马拉维砂矿工艺矿物学研究报告.docx

1、马拉维砂矿工艺矿物学研究报告马拉维砂矿工艺矿物学研究报告广州有色金属研究院广东省工业研究院2011年10月1、前言受海南国际资源（集团）股份有限公司的委托，广州有色金属研究对马拉维海滨砂矿进行工艺矿物学研究，根据合同要求，查明原砂化学组成和矿物组成，有价矿物粒度组成，有价矿物的物理化学性质等，为选矿试验提供矿物性质资料。经两个多月的工作，按合同要求完成工艺矿物学研究工作。工艺矿物学研究表明，本矿砂中有价矿物主要为钛铁矿和锆石，可综合回收金红石、钛磁铁矿等。本砂矿自然粒度范围较窄，主要粒度范围在0.10.5mm，钛主要富集在0.32mm以下粒级，锆主要富集在0.2 mm以下粒级。矿砂具有粒度大小

2、均匀，粒度范围较窄的特点。钛铁矿中含磁铁矿片晶或连生体，平均含钛量偏低。钛铁矿：赤铁矿之比约为6：1，赤铁矿与钛铁矿采用物理选矿方法难以有效分离，需采用还原焙烧磁选的方法分离磁铁矿，才能获得合格钛铁精矿。现将详细的研究结果表述如下：2、原砂物质组成21原砂多元素化学分析表1原砂多元素化学分析结果元素TiO2FeZr(Hf)O2REOCaOMgO含量%2.103.910.100.050.350.099元素PAl2O3SiO2K2ONa2O含量%0.02111.1675.290.862.1622原砂矿物组成和含量采用MLA自动矿物定量测定原砂各矿物含量，测定结果如表2。测定结果表明，该海滨砂矿中有

3、用矿物主要为钛铁矿和锆石，少量钛磁铁矿、白钛矿、赤铁矿和极少量金红石，偶见独居石、磷钇矿。脉石矿物主要为石英、长石、角闪石，少量石榴石、角闪石、磷灰石等。表2原砂矿物含量测定结果矿物含量wt%矿物含量wt%钛铁矿3.461角闪石7.182金红石0.048辉石0.320白钛石0.116石榴石0.359钛磁铁矿0.440绿帘石0.111赤铁矿0.550绿泥石0.029锆石0.139蓝晶石0.070榍石0.076粘土0.581铬铁矿0.001磷灰石0.104尖晶石0.008磁黄铁矿0.014石英48.031硬锰矿0.002斜长石33.654其它0.008正长石4.309合计100.000白云母0.0

4、56黑云母0.3313、原砂粒度组成和金属分布表3 原砂粒度组成和钛、锆分布粒级mm产率%负累产率%品位%回收率%ZrO2TiO2ZrO2TiO2-0.63+0.51.10100.000.0140.140.160.08-0.5+0.47.3098.900.0090.160.690.58-0.4+0.3220.0391.600.0160.223.352.19-0.32+0.237.6271.570.0240.969.4317.97-0.2+0.131.5533.950.174.5655.9771.57-0.1+0.0740.622.401.018.696.492.66-0.074+0.041.2

5、01.781.667.6320.844.57-0.040.580.580.511.333.080.38合计100.000.000.0962.01100.00100.00原砂筛分结果反映了原矿的自然粒度分布（见表3），从表3可看出，本砂矿自然粒度范围较窄，主要粒度范围在0.10.5mm，钛主要富集在0.10.32mm粒级，锆的粒度不如钛铁矿均匀，主要富集在0.040.2mm粒级。4、主要矿物粒度测定从原砂中测定各有价矿物的粒度分布，测定结果如表4。从测定结果来看，各有价矿物粒度大小较均匀，粒度分布在0.040.32mm，为重选的适宜粒级，其中以金红石、锆石的粒度范围较集中，相对而言，钛铁矿、白钛

6、石的粒度粗细不均匀程度略高，磁铁矿类似钛铁矿，但粗粒级略比钛铁矿少。 表4原砂中主要矿物粒度分布粒级mm粒度分布%钛铁矿锆石金红石白钛石磁铁矿-0.64+0.323.363.93-0.32+0.1624.122.2813.7918.2619.20-0.16+0.07456.0170.3573.7334.5157.57-0.074+0.0414.3518.656.5624.0020.39-0.04+0.0201.713.544.5013.882.23-0.020+0.0100.330.960.676.930.44-0.0100.120.280.752.420.17合计100.00100.0010

