莫桑比克某海滨砂矿中金红石选矿综合利用研究_张建文

/%
组分 TiO2
TFe
FeO Fe2O3 ZrO2 TREO SiO2 Al2O3 CaO MgO K2O
Na2O
P
S
含量 35.80 30.59 22.56 18.66 7.01 1.45 9.09 0.60 0.97 0.41 0.091 0.15 0.29 0.028
表3
原矿中主要矿物组成及含量
３ 结论
1） 原矿主要矿物为钛铁矿，其次是锆石和赤 铁矿，其他矿物含量虽少但种类较多，包括独居 石、磁铁矿、假象赤铁矿、石英、石榴石等。钛矿 物主要以钛铁矿形式存在，分布率达 90%以上，其 次以金红石形式存在，金红石中 TiO2 含量 1.95%， 分布率为 5.45%，其余分布在硅酸盐中。
/%
矿物 钛铁矿 锆石 金红石 赤铁矿褐铁矿 独居石 磁铁矿假象赤铁矿 石英 角闪石石榴石 榍石 硅线石电气石 云母 其他
含量 64.5 12.2 2.0
9.5
2.0
2.2
2.5
1.5
1.2
1.2
0.2 1.0
表2
原矿中钛的化学物相分析结果
/%
钛相 钛铁矿中 TiO2 钛磁铁矿中 TiO2 金红石中 TiO2 硅酸盐中 TiO2 合计
莫桑比克某海滨砂矿矿床资源储量较大，原矿 含钛品位高，粒度均匀，单体解离度高，但金红石 含量较低，金红石中 TiO2 含量只有 1.95%。本文以 莫桑比克某海滨砂矿富含金红石的电选导体为研究 对象，采用磁选—电选联合流程对金红石进行选矿 综合利用研究。
１ 原矿工艺矿物学研究
原矿化学多元素成分分析见表 1，原矿钛化学 物相分析结果见表 2。由表 1 和表 2 可知，原矿中 主要成分为 TiO2、FeO、Fe2O3、ZrO2 和 SiO2 等。原 矿含 TiO2 35.80%。钛矿物主要以钛铁形式存在， 含 TiO2 32.40%，分布率为 90.50%；其次以金红石 形式存在，含 TiO2 1.95%，分布率为 5.45%；其余 分布在硅酸盐中。金红石可作为综合回收的对象， 具有良好的可分离性。
关键词：海滨砂矿；金红石；工艺矿物学；选矿；磁选；电选
中图分类号：TD982
文献标志码：A
文章编号：1671-9492（2013）S0-0169-04
钛是一种理想的结构材料，在地壳中，钛的储 量仅次于铁、铝、镁，居第四位。由于钛具有熔点 高、密度小、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数 低等优良性能，被广泛应用于航空、航天、舰船等 高科技领域。随着不断向化工、石油、电力、建 筑、日常生活用品等行业推广，钛金属日益被人们 重视，被誉为“现代金属”和“战略金属”，是提 高国防装备水平不可或缺的重要战略物资。目前， 已知的含钛矿物有 80 多种，其中最有工业意义的 是金红石和钛铁矿［１－ ２］。
摘 要：对莫桑比克某海滨砂矿进行工艺矿物学及金红石选矿综合利用研究。经过磁电选矿试验，分别获得金红石精
矿ⅠＴｉＯ２ 品位 ９５．１７％，回收率为 ２．１２％；金红石精矿ⅡＴｉＯ２ 品位 ９０．１１％，回收率为 １．４５％的选矿指标。金红石精矿 ＴｉＯ２ 综
合回收率为 ３．５７％。该研究为同类型海滨砂矿中金红石选矿综合利用提供了技术参考。
原生金红石资源品位低、粒度细小、矿石成分 复杂，因而多采用重选、磁选、浮选及电选的联合 工艺流程，甚至有时还需辅以酸洗或焙烧。金红石 砂矿资源大多为海滨砂矿。海滨砂矿多采用重选、 电选和磁选工艺，有时也采用浮选工艺。国外的金 红石选矿工艺研究多集中在连续电选、高梯度磁 选、磁流体选矿等方面 。 ［６－７］
TiO2
ZrO2
2.12
0.05
1.45
0.15
0.03
0.75
3.60
0.95
导体
非导体
图 2 鼓筒电选试验流程
由表 6 试验结果可知，弧板电选抛除产率为 0.17%，含 TiO2、ZrO2 分别为 6.35%和 32.01%，回
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有色金属（选矿部分）
２０１３ 年增刊
收率分别为 0.03%和 0.75%的非导体。经过筛板电 选，分别获得金红石精矿Ⅰ产率 0.78%，含 TiO2 95.17%，回收率为 2.12%，精矿Ⅰ中含 ZrO2 0.48%， 金红石精矿Ⅰ达到一级品要求；金红石精矿Ⅱ产率 0.57%，含 TiO2 90.11%，回收率为1.45%，精矿Ⅱ 中含 ZrO2 1.78%，金红石精矿Ⅱ达到三级品要求。 金红石精矿 TiO2 综合回收率为 3.57%。
回收率
TiO2
ZrO2
3.60
0.95
0.03
0.57
3.63
1.52
磁性物
非磁性 （金红石）
图 1 强磁选试验流程
表4
产品 磁性物 非磁性金红石
给矿
捕强磁选试验结果
/%
产率
0.22 1.68 1.90
品位
TiO2
ZrO2
25.27
2.79
76.71
6.38
70.82
5.97
回收率

ZrO2
0.15
含量 32.40
0.05
