[科普中國]-鈦輝石

簡介

攀枝花—西昌地區(qū)鈦鐵礦儲量(按TiO2 計)約1.5億t，占全國原生鈦鐵礦儲量的97%，列國內(nèi)第一位，是我國重要的鈦資源基地。攀鋼礦業(yè)公司選鈦廠的入選原料為選鐵廠所排出的磁選尾礦，由于礦石性質(zhì)的變化，以及選鐵廠采用細(xì)磨措施提高鐵精礦品位，致使選鈦廠浮選入選原料中粒徑小于74 μm 的礦物含量超過60%。微細(xì)粒級含量增大，會造成兩個方面的影響：一是會造成浮選過程中泡沫過分穩(wěn)定、發(fā)粘，使礦粒不易脫附，細(xì)粒脈石礦物夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重，從而嚴(yán)重影響浮選精礦品位；二是原料中粒徑小于19 μm的礦物被分級脫泥作業(yè)作為尾礦拋棄。而據(jù)檢測，磁尾中粒徑小于19 μm 的鈦鐵礦含量占35%左右，TiO2含量達(dá)9.24%。可見，大量含鈦礦物白白流失。目前現(xiàn)場鈦鐵礦選別工藝為強(qiáng)磁?浮選聯(lián)合流程，主要是強(qiáng)化19~74 μm 粒級鈦鐵礦的回收1。

實驗1 試樣

試驗樣品中，鈦鐵礦取自攀枝花選鈦廠電選精礦，經(jīng)搖床、磁選制得鈦鐵礦純礦物；鈦輝石取自攀枝花選鈦廠電選尾礦，采用搖床、磁選、電選制得鈦輝石純礦物。兩種純礦物經(jīng)瓷球磨、篩分、水析分別制得74~100 μm、38~74 μm、10~38 μm 3 個粒級試樣，以及粒徑小于74 μm 的顆粒含量為93%(0~100 μm)的鈦鐵礦和鈦輝石全粒級試樣。粒徑小于10 μm 的兩種純礦物試樣則由周期式攪拌球磨機(jī)制得。

2 浮選實驗

實驗所用藥劑均為分析純或化學(xué)純試劑，捕收劑為常規(guī)藥劑油酸鈉，pH 調(diào)整劑為硫酸和氫氧化鈉。實驗用水是一次蒸餾水。

浮選實驗是在槽容積為40 mL 的XFG 型掛槽式浮選機(jī)進(jìn)行，浮選溫度為25 ℃。每次實驗稱取礦樣2 g(混合礦樣為5 g)置于槽中，加入適量蒸餾水，攪拌1 min 后加pH 調(diào)整劑攪拌3 min，再加捕收劑攪拌5 min，經(jīng)PHS?3C 型精密pH 計測定pH 值后，浮選5 min，浮選過程采取手工刮泡，浮選完成后將刮出的泡沫(精礦)烘干、稱量，計算回收率。

3 動電位測試

將礦物磨至粒徑小于0.002 mm，每次稱樣30 mg置于燒杯中，加入50 mL 的蒸餾水，按照與浮選實驗相同的調(diào)漿條件加藥劑，用磁力攪拌器攪拌5 min 后在Zetaplus Zeta 分析儀上測量礦物表面電位。

結(jié)果與討論1 鈦鐵礦和鈦輝石可浮性

鈦鐵礦各個粒級的可浮性都很好，且可浮區(qū)間寬，在pH 值為4~10 區(qū)間內(nèi)均具有較好的可浮性。相對來說，粒徑小于10 μm 粒級的鈦鐵礦可浮性較差，10~38 μm 粒級的鈦鐵礦可浮性最好。當(dāng)pH 值大于10 以后，74~100 μm 粒級和38~74μm 粒級的鈦鐵礦回收率隨pH 值增加而顯著下降。

鈦輝石的可浮性相對較差，可浮區(qū)間也很窄，僅在pH 值為4.5~7.5 區(qū)間內(nèi)可浮性相對較好。就各粒級可浮性來看，粒徑小于10 μm 粒級的鈦輝石可浮性最差，38~74 μm 粒級的鈦輝石可浮性最好，當(dāng)pH=6.28 時，鈦輝石回收率可達(dá)74.93%。