7、0.00100.00100.005、主要矿物的选矿工艺特性51钛铁矿FeTiO3钛铁矿呈板状晶，铁黑色，磨圆度较高，呈圆粒状，次圆状，粒度较均匀（参见照片1）。密度4.72克/厘米3。莫氏硬度56。具电磁性，大部分在240450毫特斯拉场强下进入磁性产品，并具导电性，电选进入导体产品。钛铁矿化学成分主要为铁和钛，理论化学成分：TiO2 52.66% ，FeO47.34%。采用能谱随机测定钛铁矿颗粒的化学组成，测定结果见表5。从测定结果可见：钛铁矿化学成分变化较大，最低含TiO244%，最高含TiO2可达60%，部分钛铁矿因含磁铁矿片晶而富铁贫钛。钛铁矿平均化学成分：TiO2 50.97%，Mn

8、O1.03%，FeO46.89%；极少部分钛铁矿蚀变为白钛石而致含钛量增加，随之铁含量降低。本矿砂中钛铁矿单矿物（含难以分离的赤铁矿）分析：TiO2 42.92%。表5钛铁矿化学成分能谱检测结果检测号化学组成和含量%TiO2FeOMnOMgOSiO2Al2O3CaO143.9253.390.840.710.670.200.27244.8353.370.490.660.290.140.22348.4650.220.160.560.440.160.00448.5149.261.740.000.490.000.00549.2047.261.571.220.520.230.00649.2648.830

9、.551.060.240.060.00750.2747.740.560.730.490.210.00850.8346.301.860.470.540.000.00950.9846.991.020.310.510.190.001051.1447.550.730.000.400.000.181151.3246.911.330.000.440.000.001251.7447.350.520.000.390.000.001352.2445.490.660.270.350.990.001453.2443.921.220.760.580.280.001559.3439.170.820.000.310.00

10、0.361660.2336.472.330.310.400.260.00平均50.9746.891.030.440.440.170.06本矿砂中钛铁矿部分以单体颗粒存在，较多的钛铁矿中含有磁铁矿片晶或连晶（参见照片2、3），少部分钛铁矿变化为白钛石（参见照片4）。照片1 体视显微镜放大50倍矿砂中钛铁矿（少量赤铁矿）。照片2反光显微镜放大160倍矿砂中单体钛铁矿和连生体钛铁矿。照片3扫描电镜放大800倍矿砂中含磁铁矿片晶的钛铁矿照片4扫描电镜，放大1000倍钛铁矿（Ilmenite）部分白钛石化。52金红石TiO2本矿砂中金红石呈四方柱状、次磨圆粒状圆粒状，颜色变化较大，呈暗红、褐红桔黄褐红黑

11、色，一般随含铁量增加颜色变深，金刚光泽半金属光泽，多呈单体颗粒存在于矿砂中（参见照片5）。金红石密度4.24.4克/厘米3，莫氏硬度6.06.5。具极弱电磁性，在16002000毫特斯拉场强下进入磁性产品，具导电性，在电选过程进入导体产品。金红石理论化学成分：TiO2 100%，常含类质同象混入的Fe、Nb、Ta、Sn等。本矿石中金红石红色者成分较纯，能谱检测未发现其它杂质，在扫描电镜观察金红石未见包裹体（参见照片6）。照片5体视显微镜放大40倍矿砂中金红石照片6扫描电镜，放大1000倍矿砂中金红石53白钛石白钛石并非固定化学组成和晶体结构的矿物，而是氧化钛、氧化铁、二氧化硅、氧化铝等多相微粒

12、集合体，由钛铁矿、榍石或金红石等钛矿物受表生作用和热液作用蚀变生成。白钛石颜色变化较大，呈灰黑色、灰色、褐黄色、黄色、浅黄色等，色泽比钛铁矿暗，质地较松散，成分不均匀，有些钛铁矿蚀变成的白钛石，保留钛铁矿的条纹结构（参见照片7、8），并可见钛铁矿表面白钛石化现象（参见照片9）。白钛石的硬度和密度均随成分和结构变化较大，磁性和导电性也变化较大，一般磁性、导电性弱于钛铁矿。白钛石的化学成分较复杂，并变化较大，除含钛、铁之外，含较高硅、铝等杂质，白钛石平均含TiO2 72.01%。照片7扫描电镜，放大500倍白钛石颗粒切面图，可见白钛石成分分布不均匀。照片8扫描电镜，放大1000倍白钛石颗粒切面图，

13、可见白钛石保留钛铁矿的条纹结构。照片9扫描电镜，放大1000倍钛铁矿颗粒切面图，可见钛铁矿表面白钛石化。表6白钛石化学成分能谱检测结果检测号化学组成和含量%TiO2FeOFeOAl2O3SiO2MnOP2O5CaONb2O5MgOV2O5181.050.005.226.210.980.002.860.862.090.000.73266.880.0029.341.870.510.420.000.150.000.830.00370.9922.990.002.442.860.230.340.150.000.000.00470.3520.000.002.614.281.970.420.370.000.

