（矿物加工工程专业论文）微细粒难选金红石矿的选矿试验研究.pdf

摘要 从世界主要钛矿物生产状况来看，天然金红石资源的开发利用圈外天然金 红石资源瓣瞒 鑫竭，高晶位钦矿物生产主要转向人遗金红石的生产；潮内，我国 天然金缓焉瓷源亭喜。主要大爨佥红石矿凑毒：衮海糖辉砉鍪佥蠡夏矿窳、大辜 山榴闪者獭众红石矿床、八庸一青山角阕片砉型余红石矿床、风凰尖千牧岩型金 红石矿床、碾子沟直闪( 片) 岩激金红石矿床。特别是近年来，在四川套东、河南 南召、陕蹒商南、江苏新海等地发现了大型金红石矿床。但是，我国天然金红石 矿大部分麟派生矿，碌矿晶使低、嵌布粒度纲，矿石性矮复杂，选矿罐以突破， 致凌我鏊天然金红夏资源零不戴骞裂秀发程矮。囊予裁嚣天然盘霞磊生产量穰 少，随着豳内市场对钛矿需求擞的增加，我国对众级石的需求主要穰熬避口。为 此进行徽绷粒难选金红石矿选矿研究，旨在加快畿豳天然金红石资源的歼发。 本课题以河南方城微细粒难选金红石矿为代裘，进行了工艺矿物学研究，进 行了摇廉黧选、离梯度磁选、黢洗等一系歹选矿试验研究。拟定了重逸磁选一 酸洗孬蘩遽毫遥的枣型逸矿试验联会工艺流稷，褥到了金红菇晶经苫i 0 茹2 1 6 ，回收露为6 5 2 6 的金缀石耩矿i 和金红石品德t i 8 0 4 4 ，回收率为l o o l 的糟矿2 ，选矿总回收率为7 s 2 7 的选矿指标。 在小粼选矿试验研究的基础上，并根据工业擞产实际的要求，对小激选矿试 验研究滚稔送行修改帮完善，褥且进行了半工业试虢秘生产考核验证试验。最终 确定逡矿王慧漉疆爻：磁遥一黧逮酸洗再重逸惫选联台工艺滚覆。瑕褥了金 红石品位t i0 2 9 2 0 2 ，回收率为6 5 7 8 翦金红蠢耩矿l 和金红石品证t i o 舞0 。5 5 ，回收举为1 0 8 7 的精矿2 ，选矿总回收率为7 6 6 5 的较好指标。 本谍题还进行了污水处理殿环保试验研究，所得清水测定结果完全符合选矿 厂洗矿永瓣放及农田灌溉水嫒标准。 该漂瓣完成螽，涎毒方城瑟上缀努国家秘委，经鏊家疆委褥牵势将藏律爻一 个专题在蹦上发布信患：我阕徽细粒难选金红石矿选矿已经突破。 关镳饲：微细粒；金红砑；联合工艺流程；选矿 a b s t r a c t f r o mr e c e n ts i t u a t i o no ft h ep r o d u c t i o no ft i t o n i cm i n e r a li nt h e w o r l d ， t h ee x p l o i r a t i o na n du t i l i z a t i o no fn a t u r a lr u t i l ea n dt h en a t u r a lr u t i l e r e s o u r c ea r ed r y i n gu pi na b r o a d ，w h i c hm a k et h eh i g hg r a d er u i t l et u r n t oa r t i f i c i a l p r o d c t i o n t h e r e a r ea b u n d a n tn a t u r a lr u t i l e d e p o s i t s i n c h i n a ，s u c ha sd o n g h a ie c l o g i t e t y p e di nj i a n g s u ，d a f uk jn z i g i t e t y p e di n h u b e i ，b a m i a o - q i n g s h a na m p h i b o l e s c h i s t t y p e d w h e r e h e n a na n ds h a a n x i m e e t ，f e n g h u a n g j i a np h y l l i t e t y p e d i n s h a a n x i a n d n i a n z i g o u a n t h o p h y l l i t e t y p e d e s p e c i a l l y i nr e c e n t y e a r s ，m a n yl a r g eo ff u t i l e d e p o s it s h a sb e e n e x p l o r e d i nn a n z h a o h e n a n ，s h a n g n a ns h a n x i ，x i n h a i j i a n g s u ，e c t b u tm o s tp a r to ft h en a t u r a lr u t i l ed e p o s i t si nc h i n ab e l o n g t oh a r d r o c kd e p o s i t sw i t hl o wg r a d e ，f i n ep a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o na n d c