四川某高鉻型鈦磁鐵礦中鈦資源回收工藝試驗研究

陽華玲，劉 銘

（長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012）

我國鈦資源總量9.65億t，居世界之首，占世界探明儲量的38.85%，主要集中在四川、云南、廣東等地，其中攀西是中國最大的鈦資源基地，鈦資源量為8.7億t，而攀枝花紅格礦區高鉻型鈦磁鐵礦是攀西四大礦區中儲量最大的鈦磁鐵礦礦床［1-5］。礦石中除含鐵外，還含有鈦、釩、鉻等多種有價金屬。四川某高鉻型鈦磁鐵礦地處于攀枝花紅格礦區，礦石中同時含有鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，其中鐵品位27.57%、TiO2品位9.36%，Cr2O3含量0.74%，脈石礦物主要有鈦輝石、鈦閃石和蛇紋石等，鈦磁鐵礦和鈦鐵礦分別呈不均勻中粗粒和中細粒嵌布，而鉻主要以類質同像的形式賦存在鈦磁鐵礦晶格中。為了有效開發該礦石中鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，開發磁-浮聯合新工藝，最終實現鈦磁鐵礦及鈦鐵礦高效回收。

1 礦石性質

1.1 原礦化學組成及物相分析

原礦化學組成及礦石中鐵、鈦、鉻等物相分析結果分別見表1至表4，該礦石的堿性系數為0.61。

表1 礦石的主要化學成分 %

表2 礦石中鐵的化學物相分析結果 %

表3 礦石中鈦的化學物相分析結果 %

表4 礦石中鉻的化學物相分析結果 %

由表1至表4可知，礦石中主要有用組分是Fe和TiO2；脈石組分主要是SiO2和MgO，次為CaO和Al2O3。礦石中鐵主要分布于鈦磁鐵礦中（占75.37%），其余分別以鈦鐵礦和含鐵硅酸鹽礦物的形式存在。礦石中TiO2呈鈦鐵礦產出僅占35.26%，而呈類質同像存在于鈦磁鐵礦晶格中的TiO2占比高達55.98%；礦石中Cr2O3主要分布在鈦磁鐵礦中（占91.89%）。

1.2 礦物的組成及其含量

礦石中主要礦物含量見表5，由表5可知，礦石中鐵礦物主要是鈦磁鐵礦，次為磁鐵礦；鈦礦物除鈦鐵礦以外，尚見少量金紅石等；金屬硫化物含量甚微；脈石礦物主要有鈦輝石、鈦閃石和蛇紋石等。

表5 礦石中主要礦物的含量 %

1.3 主要礦物嵌布粒度

礦石中鈦磁鐵礦具不均勻中粗粒嵌布的特點，而鈦鐵礦則屬不均勻中細粒嵌布的范疇。礦石中鉻主要以類質同像的形式賦存在鈦磁鐵礦（包括磁鐵礦）晶格中，分布于鈦磁鐵礦中的Cr2O3占90%左右。

2 選礦試驗結果及討論

2.1 高鉻型鈦磁鐵礦磁選分離試驗

2.1.1 磨礦細度試驗

原礦磨礦后采用一粗一精磁選流程，磨礦細度變化，粗選和精選磁場強度均為100 KA／m，試驗結果見表6，由表6可知，隨著磨礦細度的增加，精礦鐵品位升高，鈦品位降低。所以，磨礦細度取-0.074 mm占76.24%。

表6 磨礦細度試驗結果

2.1.2 磁場強度試驗

原礦磨礦后采用一粗一精磁選流程，磨礦細度-0.074 mm占76.24%，粗選和精選磁場強度變化，試驗結果見表7，由表7可知，隨著磁場強度的增加，精礦鐵品位降低鈦品位先升高后下降，根據原礦中鐵和鈦賦存分步，當磁場強度64 kA／m時，原礦中鈦磁鐵礦已基本上進入磁精礦中，此時，原礦中鈦磁鐵礦與鈦鐵礦得到有效分離。

表7 磁場強度試驗結果

2.1.3 鈦磁鐵礦粗精礦磁浮選柱精選試驗

原礦磨礦后經一粗一精的磁選流程分離出鈦磁鐵礦粗精礦，鈦磁鐵礦粗精礦再磨至細度為-0.074 mm占76.09%后采用長沙礦冶研究院研制的CFC磁浮選柱進行精選提質降雜。十二胺用量為150 g／t，淀粉600 g／t，激磁電流變化，試驗結果見表8，由表8可知，當不加磁場時浮選僅獲得TFe品位56.26%、TiO2品位13.60%、TFe回收率90.71%、TiO2回收率90.32%的精礦。而引入磁場后，精礦TFe和TiO2品位略有降低，但回收率提升。可見，在有抑制劑時，引入磁場有利于尾礦品位的降低。