14、000.00572.5318.380.001.250.606.780.230.230.000.000.00670.2624.360.002.042.240.390.280.430.000.000.00平均72.0114.295.762.741.911.630.690.370.350.140.1254锆石（Zr,Hf） SiO4本矿石中锆石颜色为无色透明，晶形为四方柱与四方双锥的聚形，玻璃光泽，断口油脂光泽，不平坦断口或贝壳状断口。硬度7.58，密度4.44.8克/厘米3，无磁性，非导体。锆石表面多见程度不同的铁染现象，少数锆石含有杂质矿物包裹体（参见照片10）。采用扫描电镜能谱随机测定锆石颗粒

15、化学成分，测定结果见表7。能谱测定结果表明，本矿石中锆石含少量铪，并普遍含少量铁（表面或裂隙中铁染），但不含稀土。锆石单矿物分析，Zr（Hf）O2 66.18%。在矿砂中锆石绝大多数为单体，偶见微细粒锆石包裹于石英、角闪石等矿物中（参见照片11、12）。表7锆石化学成分能谱检测结果检测号化学组成和含量%ZrO2HfO2SiO2FeO165.221.7332.480.56265.022.0932.580.30365.352.0932.670.15465.001.9032.670.43564.912.1832.660.25664.832.2832.690.20765.371.8532.600.18

16、865.022.1532.480.35965.431.8632.500.221065.331.8532.510.21平均65.152.0032.580.29照片10体视显微镜，放大40倍矿砂中锆石照片11扫描电镜，放大600倍矿砂中单体锆石照片12扫描电镜，放大800倍石英中锆石包裹体。55磁铁矿Fe3+（Fe2+，Fe3+）2O4本矿砂中磁铁矿数量较少，矿物含量为0.44%。磁铁矿呈铁黑色，次棱角状粒状（参见照片13），断口半贝壳状，莫氏硬度5.56，密度4.96.2克/厘米3。具强磁性，磁铁矿中分布有钛铁晶石片晶（参见照片14、15）。采用扫描电镜能谱仪对该磁铁矿进行微区化学成分检测，结果

17、如表8，本矿石中磁铁矿含数量不等的钛，部分磁铁矿含钒，磁铁矿平均含TiO210.59%，Fe 64.74%。 照片13体视显微镜，放大40倍矿砂中磁铁矿照片14扫描电镜，放大800倍磁铁矿中含大量平行分布的钛铁晶石片晶。照片15扫描电镜，放大800倍磁铁矿中含两组钛铁晶石片晶。表8磁铁矿化学成分能谱检测结果检测号化学组成和含量%Fe3O4TiO2V2O3Al2O3SiO2MnO181.1417.731.130.000.000.00283.4915.331.180.000.000.00380.9318.070.540.000.000.46491.717.980.310.000.000.00590

18、.699.310.000.000.000.00685.0514.950.000.000.000.00787.5012.50.000.000.000.00886.6613.340.000.000.000.00982.3217.290.000.000.000.391092.513.800.002.041.490.16平均86.2013.030.320.200.150.1056赤铁矿Fe2O3本矿砂中部分磁铁矿氧化为赤铁矿，含量虽少，由于其磁性与钛铁矿相近，对钛精选干扰较大。赤铁矿为褐黑色，次圆粒状，硬度5，密度4.9克/厘米3。采用扫描电镜能谱仪对该赤铁矿进行微区化学成分检测，结果如表9，赤铁矿中

19、含钛相对磁铁矿低，并含硅、铝等杂质。本矿砂中赤铁矿呈单体颗粒，或见磁铁矿表面赤铁矿化。表9赤铁矿化学成分扫描电镜能谱分析结果检测号化学组成和含量%Fe2O3TiO2V2O5SiO2Al2O3196.211.510.761.130.39295.621.930.001.940.51389.983.660.825.050.49平均93.952.360.532.700.4657脉石矿物本矿石中主要脉石矿物为石英和长石，占原砂总量的86%，其次为角闪石，约占原砂总量的7%，少量石榴石、辉石、绿帘石、磷灰石等。6、原砂中钛和锆的赋存状态61原砂中钛的赋存状态在原砂矿物定量的基础上，分离单矿物作TiO2的化