o m p l e xm i n e r a lc h a r a c t e r s t h e r e f o r e t h ep r o c e s s i n go f t h er u t i l ei s d i f f i c u l t i tm a k e st h en a t u r a lr u t i l er e s o u r c ei nc h i n ac a nn o tg e tt h e e f f e c t i v ee x p l o i t a t i o na n du t i l i z a t i o n b e c a u s et h ep r o d u c t i o no fn a t u r a l r u t i l ei nc h i n ai s s h o r t a g e ，a l o n gw i t ht h ed e m a n do ft i t a n i cm i n e r a l i n c r e a s i n g ，c h i n a h a st o d e p e n d o n i m p o r t o n t h i sb a s i s 。f i n e g r a i n r e f r a c t o r yr u t i l ew a st e s t e d ，i no r d e r t o p r o m o t et h ee x 醴o i t a t i o na n d u t i l i z a t i o no fn a t u r a lr u t i l ei nc h i n a i nt h i s d i s s e r t a t i o n ，r u t i l e o f f a n g c h e n g i nh e n a nw a ss e e na s r e p r e s e n t a t i v eo ff i n eg r a i nr e f r a c t o r yr u t i l e ，p r o c e s sm i n e r a l o g i c a la n d s e e i e so fm i h e r a ls e p a r a t i o np r o c e s s e ss u c ha st a b l eg r a v i t y ，h i g hg r a d i e n t m a g n e t i cs e p a r a t i o na n dp i c k l i n g ，e c t t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a t r u t il ec o n c e n t r a t eo f9 2 1 6 t i o “8 0 4 4 t i 0 2w i t har e c o v e r yo f6 5 2 6 ， 1 0 0 1 w i t hag r o s sr e c o v e r yo f7 5 2 7 b yat e c h n o l o g i c a lf l o ws h e e to f g r a v i t y m a g n e t i cs e p a r a t i o n ，p i c k l i n ga n dg r a v i t y e l e c t r i cs e p a r a t i o n o nt h eb a s i so fs m a l lt y p ee x p e r i m e n to fm i n e r a ls e p a r a t i o np r o c e s s i n g a n d a c c o r d i n g t oa c t u a ld e m a n d o f i n d u s t r y ，t h e h a l f i n d u s t r y a n d p r o d u c t t y p ee x p e r i m e n tw e r et e s t e d a tl a s t ，t h et e s to fat e c h n o l o g i c a f l o ws h e e to fm a g n e t i c g r a y i t ys e p a r a t i o n ，p i c k l i n ga n dg r a v i t y e l e c t r i c n i s e p a r a t i o ns h o w e dt h a tr u t i l ec o n c e n t r a t eo f9 2 ，0 2 t i 0 2 ，8 0 5 5 t i o zw i t h ar e c o v e r yo f6 5 7 8 ，l o 8 7 a n dw i t hag r o s sr e c o v e r yo f7 6 6 5 i tm e a n s t h ep r o c e s si se f f e c