国外某滨海砂矿锆钛高效回收选矿试验研究_张益玮.pdf

有色金属（选矿部分）年第期 ：收稿日期：作者简介：张益玮（），男，硕士，云南景谷县人，工程师，主要从事境外矿权管理与开发可行性研究工作。国外某滨海砂矿锆钛高效回收选矿试验研究张益玮（江苏省有色金属华东地质勘查局，南京 ）摘要：国外某海滨砂矿中 、含量分别为 和 ，其中钛主要以钛铁矿、金红石等工业可利用矿物形式存在，锆主要以锆英石形式存在，嵌布粒度范围主要集中在 ，属于物理选矿适宜回收的粒度范围，是典型的锆钛共生砂矿。针对该矿，进行了工艺矿物学和选矿小型试验研究，采用“锆钛矿物重选预富集钛铁矿与非磁性锆钛矿物磁选分离锆钛矿物重选再富集金红石与锆英石干式磁电选分离”的全工艺流程，分别获得了钛品位大于 的钛铁矿精矿、钛品位大于 的含铁金红石精矿、钛品位大于 的金红石精矿以及锆品位大于 的锆英石精矿，钛锆回收率分别达到了 和，实现了该矿床中钛锆资源的高效利用，可为同类矿山的开发利用提供借鉴。关键词：钛铁；锆英石；钛锆分离；滨海砂矿；电选中图分类号：；文献标志码：文章编号：（）（，）：，“”，：；锆是重要的稀有金属，钛是重要的有色金属，两者广泛应用于航天、航空、海洋工程、建材、化工、医疗等行业。锆资源在世界范围内主要分布在澳洲、非洲和南美洲，工业可利用矿物包括锆英石和斜锆矿两种，是重要的稀有金属资源。钛资源在世界范围内主要分布在美洲和非洲地区，工业可利用矿物主要包括钛铁矿和金红石两大类，是地壳中含量最丰富的元素之一，但由于提取难度大，所以也一直被看作是难冶炼的稀有金属。在众多矿床类型中，滨海砂矿是最典型的锆钛共 年第期张益玮：国外某滨海砂矿锆钛高效回收选矿试验研究生矿产资源。世界锆资源储量的 以上均来自于滨海砂矿，并且锆矿物主要与钛铁矿、金红石等钛矿物紧密共生。对于锆矿物和钛矿物，两者在磁性、可浮性、导电性方面虽有差异，但上述物理性质上的差异性受嵌布粒度、赋存状态等成矿客观因素影响很大，过往研究也主要集中在冶炼、浸出等化学方法方面，能否采用成本更为低廉的物理选矿方法实现二者的高效分离一直是制约滨海砂矿高效开发利用的技术瓶颈。针对上述难题，本文以国外某滨海砂矿为研究对象，通过工艺矿物学研究和选矿小型试验研究，采用包括重选、磁选和电选相结合的方式，最终实现了锆钛的高效分离，为相关矿产资源的开发提供了借鉴和思路。矿石性质 矿石主要化学成分分析对矿石进行了主要化学成分分析，分析结果见表。由表可知，矿石中 、含量分别为 和 ，已经达到了国内钛锆矿床的工业开发标准，是典型的锆钛共生矿床。表矿石主要化学成分分析结果 组分 含量 组分 含量 矿石主要矿物组成及相对含量为了进一步查明矿物类型，对矿石进行了主要矿物组成测定，测定结果见表。由表可知，钛主要以钛铁矿、金红石、铁金红石三种矿物类型形式存在，锆主要以锆英石形式存在，脉石矿物主要为石英等含硅矿物。表矿石主要矿物组成及相对含量 矿物名称含量矿物名称含量钛铁矿 蓝晶石 金红石 白云母 铁金红石 粘土 锆英石 绿泥石 石英 黑云母 绿帘石 斜长石 正长石 钠长石 十字石 角闪石 磁铁矿 矿石主要金属矿物粒度组成为了进一步查明钛锆矿物的嵌布特征，对四种主要金属矿物进行了粒度测定，测定结果见表。由表可知，金属矿物嵌布粒度普遍小于 ，嵌布粒度范围较窄，主要集中在 ，属于物理选矿适宜回收的粒度范围。此外，采用显微镜下及扫描电镜下观察和检测发现，大部分钛锆矿物均已完全解离，因此本矿砂不必磨矿就可进行分选。