20、学分析，作出钛在各主要矿物中的分配如表10。由钛的平衡分配表明，原砂中钛铁矿中钛占原矿总钛81.89%左右，金红石中钛占原矿总钛2.09%，白钛石中钛占原矿总钛量的3.97%，硅酸盐矿物榍石中的钛占原矿总钛的1.32%，存在于磁铁矿中的钛占原矿总钛的0.58%，赋存于角闪石等磁性矿物中钛占原矿总钛的9.00%，以微细包裹体存在于石英等脉石矿物中的钛占原矿总钛的1.15%。从该砂矿中选钛铁矿，理论回收率82%左右，选金红石和白钛石，钛的理论回收率为6%。但由于钛铁矿中含较多磁铁矿片晶，并含部分难以分离的赤铁矿，钛铁矿精矿最高品位只能达到43%左右，难以分选出合格钛铁矿，需采取还原焙烧磁选工艺分离

21、钛铁精矿中的赤铁矿，以提高钛精矿品位。 表10 钛在主要矿物中的平衡分配 矿物含量%含TiO2量%分配率%钛铁矿/赤铁矿4.01142.9281.89金红石0.04891.652.09白钛石0.11672.013.97磁铁矿0.4402.790.58榍石0.07636.651.32锆石0.139/0.00铬铁矿0.001/0.00尖晶石0.008/0.00石英/长石86.0500.0281.15角闪石/黑云母8.3032.289.00其它0.808/0.00合计100.0002.11100.0062原砂中锆的赋存状态在原砂矿物定量的基础上，分离单矿物作锆铪合量(ZrHf)O2的分析，作出锆在各

22、主要矿物中的分配如表11。由锆的平衡分配表明，原砂中以锆石矿物形式存在的锆占原矿总锆96.18%左右，以微细包裹体存在于角闪石等矿物中的锆占原矿总锆的0.26%，以微细包裹体存在于石英、长石等脉石矿物中的锆占原矿总锆的3.56%。从该砂矿中选锆，理论回收率96%左右。 表11锆在主要矿物中的平衡分配 矿物含量%含(ZrHf)O2量%分配率%钛铁矿/赤铁矿4.011/金红石0.048/白钛石0.116/磁铁矿0.440/榍石0.076/锆石0.13966.1896.18铬铁矿0.001/尖晶石0.008/石英/长石86.0500.0043.56角闪石/黑云母8.3030.0030.26其它0.8

23、08/合计100.0000.097100.007、小结矿物组成查定表明，本矿砂中有价矿物主要为钛铁矿、锆石，其次为白钛石、金红石。本砂矿自然粒度范围在0.10.5mm，具有粒度大小均匀，粒度范围较窄的特点。钛铁矿主要富集在0.10.32mm粒级，锆石的粒度不如钛铁矿均匀，主要富集在0.040.32mm。本矿砂中石英、长石等轻矿物产率占86%，这些矿物密度小，无磁性，可采用重选或磁选预先抛废。矿砂中金红石、锆石等有价矿物天然解离性较好，而钛铁矿与磁铁矿密切连生，钛铁矿与赤铁矿磁性分布重迭，钛铁矿：赤铁矿之比约为6：1，由于赤铁矿与钛铁矿采用物理选矿方法难以有效分离，因此难以获得合格钛精矿。钛的赋

24、存状态查定表明，原砂中钛铁矿中钛占原矿总钛81.89%左右，金红石中钛占原矿总钛2.09%，白钛石中钛占原矿总钛量的3.97%，硅酸盐矿物榍石中的钛占原矿总钛的1.32%，存在于磁铁矿中的钛占原矿总钛的0.58%，赋存于角闪石等磁性矿物中钛占原矿总钛的9.00%，以微细包裹体存在于石英等脉石矿物中的钛占原矿总钛的1.15%。从该砂矿中选钛铁矿，理论回收率82%左右，选金红石和白钛石，钛的理论回收率为6%。但由于钛铁矿中含较多磁铁矿片晶，并含部分难以分离的赤铁矿，钛铁矿精矿最高品位只能达到43%左右，难以分选出合格钛铁矿，需采取还原焙烧磁选工艺分离钛铁精矿中的赤铁矿，以提高钛精矿品位。原砂中以锆石矿物形式存在的锆占原矿总锆96.18%左右，以微细包裹体存在于角闪石等矿物中的锆占原矿总锆的0.26%，以微细包裹体存在于石英、长石等脉石矿物中的锆占原矿总锆的3.56%。从该砂矿中选锆，理论回收率96%左右。