t i v ef o rr e c o v e r yo ft h ev a l u a b l em i n e r a l s w a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n de n v i r o n m e n tp r o t e c t i o nh a v eb e e nt e s t e d ，t h e r e s u l t ss h o wt h a tt h e e f f l u e n tc a n s t e a d i l y r e a c ht h es t a n d a r do f w a s t e w a t e r d i s c h a r g e f o r o r e d r e s s i n gp l a n t a n do f i r r i g a t i o n f o r f a r m l a n d t h i sd i s s e r t a t i o nw a sc o m p l e t e da n dr e p o r t e db yf a n g c h e n gi nh e n e nt o t h en a t i o n a lc o m i t t e eo fs c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g y t h r o u g hi n v e s t i g a t e d i th a sb e e na n n o u n c e do nt h ei n t e r n e t ：t h ep r o c e s s i n go f f i n eg r a i n r e f r a c t o r yr u t i l eh a sa l r e a d yb e e nb r o k e n k e yw o r d s ：f i n eg r a i n ：r u t l i e ；p r o c e s s i n gf l o ws h e e t ；m i n e r a l p r o c e s s i n g 昆明理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所里交的学位论文，足本人在导师的指导下进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任俺其纯个人或集体嚣经发表或撰写过戆磅究残果。对本文豹臻究骰 出重要贾献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。本声明的法律结果凼本人承担。 学彼论文终者签名：高雾i 参审 日期：二一吵年，月，e 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 钛 1 1 1 钛的电子结构和价键特征 钛是元素周期表中第四周期i y b 族元素，原子的电子结构是j a r 3 d 2 4 s 2 ，有 4 个价电子可以用于成键。即形成化合物时的最高氧化态( i v ) 。由于它又属于 第一过渡系，有两个成单的3 d 电子，它们又依次参与成键，所以钛可以有低氧 化态( i i ) 和( i i i ) 。 在钛( i v ) 化合物中，原子实为惰气型的，t i i 离子半径为6 0 p m ，属高电荷 小半径高场强阳离子，对配位离子有很强极化力，故t i ( i v ) 化合物总是共价 键型的，在化合物形成上类似于s i ( i v ) 和s n ( i v ) ，例如四氯化物都是易水解 发烟液体。没有t i “自由离子和溶剂合离子，在酸性溶液中至多存在为 ( 一t i o - ) 2 + 链状水合离子。 在简单t i ( i v ) 化合物中，钛的配位数为4 ，但由于原子电子结构中已有 3 d 轨道，所以4 配位的t i ( i v ) 是好的路易斯酸，可以接受配位体把配位数扩 充到6 ，但在特定情况下也己发现配位数为5 ，7 和8 的化合物。 钛在化合物中除了常见氧化态i i ，i i i 和i v 之外，在与酸性配位体、即能 囱中心钛原子的配位体相结合时，会呈显少见的低氧化态或负氧化态i ，0 ，一i ， 和一i i 。 1 1 2 钛的物理、化学性质 钛是银白色可延性金属，比铁的比重小，强度高于铝，而抗腐性近似于铂。 这些性质使它成为建造发动机、航窑机械骨架、导弹、航海设施等的理想材料。 金属钛无毒，在生理上是惰性的，在医疗上可用做人体骨骼的代替物。 金属钛在高温下对氧、氮和氢有极强的亲合力，但其中仅对氢的吸收是可逆 的。钛不与冷无机酸反应，也不与热碱溶液反应，但它能溶于热h f 、h c l 、h ：s o t 和h 。p o 。中，一般是酸浓度越大溶解速度越快。四种热浓有机酸可侵蚀金属钛， 它们是草酸、蚁酸、三氯乙酸和三氟乙酸。钛也能被三氯化铝侵蚀。微细分散的 金属钛可在空气中燃烧，也是在氮气氛中能燃烧的唯一金属。 