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        云南富寧縣良子老寨鈦鐵礦工藝礦物學(xué)研究

        2022-08-08 00:52:26張俊花楊社平樂智廣
        云南地質(zhì) 2022年2期
        關(guān)鍵詞:鈦鐵礦脈石細(xì)粒

        張俊花 ,楊社平,樂智廣

        (自然資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650218)

        我國鈦鐵礦資源豐富,資源儲量占全球30%左右,主要集中分布于廣東、廣西及云南地區(qū)。云南鈦鐵礦多屬半風(fēng)化-風(fēng)化礦床,易開采,易破碎,但選礦精礦品位較低,精礦中TiO2含量一般在42%~46%,不利于冶煉,選礦工藝相對復(fù)雜[5]。

        云南省鈦鐵礦主要分布在昆明市祿勸縣、富民縣、尋甸縣及楚雄州武定縣,文山州富寧縣等地[4]。富寧縣鈦鐵礦多出露地表,品位相對較高、易采選,具備良好的開發(fā)利用前景。

        富寧良子老寨礦床位于云南富寧縣里達(dá)鄉(xiāng)-板侖鄉(xiāng)一帶,礦區(qū)范圍地理坐標(biāo):東經(jīng)105°38′15″~105°42′00″,北緯23°51′30″~23°52′39″[6]。礦床類型屬輝綠巖風(fēng)化型鈦鐵砂礦。本文主要對富寧良子老寨鈦鐵礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)方面的研究,為選礦工藝流程的選擇和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

        1 礦石化學(xué)成分

        礦區(qū)現(xiàn)場采取12件探槽樣品,平均組合為研究綜合樣(以下稱原礦),可代表礦區(qū)礦石性質(zhì),以粉砂礦為主,塊礦很少且松散易碎,先曬干,后破碎加工成-2mm綜合試驗(yàn)樣,化學(xué)多元素分析見表1。平均入選品位TiO23.88ω%、TFe15.50ω%、mFe 0.41ω%,含P 0.19%、S 0.01%、As 26.2×10-6,鈦為選礦回收的目的元素;TFe含量雖較高,但可選mFe含量很低,可做伴生元素回收。

        表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果/ω%Tab 1.Raw Ore Chemical Analysis

        2 礦物組成及其相對含量

        礦石為全風(fēng)化型,完全風(fēng)化呈砂土狀,主要結(jié)構(gòu)為它形粒狀、顯微鱗片狀結(jié)構(gòu)。鈦鐵礦含量4.5ω%,主要脈石礦物為高嶺石、石英、水-絹云母、綠泥石等;鈦磁鐵礦含量1.1ω%,由于含量少,僅具備伴生回收價(jià)值。含量分析結(jié)果見表2。

        表2 礦石礦物組成及其相對含量分析結(jié)果(ω%)Tab 2.Chemical Analysis of Mineral Composition

        3 礦石主要礦物嵌布特征

        礦石主要由鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、高嶺石、褐鐵礦、綠泥石、絹云母、石英等組成。對選礦指標(biāo)影響較大的礦物為鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、銳鈦礦和褐鐵礦、高嶺石、石英。

        鈦鐵礦:分子式FeTiO3,含量約4.5ω%。黑色,不透明,半金屬光澤。鏡下觀察,多呈它形粒狀、個(gè)別呈半自形粒狀,部分與脈石礦物連生,少數(shù)與鈦磁鐵礦連生。圖1a、1b。鈦鐵礦嵌布粒度主要在0.03mm~0.13mm之間,微細(xì)粒級者占16.4%(<0.032mm),細(xì)粒級者占31.2%(0.032 mm~0.064mm),中粒級者占47.9%(0.064 mm~0.128 mm),粗粒級者占4.5%(>0.128 mm),大部分屬中粒-細(xì)粒級嵌布(圖1)?;阝佽F礦的粒度,選礦推薦的原則流程為弱磁選除鐵-高梯度強(qiáng)磁選拋尾-搖床精選。