表矿石主要金属矿物粒度组成 粒级钛铁矿锆石金红石铁金红石 合计 有色金属（选矿部分）年第期选矿试验 技术思路根据工艺矿物学研究结果，该矿石是典型的钛锆共生矿，钛锆等有价矿物主要以工业可利用的矿物形式存在，嵌布粒度也属于选矿易回收的粒度范围。基于此，初步拟定了“锆钛矿物的重选预富集钛铁矿与非磁性锆钛矿物的磁选分离锆钛矿物的重选再富集金红石与锆英石的干式磁电选分离”的技术思路。锆钛矿物的重选预富集矿石中主要矿物的比重测定结果见表。根据重选可选性准则公式计算可知，重选难易度为 ，属重选易回收矿石，可以考虑采用重选实现钛锆等有价矿物与石英等脉石矿物的高效分离。表主要矿物的比重测定结果 矿物名称钛铁矿金红石铁金红石锆英石石英含量 密度（）在重选设备选择方面，由于钛矿物和锆矿物密度较为接近，因此无法通过重选实现二者的分离，重选环节更应注重较大的处理量和较短的流程，综合考虑，最终采用螺旋溜槽做为钛锆矿物的重选预富集设备。基于此，重选试验选择广州有色金属 研 究 院 研 发 的 型 螺 旋 溜 槽，采用一粗一扫的流程结构，试验流程见图，试验结果见表。由表 可知，钛 锆 在螺 旋 粗精矿 中 的回收率分别达到了 和，重选富集效果较好，两者富集比达到倍以上，表明重选可以实现钛锆矿物与脉石矿物的分离，实现了钛锆矿物的预先富集。图锆钛矿物重选预先富集试验流程 表锆钛矿物重选预先富集试验结果 产品名称产率品位回收率 粗选精矿 扫选精矿 粗精矿 尾矿 原矿 钛铁矿与非磁性锆钛矿物的磁选分离对于重选富集后的粗精矿，钛矿物主要为钛铁矿、金红石和铁金红石，锆矿物主要为锆英石，同时含有少量磁铁矿等铁矿物，其中磁铁矿、钛铁矿和铁金红石均具有磁性，而金红石和锆英石不具有磁性，针对这一物理性质差异，可以考虑采用磁选实现钛铁矿等磁性矿物与金红石、锆英石等非磁性矿物的分离。在磁选流程方面，考虑到磁铁矿的脱除和钛铁矿的回收，最终确定了“弱磁选脱铁强磁选选钛”的流程结构，分别确定弱磁选磁场强度为、强磁选粗选磁场强度为 、强磁选精选磁场强度为 ，试验流程见图，试验结果见表。由表可知，采用磁选可以获得钛品位大于 的合格钛精矿产品，表明磁选可以实现钛铁矿与非磁性锆钛矿物的分离，实现了钛铁矿精矿的综合利用。年第期张益玮：国外某滨海砂矿锆钛高效回收选矿试验研究图弱磁性钛矿物与非磁性锆钛矿物的磁选分离试验流程 表弱磁性钛矿物与非磁性锆钛矿物的磁选分离试验结果 产品名称作业产率品位作业回收率 强磁性矿物 钛铁矿精矿 非磁性矿物 给矿 锆钛矿物的重选再富集对非磁性矿物进行了矿物组成测定，发现非磁性矿物中仍存在少量石英等脉石矿物，这是由重选预富集作业的螺旋溜槽分选精度不足导致的，基于此，为了探索进一步富集锆钛矿物的可能性，减少后续给入电选分离作业的物料量，采用重选分选精度更高的摇床进行了锆钛矿物的重选再富集试验，试验结果见表。由表可知，可以获得锆品位大于、钛品位大于 的摇床粗精矿，实现了锆钛矿物的重选再富集。表锆钛矿物的重选再富集试验结果 产品名称作业产率品位作业回收率 摇床粗精矿 摇床中矿 摇床尾矿 给矿 金红石与锆英石干式磁电选分离对于富集后的摇床粗精矿，主要矿物为金红石和锆英石，其中金红石又可分为含铁的金红石和不含铁的金红石，如何实现含铁金红石、金红石、锆英石三者的相互分离是关键。相较于金红石和锆英石，含铁金红石具有一定程度的弱磁性，可以考虑采用强磁选回收。对于金红石和锆英石的分离，考虑到金红石一般具有弱电性，而锆英石不具有电性，可以采用电选实现金红石和锆英石的分离。