钛可以同许多金属和非金属如a l 、s b 、b e 、c r 、f e 和b 等反应生成间充型 金属问化合物。 1 1 3 钛的化合物 昆明理工大学硕士学位论文 ( 1 ) 合金。1 钛能同许多元素组成合金，如a l 、s b 、a s 、b e 、b i 、b 、c 、c r 、c o 、c u 、 g a 、g e 、h 、i n 、f e 、p b 、m g 、m n 、h g 、m o 、n i 、n 、0 、o s 、p t 、p d 、r u 、s i 、 a g 、t a 、s n 、w 、u 、v 、z n 和z r 。在这些合金中许多有明显迹象生成化合物，如 t i a l 、t i s b 、t i b e ；等。 ( 2 ) 氢化物“1 钛在高于3 0 0 c 时能可逆地吸收氢，最终可达到组成t i h 。生成的氢化物是 一种灰色粉末，它在空气中稳定，是纯氢的一种有用供源。钛的其它形式含氢化 合物己知有t i l t c l 。 ( 3 ) 卤化物和卤氧化物。1 因为钛有可变的氧化态，卤化物的性质有广泛的不同。如四面体结构的单分 子卤化物t i c l t 、t i b r t 、t i i 。是没有氧化性和还原性的，但6 配位具有卤桥的卤 化物t i l 和t i x 。( x = f 、c 1 、8 r 、i ) 则有还原性，特别是二卤化物。 一卤化物仅存在于气相中：二卤化物，t i p ，仅存于气态，其它都是确定的 晶状固体。三卤化钛都是有颜色的晶状固体。四卤化钛中t i n 是一种白色晶状固 体，t i c l j 、t i b r 。、t i i - 在所有物理状态下都是四面体结构的单分子物种；卤 氧化钛，瞧一确知的是t i o c l ；二卤氧化钛，二氟卤氧化钛是白色粉末，其它是 黄色吸湿性粉末。 ( 4 ) 氧化物 钛的氧化物有：t i 。0 、t i o 、t i 。0 。、t i 。0 5 、t i 吼。、t i o ：。其中在化学上和 工业上引人重视的是二氧化钛t i o 。生成为三种结晶变替：金红石型，锐钛矿型， 板钛矿型，它们都可以用合成方法来制备，这三种变体又都存在于自然界中，但 金红石是最常见的。二氧化钛的常见结晶变体的晶相数据及性质觅表1 1 “1 。 表1 1 t i0 2 结晶变体的晶相数据及性质 晶胞参数( p m ) 变体空间群介电常数z abc 金红石d 4 h i 2 p 2 m= 1 1 0 - 一1 1 724 5 9 41 9 5 9 锐钛矿c 4 i j3 c 洲e = 4 885 3 69 5 3 板钛矿d “5 = 仇。e = 7 889 1 55 4 45 1 4 ( 5 ) 钛氧基化合物 这些化合物含有一t i 0 一t i 一0 链。例如硫酸钛氧基为：t i 0 。( h ：o ) ( s o 。) 。 篱一掌绪论 ( 6 ) 过氧化物 酸性的t i ( i v ) 溶液岛过氧化氢反应生戏一秘深黄橙色，此蹶包的深度是 检验出双方试剂的最灵敏的方法。但其结构至今尚未确定。 ( 7 ) 钛酸登 除了b a t i o 。步 ，钛酸簸都不含独立豹霉i o + 臻孑它稻都是聚念穗的疆合金 属氧化物。己知有两种型斌的化合物，即偏钛黢矗m 2 1 t i0 3 和m t i o ：，以及正钛酸 盐1 t i 0 4 和m 。 t i o ，。 ( 8 ) 硫化物、硒化4 磐、碲化物 瓣予疆绽凌霸谚亿锈懿报道攘少，主要滚纯臻毒t i 鑫、t i s 、羊i 。s ，、t i s ：、 t i s 。，三元硫属纯秘湃i # x 4 ( m = f e 、c o 、n i ；x = s 、s e ) 。 ( 9 ) 氮化物、叠氮化物、磷化物、砷化物和锑化物 ( t o ) 炭化物、硅化物和硼化物 ( 1 l 烷氧化合物 炼糕纯会赘是磅究魄较详缨鹁晓会匏，部分蔑交于宅爨缀窖荔豢爨襄努震， 部分楚囊予它们有可魏黧予发震耨墅鸯分子睾手料。 ( 1 2 ) 配位化台物 配能化合物主要有：2 ，2 - _ 联毗啶络合物和t i c l ：的配位络台物。 ( 1 3 ) 钛的有机化合物 钛豹蠢承亿台物主要鸯羰基往台鐾、立磷懿纯台耱、嚣残二媾慕识台浆、苯 基衍生物、混合络合耪、烷旗位合豹。 1 2 钛矿物的组成 幽予钛的化学性质徽添泼，所以，在自然界中没有发现钛的单斌，绝大多数 钛矿物都是以氧化物或钛黢熊( 复合氧化物) 的形式存在。含钛矿物的种类很多， 豢绞诗，鑫铰1 ( 屡量分数) 戳圭者裁蠢1 4 0 多秘。主要铁矿耪冤表l 。2 。 按照钛矿豹戏强，西媛褥其分秀砉矿积秒矿羁大类“。岩矿畚簸囊矿，结构 致密，诵i 且成份复杂，相对地，品位较底。一般她说，这种矿床产嫩榘中，储量 很大，肖一定的开采价值。避种矿主要集中在j b 半球，主要产地有中国、美国、 加拿大、挪藏和前苏联等。砂矿属次生矿。系卷矿经多年侵蚀、风化、河流冲击、 滋弦瑟泼。殄矿懿缝筠毙较壤揆，菇霞遣较蹇。移矿产逢主要分毒簌热豢蟊泛热 带气候潮灞豹沿海地区和肉河流域。主要产地脊澳大利亚、印度、精爨兰卡等遗。 t e m p l e 详细地研究了钛铁矿的风化、变质规律，并指出在钛铁矿的风化、 变质过程中经历假金红石( f e 。