陕南地区角闪岩型难选金红石矿选矿试验研究.docx
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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TiO23.35%，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TiO290.56%，回收率为50.24%的金红石精矿，其中含S0.025%、P0.021%、TFe0.56%，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：
A
BeneficiationStudyofanamphibolite-typeRefractoryRutileOreinSouthernShaanxi
LIUMing-bao1,2,YANzan1,2,YINWan-zhong3
（1.ShaanxiKeyLaboratoryofComprehensiveUtilizationofTailingsResources,Shangluo
Shaanxi726000;2.CollegeofChemicalEngineeringandModernMaterial，ShangluoUniversity, ShangluoShaanxi726000;3.CollegeofResourcesandCivilEngineering,NortheastenUniversity,Shenyang110004,China）
Abstract:
Theamphibolite-typerutileoreinSouthernShaanxicontains3.06%TiO2,andthedolomite,chloriteaswellasquartzetalarethemaingangueminerals.Itisverydifficulttobeneficiateduetothefineparticlesizeofvaluablemineralandthecomplexembeddedrelationship.ArutileconcentratewithTiO2gradeof90.56%andrecoveryof50.24%canbeobtainedusingajointbeneficiationprocess,namelydiscardingtailingsbyshaker-roughconcentrateregrinding-flotation-acidwashing-desulfurization flotation,andthecontentsofimpuritiessuchasS,P,TFeare0.025%,0.021%,0.56%,respectively.TheconcentratemeettheGradeⅡstandardsofnaturalrutileconcentrateandthisstudyprovidessometechnicalreferenceforexploitingtherutilesourceinSouthernShaanxi.
Keywords:
rutilebeneficiation;flotation;reagentscombinations
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TiO2储量63万t，矿体成群、成带分布，含TiO2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TiO2分布情况分别如表1和表2所示。
图1金红石矿样XRD图谱
Fig.1XRDpatternofrutileore
表1原矿多元素分析
Table1Multi-elementanalysisofrawmineral
成份
TiO2
SiO2
CaO
MgO
TFe
Al2O3
S
P
其他
含量/%
3.31
34.90
15.12
12.45
13.27
18.32
0.50
0.47
1.66
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
Table2DistributionofparticlesizeandTiO2inrawore
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
Table3Theresultsofgravity-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
100.00
2.2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Na2CO3、NH4F、Pb（NO3）2、苄基胂酸和羟肟酸钠用量分别为2000g/t、400g/t、400g/t、800g/t和500g/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。
图2磨矿细度对金红石选别指标的影响
Fig.2Effectofgrindingfinenessontherutileseparationindexes
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TiO2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TiO2品位为15.42%，作业回收率为84.43%。
2.2.2Na2CO3用量试验
Na2CO3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，Na2CO3用量对精矿指标的影响如图3所示。
图3Na2CO3用量对精矿指标的影响
Fig.3EffectofNa2CO3dosageonseparationindexes
由图3可以看出，随Na2CO3用量增加，精矿品位逐渐上升，回收率相差不大，当Na2CO3用量超过2000g/t时，精矿品位和回收率趋于稳定，本实验中Na2CO3用量定为2000g/t。
2.2.3NH4F用量试验
采用NH4F作为抑制剂的主要原因是F-可与Ca2+、Mg2+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]。
在磨矿细度为-0.037mm占85%，Na2CO3用量为2000g/t，其余条件与磨矿细度试验相同时NH4F用量对精矿指标的影响如图4所示。
图4NH4F用量对精矿指标的影响
Fig.4EffectofNH4Fdosageonseparationindexes
由图4可以看出，精矿品位随NH4F用量增加呈现上升后下降的趋势，而回收率则呈现逐渐下降的趋势。
精矿指标的变化趋势说明NH4F用量过大时对金红石矿物也有一定的抑制作用，可能是当矿浆中NH4F浓度大时F-与金红石表面含钛质点配位，从而阻碍了捕收剂分子在金红石表面的吸附所致。
本实验中NH4F用量选择800g/t，此时精矿品位和作业回收率分别为17.05%和81.08%。
2.2.3硝酸铅用量试验
试验研究及生产实践均表明Pb2+是金红石的良好活化剂，在磨矿细度为-0.037mm占85%，Na2CO3用量为2000g/t，NH4F用量800g/t，其余条件不变时，硝酸铅用量与浮选指标的关系如图5所示。
图5硝酸铅用量与浮选指标的关系
Fig.5EffectofPb（NO3）2dosageonseparationindexes
由图5可以看出，随硝酸铅用量增加精矿品位和回收率变化趋势一致，均呈现出现上升后下降的趋势，表明铅离子对金红石浮选具有良好的活化作用。
但当铅离子用量过大
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