由于电选需要在干式环境下进行，因此最终确定了“干式磁选回收 含铁金红石电选分 离金红石和锆英石”的试验流程，见图，试验结果见表。由表可知，分别获得了钛品位大于 的含铁金红石精矿、钛品位大于 的金红石精矿和锆品位大于 的锆英石精矿，实现了锆钛的高效分离。有色金属（选矿部分）年第期图金红石与锆英石干式磁电选分离试验流程 表金红石与锆英石干式磁电选分离试验结果 产品名称作业产率品位作业回收率 含铁金红石精矿 金红石精矿 电选中矿 锆英石精矿 给矿 综合试验指标最终确定的选矿工艺流程见图，综合试验指标见表。由表可知，采用“锆钛矿物的重选预富集钛铁矿与非磁性锆钛矿物的磁选分离锆钛矿物的重选再富集金红石与锆英石的干式磁电选分离”的全工艺试验流程，可以获得合格品位的钛铁矿精矿、含铁金红石精矿、金红石精矿和锆英石精矿，钛锆总回收率分别达到了 和，实现了锆钛矿物的高效综合利用。表综合试验指标 产品名称产率品位回收率 钛铁矿精矿 含铁金红石精矿 金红石精矿 锆英石精矿 强磁性矿物 摇床中矿 电选中矿 螺旋尾矿 摇床尾矿 原矿 年第期张益玮：国外某滨海砂矿锆钛高效回收选矿试验研究图选矿全工艺试验流程 结论）国外某海滨砂矿中 含量和 含量分别达到了 和 ，其中钛主要以钛铁矿、金红石等工业可利用矿物形式存在，锆主要以锆英石形式存在，嵌布粒度范围主要集中在 ，属于物理选矿适宜回收的粒度范围，是典型的锆钛共生砂矿。）选矿试验采用层层富集、步步推进的策略，首先根据锆钛矿物密度明显大于石英等脉石矿物的特点，采用螺旋溜槽做预选设备，实现了锆钛矿物的高效预富集；然后根据钛铁矿磁性明显强于金红石和锆英石的特点，采用弱磁强磁组合的工艺流程，实现了钛铁矿与非磁性矿物的磁选分离，获得了合格的钛铁矿精矿产品；）为了进一步实现金红石和锆英石的高效分离，采用摇床对金红石和锆英石进行了再富集，大大降低了进入后续电选的物料量，可有效降低选矿生产成本；针对富集后的摇床粗精矿，采用干式磁选电选组合的工艺流程，实现了金红石和锆英石的分离，分别获得了含铁金红石精矿、金红石精矿和锆英石精矿，实现了锆钛资源的高效综合利用。参考文献钟兴伦 螺旋溜槽在锆钛砂矿选矿中的应用 有色金属（选矿部分），（）：（），（）：程仁举，李成秀，刘星，等 某低品位钛铁矿选矿试验研究 有色金属（选矿部分），（）：，（），（）：（下转第 页）有色金属（选矿部分）年第期 ，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：张苗壹，田鹏，魏来，等溴化乙基甲基咪唑的合成与表征沈阳 师 范 大学学 报（自 然 科 学 版），（）：，（），（）：李长多，张学俊，二烷基咪唑类离子液体的合成研究化工中间体，（）：，（）：，（）：，（）：行鹏飞 核磁共振技术研究咪唑类离子液体与分子溶剂的相互作用 新乡：河南师范大学，：，杨春锦，熊 云单 质 铜 和 银 在 乙 腈 介 质 中 的 溶 解 行为云 南 大 学 学 报（自 然 科 学 版），（）：，（），（）：，（），（）：（本文编辑刘水红）（上接第 页）胡渝杰，叶国华，唐悦，等 云南某钛铁矿选矿试验研究 钢铁钒钛，（）：，（）：侯军发，张婷婷 高梯度湿式磁选机在锆钛选矿生产中的应用建材世界，（）：，（）：张成强，张红新，李洪潮，等 非洲某钽铌砂矿矿石性质及预选工艺研究 金属矿山，（）：，（）：张建文，梁汉，张华，等 莫桑比克某海滨砂矿中金红石选矿综合利用研究 有色金属（选矿部分），（增刊）：，（），（）：（本文编辑刘水红）