t i ：0 9 ) 中间产物，蕻中，组分铁被除去后逐渐转 昆明理工大学硕士学位论文 变为金红石“0 3 。几种主要变质钛铁矿的物理化学性质列于表1 3 。 目前工业生产中主要应用的钛矿物为金红石、钛铁矿、钛磁铁矿、白钛矿等。 这里主要介绍钛铁矿和金红石。 1 2 1 钛铁矿 钛铁矿的主要化学组成为f e t i 如，也可写为f e o t i o ：的形式，理论含钛量 ( 以t i 仉计) 为5 2 6 6 ( 质量分数) ，含铁量( 以f e o 计) 为4 7 3 4 ( 质量分数) 。 实际组成比较复杂，一般来说，含钛量介于5 0 6 0 ( 质量分数) ，含铁量介于 4 0 5 0 ( 质量分数) ，其他杂质含量为5 ( 质量分数) 左右。钛铁矿中的品位 变化较大这主要起决于其形成条件。另外，m g o 、m n o 等物质还可以取代中的 f e o t i 吼，形成类质同相固溶体。一般风化年代越久，t i o ：品位越高，而且，风 化程度越严重三价铁含量与二价铁含量之比越大，多数情况下f e ：吼f e o 介于 2 8 9 5 8 3 。国外典型钛铁矿组成见表1 4 0 ”。 表1 2 主要含钛矿物 古钛景 名称化学式晶系颜色密度g c m 4磁性 ( 质量分数) 金红石 t i0 26 0正方晶系红褐色4 2 4 3无 板钛矿 t i 0 2斜方晶系红褐色3 8 7 4 0 8无 锐钛矿t i 0 2 6 0正方晶系褐色3 8 2 3 。9 5无 钛铁矿f e t i o 。 3 1 6三方晶系黑褐色4 3 5 5弱 假板钛矿f e 2 t i 0 5 1 2斜方晶系4 4 5 0弱 钙钛矿c a t i 0 3 3 5 3等轴晶系黑褐色4无 镁钛矿m g t i o ， 3 9 8 三方晶系黑褐色 4 无 钛铁晶石 f e t i0 41 6 8等轴晶系3 5 4 0强 榍石 c a t i s i 仉2 4 5单斜晶系3 4 3 6 红钛铁矿f e 矗i 0 2 3 6六方晶系红褐色43 白钛矿 7 0 9 0变质物黄色褐色 第一章绪论 表1 3几种含钛矿物主要物理化学性质 主要组成( 质量分数) ( ) 矿物名称密度磁性 t i 0 2f e of e 2 澳大利噩金红石9 9 7 0 3 崔尔瑞吉尾矿 8 2 82 31 4 93 ，7 7 福尔克思顿钛矿 7 6 11 02 2 83 8 l 崔尔瑞吉钛铁矿 6 9 24 82 6 04 0 9 由 上 杰克松维尔钛铁矿 6 6 39 52 4 24 ，1 0 到 下 新泽西钛铁矿 6 6 0o 13 3 9 依 次 增 奎隆钛铁矿 6 3 29 92 6 84 2 2 大 巴西钛铁矿 6 0 56 o3 3 44 3 0 西部钛业公司钛铁矿 5 7 】2 5 31 7 54 5 5 阿迪隆戴克钛铁矿 5 1 64 3 64 845 0 表1 4 国外典型钛铁矿组成( 质量分数) ，i j 6 组分溴大利亚矿美国矿印度矿 t i 吼4 7 5 7 4 4 6 55 4 6 l f e o1 4 2 74 4 09 2 7 f e 2 0 31 1 2 6 l 2 61 4 2 5 m n o0 5 l - 80 0 5 1 40 3 0 4 m g o 0 2 2o 0 5 z 40 6 1 0 c r z 如0 0 2 4 0 o l 0 30 0 5 0 2 5 p 2 0 50 0 0 2 0 0 4 0 o l 1 o0 1 0 3 v 2 如o 1 0 0 2 2 0 。0 1 o 2 00 1 o ，6 s i 0 20 1 1 50 3 4 60 4 1 4 c a o0 0 2 o 20 0 5 】 0 0 5 0 2 a l = 0 i0 5 4 0 1 30 9 1 3 z r o z( o 0 1 o 1 o 0 l o ，6o 5 2 2 文献“”将我国已探明和开采的不同产地的钛铁矿归纳为六种类型，其主要化 学组成见表1 5 。 昆明理工大学硕士学位论文 表1 5 国内六种类型典型钛铁矿组成( 质量分数) ， 产地及类广西氧化砂a 级两广砂b 级两广砂攀枝花承德大庙云南富民砂 珏5 | 矿 矿矿 矿矿矿 t i 0 25 8 6 85 1 3 l 4 9 0 34 7 4 84 6 6 74 9 8 8 t i f e2 5 0 23 6 o o3 5 6 03 0 8 33 5 0 13 4 8 0 f e o7 1 03 8 0 3 3 6 0 33 3 0 l4 0 0 22 0 1 l f e 2 0 32 7 8 8吼2 2 l o 7 l7 3 65 2 92 7 4 0 c a o0 1 00 ，1 0 1 0 01 0 9o 。7 90 。2 2 m g o o 1 l0 1 0o 1 04 4 81 5 12 2 1 s i0 20 7 3o 8 00 5 02 5 71 6 40 8 6 a 12 0 31 0 9 0 7 61 1 31 1 61 2 00 3 0 m n o1 0 51 3 22 2 3o 7 3o 8 20 7 0 v 2 0 5 o 0 70 1 40 2 8 c r 2 0 30 0 0 6 o 0 0 1 60 0 2 40 0 1 s0 0 10 0 1 60 0 l 0 30 3o 0 2 p0 0 3 43 1 l0 0 1 6o 0 10 0 60 。