        圖1 鈦鐵礦嵌布粒度圖Fig 1.Grain Size Distribution of IlmeniteMicroscopic

        經(jīng)掃描電鏡能譜分析,鈦鐵礦成分接近理論值,成分比較純、沒有其它元素混入,且可見與鈦磁鐵礦連生。詳見圖2和表3結(jié)果。

        表3 鈦鐵礦及其連生的鈦磁鐵礦的能譜分析結(jié)果(ω%)Tab 3 Energy Spectrum Analysis of Ilmenite and Associated Ti Magnetite

        圖2 鈦鐵礦和鈦磁鐵礦背散射電子圖以及能譜圖Fig 2.Backscattered Electron Diagram and Energy Spectrumof Ilmenite and Ti Magnetite

        鈦磁鐵礦:分子式(Fe,Ti)3O4,含量約1.1ω%。礦石中鐵元素的目的礦物,黑色,不透明,半金屬光澤。礦石中呈它形粒狀,受風(fēng)化作用影響,少數(shù)顆粒包含泥質(zhì)并與鈦鐵礦連生,不均勻分布。鈦磁鐵礦嵌布粒度主要在0.01mm~0.1mm,屬細(xì)粒級嵌布。圖3、3c。經(jīng)掃描電鏡能譜分析,樣品中鈦磁鐵礦普遍含鈦,含鈦量約10ω%,屬于類質(zhì)同象的形式,無法通過選礦的方法去除。詳見圖3和表4結(jié)果。

        表4 鈦磁鐵礦能譜分析結(jié)果(ω%)Tab 4.Energy Spectrum Analysis of Ti Magnetite

        圖3 鈦磁鐵礦背散射電子圖和能譜圖Fig 3.Backscattered Electron Diagram and Energy Spectrum of Ti Magnetite

        銳鈦礦:分子式TiO2,含量約1.5ω%。褐色,半透明,玻璃-金剛光澤。礦石中以隱晶質(zhì)狀為主,個(gè)別呈它形粒狀,不均勻分布,多與脈石礦物相連生。銳鈦礦嵌布粒度為≤0.004mm。見顯微照片3c、3d。

        褐鐵礦:分子式FeOOH,含量約24.7ω%。紅褐色,不透明,土狀-半金屬光澤。礦石中呈隱晶質(zhì)狀、顯微鱗片狀,少數(shù)富含泥質(zhì),少數(shù)集合體大致呈細(xì)網(wǎng)脈狀產(chǎn)出,集合體嵌布粒度0.004 mm~0.05mm。見顯微照片3e。

        高嶺石:分子式Al4[Si4O10](OH)8,含量約47%。礦石中呈顯微鱗片狀,被鐵泥質(zhì)不均勻浸染,雜亂分布,嵌布粒度在0.004 mm~0.01mm之間。見顯微照片3f。

        石英:分子式SiO2,含量約8.5%。無色,油脂光澤。在礦石中呈它形粒狀、少部分呈隱晶質(zhì)狀,粒徑大小不均勻,不均勻分布。嵌布粒度為0.004 mm~0.1mm。

        4 鈦賦存狀態(tài)

        原礦中含TiO23.88ω%,經(jīng)研究,目的元素鈦主要以獨(dú)立礦物的形式賦存在鈦鐵礦中,分配率60.38%,少部分以類質(zhì)同象的形式賦存在鈦磁鐵礦中,分配率3.98%;其余以吸附或微細(xì)粒包裹形式賦存在粘土礦物及脈石礦物中,分配率分別占21.00%、14.64%。表5。

        表5 各礦物中鈦的分配率(%)Tab 5.Ti Distribution Ratio in Various Minerals

        5 礦石性質(zhì)對鈦選礦的影響

        據(jù)工藝礦物學(xué)研究結(jié)果,礦石中鈦鐵礦與脈石礦物高嶺石、褐鐵礦、石英、綠泥石、水-絹云母等比重差異較大(表6),適合使用磁選-重選聯(lián)合工藝進(jìn)行分選。鈦鐵礦嵌布粒度主要在細(xì)粒范圍內(nèi),大部分已單體解離,少部分鈦鐵礦嵌布粒度屬微細(xì)粒,與鈦磁鐵礦或脈石礦物連生。原礦中有1.1ω%鈦磁鐵礦,含量較少,對提高鈦品位和回收率影響不大,僅具伴生回收價(jià)值,由于其物理性質(zhì)與鈦鐵礦相近,在試驗(yàn)過程中有負(fù)面影響且對最終鈦精礦品位有負(fù)面影響,所以選礦流程采用“弱磁除鐵-高梯度強(qiáng)磁拋尾-鈦粗精礦搖床精選”作為聯(lián)合選礦工藝流程,實(shí)現(xiàn)鈦鐵礦與脈石礦物之間的有效分離,選別后精礦指標(biāo)見表7。

