旋的螺旋溜槽作为重选粗选段。

试验条件如下：磨矿细度-0.074mm 占70.8%，矿浆浓度23.3%，床层给水量1620L/h ，磨矿机溢流口补加水量144L/h 。

试验流程见图2，试验结果见表6。

由表6可知，虽然螺旋溜槽重选目的矿物的富集比低，但作为初选设备，可大大提高矿石的处理量，一次性抛掉低品位的中矿（金红石TiO 2为0.32%）和尾矿（金红石TiO 2为0.37%），废石产率合表4金红石单体解离度测定结果Table 4Determination results of dissociation degree ofrutile monomer粒度/mm -0.45+0.28-0.28+0.18-0.18+0.1-0.1+0.074解离度/%1.33.1215.0328.76粒度/mm -0.074+0.037-0.037+0.019-0.019+0.010-0.01解离度/%65.1679.1589.34>94表5主要矿物物性参数Table 5Main mineral property parameters矿物金红石钛铁矿榍石赤铁矿褐铁矿角闪石绿帘石绿泥石石英云母绢云母密度/（g·cm -3）4.204.713.195.134.112.912.632.842.662.752.78比磁化系数/10-6（cm 3·g -1）14.51266.4849.11176.03165.1224.6814.2959.890.2152.682.92导电性良导性导体非导体导体导体非导体非导体非导体非导体非导体非导体图1磨矿细度与金红石指标关系Fig.1Relationship of grinding fineness and rutile index2018年6月第26卷·第3期337石贵明等：河南某难选低品位微细粒金红石选矿试验研究计为53.42%，较大幅度地降低了重选设备投资和生产成本。