0 0 5 1 2 2 金红石 金红石的主要化学组成为t i 0 2 ，一般t i0 2 含量介于9 3 5 9 8 5 ( 质量分 数) 。金红石中钛的品位较高，伴生少量脉石，其颜色随着杂质含量的变化而变 化。 天然金红石的典型化学组成见表1 6 “。金红石主要集中在澳大利亚、南非等国。 表1 6 天然金红石的典型化学组成及含曩( 质量分数) ， 组成t i 0 2c a oi f e o 十f e 2 0 ， n b 抑；v 2 0 5c r 扣3z r o _ 含量9 3 5 9 8 5。z 。s | 0 。 o 1 0 0 5 50 2 o 80 1 0 40 0 4 1 0 l 组成 s i 旺 m g o a 1 2 0 3m n osp 含量 o 2 1 10 0 1 o 20 0 5 0 90 0 4 0 2 o 0 l 0 0 4 9 0 的钛渣，t i n f o s 虽非新建，但为此而提高了生产能力。南非i s c o r 公司计划以北方者和纳塔尔省 两个矿床开采的钛铁矿力原料建立2 5 万t a 钛渣( t i 0 2 含量8 5 ) 的新厂是这 方面的新努力：纳马克瓦砂公司开采纳马克瓦钛铁矿，将其钛渣生产能力由3 3 万t a 提高到1 9 5 万t a ，无疑强化了南非钛渣主产能力第一的地位。南非 g e n c o r 公司在莫桑比克计划生产9 0 万t a 钛铁矿也是为新的钛渣厂准各提供原 料。在生产高品位钛渣方面，加拿大q i t 公司最有代表性，它原先在索列尔生产 含8 0 t i 0 。的钛渣( 索列尔钛渣) 只用于硫酸盐法钛白生产，经投资改造生产线， 该公司决定从1 9 9 7 年三季度开始生产含t i0 2 高达9 5 的高品位钛渣( u g s ) 供 氯化法钛白生产使用，其生产能力最终达到6 0 万t a ，它的改造和投产引起钛 矿物、钛白和海绵钛生产商的关注。 1 41 3 金红石 金红石的世界年产量不多，只有6 0 万t a 左右，最大的单一生产商是塞拉 金红石公司，自1 9 9 4 年底停产至1 9 9 6 年底重新开工，计划使其生产能力提高到 昆明理工大学硕士学位论文 2 2 万t a ，预计1 9 9 7 年二季度达产，然而又遭内乱，生产是否受影响尚不清。 澳大利亚年产约2 0 多万t 金红石，为适应钛白和海绵钛生产需求，仅c r l 公司 1 9 9 6 年就增加6 万t a 金红石生产能力，上面提到的塞拉金红石公司就是c r l 和美国诺穗资源公司共同所有；l r a 公司也生产7 8 万t a 金红石。在南非， r b m 公司每年生产约1 2 5 万t 金红石。乌克兰每年可出口1 0 万t 金红石。印度 年产约2 万t 。可见金红石产量并不高，因此其价格较贵。由于新的金红石资源 发现和扩大规模的不多，从而促使更多的矿业开发公司注重和扩大人造金红石生 产。 1 4 1 4 人造金红石 人造金红石是以钛铁矿为原料，经氧化、还原、酸溶等工序除去以铁和钙镁 为主的杂质后，成为含t i 仉大于9 0 的高质量钛矿物的加工产品。目前人造金 红石生产方法有b e c h e r ( 锈蚀) 法、石原法、8 e n e l i t e 法及m u r s o 法等1 ，这 些方法适应范围不同，一般根据原料、设备、辅助原料及产品要求选用。人造金 红石是实现钛铁矿中钛优先富集的方法之一，与熔炼钛渣可谓殊途同归，可为四 氯化钛生产提供优质原料，从而为氯化法钛白及海绵钛生产创造有利条件。人造 金红石的发展趋势也是提高品位和增加产景。澳大利亚人造金红石年产量约5 0 万t 。也是世界最大生产国。r g c 公司1 9 9 6 年开始生产t i o 。达9 4 的高品位人 造金红石( s r e p ) ，最终目标是年产2 6 万t a 。而将原来t i o 。为9 2 的常规人造 金红石产量降低至5 万t a ；w s l 公司原有一个1 0 万t a 的人造金红石厂，后 又建一个1 3 万t a 的新厂，于1 9 9 7 年年中投产；t w e i s t 公司在1 9 9 6 1 9 9 7 年 通过解瓶颈使其产量从1 6 8 万t a 提高到2 0 8 万t a 。加拿大t i o m i n 资源公 司1 9 9 5 年决定利用纳塔斯昆的钛铁矿建一个l o 万t a 的人造金红石厂并正在实 施。印度人造金红石产量约为5 万t a ，目前印度稀土公司正计划在克拉拉邦建 一个1 2 万t a 的人造金红石生产厂。 1 4 2 我国金红石矿资源开发利用状况o ” 1 4 2 1 金红石矿物特征及选矿工艺 ( 1 ) 河南方城金红石矿 方城柏树岗金红石矿平均金红石t i o 。含量2 6 0 。金属矿物有金红石、钛 铁矿、磁铁矿，脉石矿物主要为角闪石，次为黑云母、斜长石、绿帘石及少量石 英、绿泥石、白云石。金红石粒度较细( 2 0 7 4pm ) ，北京某研究单位采用重 浮磁一酸洗流程，获得金红石精矿含t i 0 。