        表6 礦石礦物相應(yīng)比重?cái)?shù)據(jù)表Tab 6 Ti Concentrate Analysis

        表7 鈦精礦多元素分析結(jié)果(ω%)Table 7 Multielement analysis results of titanium concentrate/ω%

        鈦精礦TiO250.16ω%,含TFe 35.74ω%、P 0.018ω%、CaO 0.42ω%、MgO 0.48ω%,據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YS/T 351-2007),鈦鐵礦精礦品質(zhì)TiO2≥46ω%即為商品精礦,該鈦精礦達(dá)到了商品精礦的質(zhì)量要求。

        鈦精礦產(chǎn)品中金屬礦物以鈦鐵礦為主,含少量褐鐵礦、鈦磁鐵礦和黃銅礦,其中鈦鐵礦含量占95%,解離度97%左右,未解離者與鈦磁鐵礦、褐鐵礦、脈石礦物相連生,嵌布粒度在0.01 mm~0.1mm,屬微細(xì)粒級嵌布。褐鐵礦含量1%左右,脈石礦物成分為高嶺石、石英、水云母等,粒內(nèi)含微細(xì)粒金屬礦物包體或與金屬礦物連生。見顯微照片4a、4b、4c、4d。

        6 結(jié)論

        (1)富寧縣良子老寨鈦鐵礦原礦中TiO23.88ω%、TFe15.50ω%、mFe 0.41ω%,含CaO 0.46ω%、MgO 1.43ω%、SiO235.61ω%、Al2O322.38ω%、P 0.19ω%、S 0.01ω%、As 26.2×10-6,鈦是選礦回收的目的元素;TFe含量雖較高,可選mFe含量很低,大量的鐵以褐鐵礦的形式存在,鐵僅可做伴生元素回收;有害元素CaO、MgO、P、S、As較低,對選礦的影響較小。

        (2)礦石中TiO2品位達(dá)到礦產(chǎn)資源工業(yè)利用邊界品位,具有工業(yè)利用價(jià)值,是選礦回收的目的元素,鈦元素主要賦存在鈦鐵礦中,通過回收鈦鐵礦即可有效富集礦石中的鈦;其中目的元素鈦60.38%以獨(dú)立礦物的形式賦存在鈦鐵礦中,其余主要以吸附或微細(xì)粒包裹形式賦存在粘土礦物及脈石礦物中,屬不可選或極難選鈦。

        (3)鈦鐵礦嵌布粒度主要在細(xì)粒-中粒范圍,原始狀態(tài)下大部分已單體解離。少部分鈦鐵礦嵌布粒度屬微細(xì)粒,與鈦磁鐵礦或脈石礦物連生,因含量較少,對提高鈦品位和回收率影響不大。

        (4)鈦磁鐵礦含量僅1.1ω%,其中鈦無利用價(jià)值,鐵可作為伴生元素回收。

        (5)在詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究基礎(chǔ)上,選礦采用“弱磁除鐵-高梯度強(qiáng)磁拋尾-鈦粗精礦搖床精選”聯(lián)合流程,在最佳分選條件下,可獲得鈦精礦中TiO2品位50.16ω%,達(dá)到了商品精礦的質(zhì)量要求。

        (6)該礦石為全風(fēng)化型鈦鐵礦,原礦磨礦后解離度較好、選礦工藝流程不復(fù)雜、鈦精礦TiO2品位較高,對于鈦鐵礦相對回收率好、達(dá)90%以上,符合商品鈦精礦的質(zhì)量要求,屬于較易選鈦鐵礦。

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