1.95
1.40 35.80
分布率 90.50
0.14
5.45
3.91 100.0
含硅和铁，部分金红石含铌、铬、钙、铝等杂质。 本砂矿中金红石颜色变化较大，呈暗红、褐红—黑 色，一般随含铁量增加颜色变深，金属光泽—半金 属光泽。金红石密度 4.2~4.4 g/cm3，莫氏硬度6.0~ 6.5。具极弱电磁性，在 1 600~2 000 mT 场强下进 入磁性产品，具导电性，在电选过程进入导体产 品。原砂中金红石呈长柱状或圆棒状，大多数为单 体颗粒 （图 1），个别金红石与独居石、锆石连生 （图 2、3）。
原矿为黑色掺杂部分不同浅色颗粒的砂样，粒 度较均匀，一般为 0.04～0.20 mm，少量粗粒者粒 度可达 0.30 mm 以上。经镜下鉴定，X 射线衍射分 析和扫描电镜分析综合研究表明，原矿主要矿物为 钛铁矿，其次是锆石和赤铁矿，其他矿物含量虽少 但种类较多，包括独居石、磁铁矿、假象赤铁矿、 石英、石榴石、角闪石、电气石、硅线石、云母 等。原矿主要矿物组分及含量见表 3。
金红石
图 1 体视显微镜放大 40 倍样品中金红石颗粒
金红石 独居石
５０μｍ
图 2 扫描电镜放大 1 000 倍 金红石半包含微细粒独居石
金红石
锆石
５０μｍ
图 3 扫描电镜放大 1 600 倍 微细粒金红石半包含于锆石中
海滨砂矿的典型特点是矿物种类多，单体解离 度高，颗粒均匀且含泥少，不需要破碎筛分工序。 莫桑比克某海滨砂矿中主要回收的有用矿物为钛铁 矿、独居石、金红石和锆石等。脉石矿物以石英居 多。根据莫桑比克某海滨砂矿原矿性质，确定选矿 原 则 流 程 为 湿 式 弱 、 中 磁 选 —螺 旋 溜 槽—摇 床 重 选—干燥—干式中磁选—鼓筒电选—干式强磁选— 筛板电选—弧板电选。
金红石粗精矿中含有部分中等磁性钛铁矿，还 含有微量弱磁性的独居石、假象赤铁矿、石榴石等 矿物。首先对金红石粗精矿进行强磁选试验，除去 磁性矿物。试验选用长沙矿冶研究院自主研发的 GTGMΦ400 永磁强磁选机，磁场场强 0.8 T，辊筒
２０１３ 年增刊
张建文等：莫桑比克某海滨砂矿中金红石选矿综合利用研究
金红石粗精矿
弧板 电选
筛板 电选
非导体
金红石Ⅰ
金红石Ⅱ
图 3 弧板筛板电选试验流程
表6
产品
金红石Ⅰ 金红石Ⅱ
非导体 给矿
弧板筛板电选试验结果
/%
产率
0.78 0.57 0.17 1.52
品位 TiO2 95.17 90.11 6.35 83.34
ZrO2 0.48 1.78 32.01 4.49
回收率
２０１３ 年增刊
有色金属（选矿部分）
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d o i：1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 6 7 1-9 4 9 2.2 0 1 3.z 1.0 4 2
莫桑比克某海滨砂矿中金红石选矿综合利用研究
张建文，梁 汉，张 华，刘 洋，马崇振，钟文利
（长沙矿冶研究院有限责任公司，长沙 410012）
0.09
3.63
1.52
3.78
1.61
由表 4 可知： 1） 经过强磁选试验，可除去产率 0.22%，含 TiO2、ZrO2 分别为 25.27%和 2.79%的磁性矿物，该 磁性矿物主要为钛铁矿，其次为微量的弱磁性独居 石、假象赤铁矿、石榴石等矿物。 2） 强磁选获得非磁性金红 石粗精矿产 率为 1.68%，TiO2 品位由 70.82%提高到 76.71% ， TiO2 回收率为 3.63%，金红石中含 ZrO2 6.38%。金红石 粗精矿品位只提高到 76.71%，还含有较多的锆英 石矿物，由于锆英石与金红石都为非磁性矿物，但 是二者存在电性差异，金红石为半导体矿物，锆英 石为非导体矿物，通过后续的电选作业，除去锆矿 物杂质，进一步提高金红石精矿品位。强磁选后的 金红石粗精矿进入后续鼓筒电选作业。 2.3 鼓筒电选试验 鼓筒电选试验采用长沙矿冶研究院独立开发的 具有自主知识产权的 YD3140-11 型高压鼓筒电选 机，分选电压 0～60 kV 范围内可调，圆筒转速 30～ 300 r/min 可调。影响鼓筒电选的因素主要有分选 电压、圆筒转速、分矿板位置、物料加温温度等， 鼓筒电选试验中根据金红石矿石特点进行影响因素 优化，鼓筒电选试验流程见图 2，试验结果见表 5。
金红石［３－５］ 是含钛的主要矿物之一，四方晶 系，集合体呈粒状或致密块状，暗红、褐红、黄色 或橘黄色，富铁者呈黑色，条痕黄色至浅褐色。金 红 石 TiO2 理 论 含 钛 量 60% ， 有 时 会 含 Fe、 Nb、 Ta、Cr、Sn 等杂质。金红石是冶炼金属钛、制造 钛白粉以及电焊条焊药的主要原料。我国钛资源非 常丰富，但 98%是钛铁矿型资源，金红石资源含钛 量仅占钛资源总量的 2%，因此在我国天然金红石 资源非常宝贵。我国天然金红石资源绝大部分为低 品位的原生矿石，其储量占全国金红石资源总量的 86%，而金红石砂矿仅占 14%。