9 0 ，回收率4 0 。中南某研究单 位采用浮一磁一酸洗流程，获得金红石精矿含t i 筑8 6 5 2 ，回收率5 8 7 9 。 第一章绪论 ( 2 ) 湖北枣阳金红石矿 枣阳大阜山金红石矿含金红石t i o 。2 5 7 ，主要有用矿物为金红石，伴生有 少量钛铁矿、磁铁矿、榍石、白钛矿、黄铁矿、磷灰石。脉石矿物主要为石榴石、 角闪石，次为黝帘石、绿泥石、云母、长石、及石英。选矿工艺采用重选磁选 联合流程，获得金红石精矿含t i o ：8 7 9 1 ，金红石矿物回收率约5 0 。 ( 3 ) 山西代县碾子沟金红石矿 代县金红石矿产于基性一超基性岩，主要矿物为金红石，其次为磷灰石。主 要脉石矿物为透闪石、阳起石、滑石、其次为绿泥石、斜长石、蛭石、榍石等。 矿石中金红石t i o 。含量为2 3 7 ，金红石矿物较粗大，主要粒度范围是0 1 1 o m m 。采用重选磁选选矿工艺获得金红石精矿含t i o 。为9 2 5 4 ，金红石矿 物回收率7 5 3 l 。 ( 4 ) 河南西峡八庙金红石矿 西峡八庙金红石矿为透闪石化大理岩夹金红石角闪石片岩，金红石富集于黑 云角闪片岩中，矿石中有益t i m 主要赋存于金红石中( 占7 2 9 0 ) ，其次存在 于钛铁矿( 占1 0 7 8 ) 、钛赤铁矿中( 占1 6 3 2 ) ，金红石t i o 。含量2 9 0 。 主要脉石矿物为角闪石、黑云母等。选矿工艺采用重选一磁选一酸洗联合流程， 获得金红石精矿含t i 0 , 9 2 ，金红石矿物回收率8 6 8 2 。 ( 5 ) 陕西某金红石矿 陕西某金红石矿为细晶闪长岩型金红石原生矿床，矿石中主要有用矿物为金 红石，金属矿物有黄铁矿、褐铁矿、黄铜矿，脉石矿物有斜长石、白云石、磷灰 石、另有少量榍石、重晶石、黑云母、炭质等。原矿金红石t i 含量为4 2 ， 选矿工艺为旋流器脱泥一水力分级一重选一磁选浮选一酸浸一焙烧联合流程， 获得金红石精矿含t i o ：8 5 5 0 ，金红石矿物回收率5 2 2 0 。 1 4 2 2 国内金红石矿的共同特点 ( 1 ) 原矿品位较低，含金红石t i o ：一般2 4 ，个别矿山的个别矿段可 达5 以上； ( 2 ) 金红石是矿石中的主要有用矿物，一般伴生有钛铁矿、钛赤铁矿、赤 铁矿、磁铁矿等磁性矿物； ( 3 ) 金红石的粒度一般较细，与其它矿物的嵌布关系复杂； ( 4 ) 矿石中常含有影响金红石精矿质量的硫( 主要为黄铁矿) 、磷( 磷灰石) 矿物，选矿难以排除； ( 5 ) 由于矿石矿物成份复杂，选矿多采用两种选矿手段以上的联合工艺流 昆明理工大学硕士学位论文 程。 1 4 2 2 金红石矿选矿工业现状及分析 国内金红石选矿自8 0 年代开始，相继在湖北省枣阳、山西省代县、河南省 西陕先后建成金红石选矿厂数家，选厂规模为日处理2 5 3 0 0 t ，到1 9 9 8 年底全 部停产，导致国内金红石选矿厂停产的原因很多，但其主要原因如下； ( 1 ) 金红石选厂规模太小、成本过高 国外金红石产量不大，全球年产量约6 0 万吨，主要生产国为塞拉里昂、澳 大利亚、南非、乌克兰和美国。全球最大的单一金红石生产商是塞拉金红石公司， 年产量为2 2 万吨。l r a 公司年产金红石约8 万吨，南非的r b m 公司年产金红石 1 2 5 万吨。而国内最大的单一金红石选矿厂年产量不足3 0 0 0 吨，再加上原矿品 位偏低。相对生产成本太高，不能形成规模效益，因而无法维持生产。 ( 2 ) 选矿工艺落后、设备陈旧 国内金红石选矿厂普遍采用重选一磁选或磁选重选加酸处理工艺，重选设 备主要采用传统的工业摇床，单机处理能力低，对处理细粒嵌布的金红石分选效 率底。磁选采用电磁强磁选机，耗电量大。酸处理工艺设备简陋，酸耗量大，环 境污染严重。导致金红石选矿厂难以上规模，加工效率低，技术指标低，优其是 选矿回收率低，有的金红石选矿厂的矿物回收率不到5 0 ，生产成本过高，因 而造成亏损，被迫停产。 ( 3 ) 金红石矿综合利用利用率低 国内现已建成的金红石加工企业。均没有综合回收矿石中的有价伴生矿物， 而综合利用是降低选矿成本的有效手段。如矿石中的磁铁矿可以直接回收，钛铁 矿可以在酸浸工序中使其转化成金红石回收，石榴石可以作优质磨料，透闪石、 长石可以作陶瓷原料等。 ( 4 ) 金红石矿分选技术难度大 造成国内天然金红石开发困难最主要的原因是金红石矿的选矿技术问题。由 于国内天然金红石矿原矿品位低，嵌布粒废细，矿石成份复杂，因而工艺流程复 杂。为了获取合格产品，必须除去微量的杂质元素，不得不采用酸洗或焙烧，导 致生产成本偏高，企业经济效益差。所以解决我国天然金红石的开发利用问题的 关键是选矿技术的突破。 1 5 金红石矿床嵌布粒度特征 金红石自然颗粒的概念：某一范围内全是金红石，围绕这一范围分布的是其 它矿物，那么，该范围内金红石整体称为一个金红石自然颗粒。金红石自然颗粒 第一章绪论 产状及粒度是决定选矿工艺及回收率的重要因素之一。我国主要金红石矿床金红 石自然颗粒产状及粒度特征见表1 。1 1 。 