表8 激磁電流強度試驗結果

2.2 分離尾礦強磁選試驗

原礦經“磨礦-粗選-精選”磁選流程分離出鈦磁鐵礦后，分離尾礦采用一粗一精的強磁選流程回收鈦鐵礦，磁粗選和磁精選的磁場強度相同，分離尾礦強磁選磁場強度試驗結果見表9，由表9可知，隨著磁場強度的增加，粗精礦產率逐漸升高，TiO2品位逐漸下降，TiO2回收率上升。綜合考慮，磁場強度取80 KA／m為宜，此時粗精礦TiO2品位19.76%，TiO2作業回收率64.98%。

表9 分離尾礦強磁選試驗結果

2.3 強磁粗精礦精選試驗

2.3.1 鈦鐵礦捕收劑篩選試驗

強磁精礦經脫硫后以硫酸作調整劑，鹽化水玻璃（HCW）藥劑為抑制劑，分別采用油酸鈉、苯甲羥肟酸、MOH以及SK-1藥劑（該藥劑是含羥基／羧基／羥肟基等基團耦合捕收劑）作捕收劑分別進行粗選試驗［6］，試驗結果見表10，由表10可知，采用SK-1藥劑作鈦鐵礦捕收劑獲得的鈦粗精礦指標最優。

表10 不同捕收劑鈦鐵礦浮選試驗結果%

2.3.2 鈦粗選pH值試驗

采用SK-1藥劑作捕收劑，硫酸作pH值調整劑，當SK-1藥劑用量為1 600 g／t時，不同pH值條件下SK-1捕收劑對微細粒鈦鐵礦分選的影響如圖1所示。

圖1 不同pH值條件下SK-1捕收劑對鈦鐵礦分選的影響

由圖1可知，隨著粗選pH值升高，粗精礦TiO2品位先升高后下顯著降，TiO2回收率先大幅升高后趨于平緩。當粗選pH值為4.5左右時，鈦粗精礦指標最優。此時，鈦粗精礦TiO2品位44%左右，TiO2作業回收率80%以上。

2.3.3 強磁精礦選鈦全流程開路試驗

強磁精礦選鈦開路試驗流程如圖2所示，開路試驗結果見表11，由表11可知，強磁精礦選鈦開路試驗可獲得作業產率19.12%、TiO2品位49.32%、作業回收率48.31%的鈦精礦。

圖2 強磁精礦選鈦開路試驗流程

表11 強磁精礦選鈦開路試驗結果 %

2.4 全流程閉路試驗

原礦采用兩段磨礦磁選-磁浮選流程分離回收鈦磁鐵礦，分離尾礦經一粗一精強磁選流程獲得強磁精礦，強磁精礦經一次浮選脫硫和一粗一掃四精工藝流程回收鈦鐵礦，全流程閉路試驗流程如圖3所示，試驗結果見表12，由表12可知，全流程閉路試驗可獲得產率34.20%、TFe品位55.71%、TiO2品位13.46%、TFe回收率70.54%、TiO2回收率50.87%的鈦磁鐵精礦以及產率4.86%、TiO2品位48.25%、TiO2回收率25.91%的鈦精礦。高鉻型鈦磁鐵礦中鈦磁鐵礦及鈦鐵礦得到有效回收。

圖3 閉路試驗流程

表12 全流程閉路試驗結果 %

3 結 論

1.工藝礦物學研究表明，該礦石屬低磷含硫高鉻的中低品位鈦磁鐵礦礦石，礦石中鐵礦物主要是鈦磁鐵礦，次為磁鐵礦、鈦鐵礦，偶見磁黃鐵礦；脈石礦物主要有鈦輝石、鈦閃石和蛇紋石等。鈦磁鐵礦常呈形態較規則的粒狀以浸染狀的形式嵌布在脈石中，且具不均勻中粗粒嵌布的特點。鈦鐵礦以粒狀為主（約占鈦鐵礦總量的90%），屬不均勻中細粒嵌布的范疇，而鉻主要以類質同像的形式賦存在鈦磁鐵礦（包括磁鐵礦）晶格中，分布于鈦磁鐵礦中的Cr2O3占90%左右。

2.根據該礦石特點，通過詳細試驗研究，研發出“兩段磨礦-磁選-磁浮選”分離回收鈦磁鐵礦和“兩段強磁選-浮選脫硫-鈦粗選-掃選-四次精選”回收鈦鐵礦的磁浮聯合工藝流程，全流程閉路試驗可獲得產率34.20%、TFe品位55.71%、TiO2品位13.46%、TFe回收率70.54%、TiO2回收率50.87%的鈦磁鐵精礦以及產率4.86%、TiO2品位48.25%、TiO2回收率25.91%的鈦精礦，高鉻型鈦磁鐵礦中鈦磁鐵礦及鈦鐵礦得到有效回收。