表1 1 1我国主要金红石矿床金红石自然颗粒产状及粒度特征 矿床名称成因类型金红石自然颗粒产状及粒度 东海榴辉岩型金红高超高压金红石呈半自形短柱状，分布均匀：自然颗粒主要为单 石矿床正变质型变晶，粒度一般0 2 5 n m 左右，最小0 ，0 4 m m ，最大0 ，6 m m 。 质 大阜山榴闪岩型金中高压正变金红石呈半自形短柱状。分布均匀；自然颗粒主要为单 红石矿床质型晶，粒度小于0 1 m m 者占3 5 6 ，0 1 0 5 m m 者占 5 6 8 。0 5 l m 者占7 ，6 。 八庙一青山角闪片中低压正变金红石呈半自形短柱状，分布均匀；自然颗粒主要为单 岩型金红石矿床质型晶，粒度小于0 0 2 m m 者占3 4 7 ，0 0 2 o 0 6 m 者占 6 1 5 6 。0 0 6 0 1 5 m 者占3 4 9 6 。 凤凰尖千枚岩型金低压负变质金红石呈针状，毛发状，粒度一般0 0 1 0 0 3 m m ，分 红石矿床 理g 布均匀：自然颗粒为单晶或放射状集合体( 大小一般 0 0 3 0 0 7 r a m ) 。 碾子沟直闪( 片) 岩变质蚀变型变质型金红石自形、半自形短柱状、不规则粒状，与角 型金红石矿床闪石共生或钛铁矿连生，自然颗粒主要为单晶( d ) 粒 度一般0 0 2 o 3 m m ： 蚀变型为半自形短柱状，自然颗粒有两种：单晶型( c ) 与角闪石共生或滑石等共生，粒度一般0 1 o 7 5 c m ： 集合体型。呈不规则团块状充填直闪石、角闪石晶间隙、 解理( a ) ，大小一般0 5 8 0 m m ；或呈等轴状与滑石 共生( b ) ，大小一般0 2 5 2 2 m m ，局部富集。以a 为 主，次为b 和c ，少量为d 。 由表1 1 l 可知： ( 1 ) 蚀变型金红石自然颗粒主要为集合体，次为单晶；变质型金红石自然颗 粒主要为单晶、少数为集合体。前者自然颗粒粒度( 单晶0 1 0 7 5 r a m ，集合体 0 5 8 0 m m ) 远大于后者( 单晶一般0 0 1 0 6 m m 很少数达0 6 l m m ；集合体一一般 为0 0 3 0 0 7 m m ) 。 ( 2 ) 变质蚀变型矿床( 碾子沟金红石矿床) 金红石主要为蚀变成因，少量为变 昆明理工大学硕士学位论文 质成因。金红石自然颗粒主要为充填晶间空隙及矿物解理的集合体( a ) ，次为与 滑石共生的集合体( b ) 及与直闪石或滑石共生的单晶( c ) ，少量为与角闪石共生或 与钛铁矿连生的单晶( d ) 。金红石自然颗粒粒度最粗的为a ( 0 5 8 0 m m ) ，次为 b ( 0 2 5 2 2 m m ) 及c ( 0 1 0 7 5 r a m ) ，最细的为d ( 0 0 2 o 3 m m ) 。上述特征使本 类型矿金红石自然颗粒以粗粒型为主。 ( 3 ) 变质型矿床( 表1 1 l 中前4 个矿床) 金红石为变质成因，金红石与脉石矿 物为镶嵌接触关系、同时形成，金红石自然颗粒主要为单晶、少量为集合体。本 类矿床金红石自然颗粒粒度明显小于变质蚀变型矿床。本类矿床各亚类之间，随 着变质温压降低，金红石自然颗粒粒度明显减小。 ( 4 ) 变质型矿床中金红石总体上呈均匀分布趋势；变质蚀变型矿床中，金红 石在宏观及微观方面均有局部富集趋势。 1 6 钛矿物的选矿 对钛矿石的可开采标准尚无具体规定。一般认为，砂矿含钛铁矿在1 5 k g m 3 以上，或含金红石在2 k g m 3 以上才有工业开采价值；岩矿的钛铁矿含t i 0 2 1 0 4 0 ，或金红石含t i o ：超过3 才具有工业开采价值。实际上，有些矿低于 上述品位，特别是共生矿，当含有多种有价值的其它伴生矿物时，也可综合考虑 开采。 钛矿物常与许多矿物伴生，是一种由多种矿物组成的复合物。无论是钛铁矿 还是金红石，从构成它的不同矿区的结构性质和组成特点来看，用一种选矿手段 很难选出品位高而杂质少的钛矿物。为此，在确定选矿流程前，通常必须要了解 钛矿物的组成和性质，弄清楚每种选矿方法的特点。在实验的基础上方能确定流 程。在选别钛矿时，几乎使用了各种选矿方法，反复交替地进行组合，才能达到 比较理想的效果。 1 6 1 钛原生矿的选矿。”3 目前工业利用的钛铁矿均系含钛复合铁矿类矿床，它是一种原生矿，结构致 密，难采难选。为利用其中的钛资源，其选矿流程可分为预选、选铁和选钛三个 阶段。 1 6 ，1 1 预选 将开采得到的岩矿，先丢弃部分尾矿，这样可达到提高选矿处理能力和入选 品位，以及降低生产成本的目的。预选作业常用的选矿方法有磁滑轮磁选、重介 质旋流器及粗粒跳汰机重选等法。 16 ，12 选铁 第一章绪论 在选别含钛复合铁矿时，选铁的目的是获得供炼铁用的铁精矿或钒铁精矿。 采用的方法是磁选法。选铁后使大部分铁和钛得以分离。 1 6 1 3 选钛 钛铁矿的回收是以含钛复合铁矿经选铁后的尾矿为原料进行的。钛铁矿的选 矿是通过多段破碎和筛分，并应用了重选、磁选、电选和浮选等各种方法组合而 成。由于各种矿源成份复杂，所使用的流程也不尽相同。 1 6 2 钛砂矿的选矿哪_ 川 钛砂矿包括海滨砂矿和内陆砂矿，这种砂矿易采易选，除了少数矿床需剥离 覆盖层外，一般不需要剥离即可直接开采