捕收劑油酸鈉用量對全粒級鈦鐵礦和鈦輝石回收率的影響。鈦鐵礦的回收率先隨油酸鈉用量的增大而升高，后趨于平緩。當(dāng)油酸鈉用量為1×10?4mol/L 時，鈦鐵礦回收率可高達(dá)90%以上，具有非常好的可浮性；油酸鈉用量大于1×10?4mol/L 后，其對鈦鐵礦回收率影響不大。在實驗藥劑用量范圍內(nèi)，油酸鈉用量對鈦輝石的回收率影響不大，回收率一直維持在25%~30%之間，可浮性較差。

2 鈦鐵礦和鈦輝石混合體系浮選

從鈦鐵礦和鈦輝石可浮性實驗結(jié)果可知，鈦鐵礦可浮性很好，鈦輝石可浮性較差，為了研究在實際浮選體系中，鈦輝石對鈦鐵礦浮選回收率影響的原因，分別進(jìn)行了鈦輝石各個粒級同全粒級鈦鐵礦不同比例人工混合礦浮選實驗。

對于10~38 μm、38~74 μm 和74~100μm 3 個粒級的鈦輝石來說，其含量的增加對鈦鐵礦回收率的影響并不大；而對于粒徑小于10 μm 的鈦輝石來說，其含量低于40%時，對鈦鐵礦回收率影響不大，但其含量超過40%時，對鈦鐵礦回收率影響非常顯著。隨著該粒級鈦輝石含量增加，鈦鐵礦回收率急劇降低，當(dāng)該粒級鈦輝石含量為50%時，鈦鐵礦的回收率由該粒級鈦輝石含量為0 時的89%降到63%；該粒級鈦輝石含量增大到80%時，鈦鐵礦的回收率僅為33.6%。

全粒級鈦鐵礦和粒徑小于10 μm 的鈦輝石占60%的人工混合礦油酸鈉用量試驗結(jié)果。隨油酸鈉用量在一定范圍內(nèi)的增大，鈦鐵礦回收率雖然有明顯提高，但與鈦鐵礦純礦物浮選實驗結(jié)果相比，在相同的油酸鈉用量和pH 值下，鈦鐵礦純礦物的回收率遠(yuǎn)大于此混合礦中鈦鐵礦的回收率。造成這種現(xiàn)象的主要原因可能是微細(xì)粒鈦輝石在鈦鐵礦表面發(fā)生了罩蓋作用，降低了鈦鐵礦的可浮性。下面將從DLVO理論方面詳細(xì)討論微細(xì)粒鈦輝鈦輝石與鈦鐵礦間的相互作用。

3 異類礦物顆粒間的相互作用

由于微細(xì)粒的鈦輝石對鈦鐵礦浮選影響較大，所以本實驗室研究5 μm 鈦輝石和38 μm 鈦鐵礦礦物粒子間的相互作用情況。

當(dāng)顆粒間距小于10 nm 時，吸引力急劇增大，更有可能發(fā)生罩蓋。當(dāng)顆粒間距大于20 nm 時，吸引力緩慢減小，隨著間距的繼續(xù)增大，吸引力趨近于0。在pH=8.5 時，兩種顆粒的總相互作用能隨顆粒間距的增大由排斥變?yōu)槲?，?dāng)顆粒間距小于52.5 nm 時，其作用能表現(xiàn)為排斥，當(dāng)顆粒間距大于52.5 nm 時，其作用能表現(xiàn)為吸引，但吸引力很小。由此可見，在pH=8.5 時，由于顆粒間存在斥力，微細(xì)粒的鈦輝石在鈦鐵礦表面罩蓋的可能性較小。

根據(jù)浮選實驗結(jié)果，鈦鐵礦在pH 為4~10 區(qū)間均具有很好的可浮性，而鈦輝石僅在pH 為4.5~7.5 區(qū)間具有一定的可浮性；并且，根據(jù)DLVO 理論計算結(jié)果，在pH=8.5 時，發(fā)生細(xì)粒罩蓋可能性較小，有利于消除鈦輝石的影響。因此，基于這兩個方面的原因，可考慮選擇pH 為7.5~10 的堿性區(qū)間來浮選鈦鐵礦2。

總結(jié)1) 鈦鐵礦在pH 值為4~10 區(qū)間內(nèi)各個粒級都具有很好的可浮性，鈦輝石僅38~74 μm 粒級在pH 值為4.5~7.5 區(qū)間內(nèi)具有較好的可浮性。油酸鈉用量對鈦鐵礦回收率影響較大，當(dāng)油酸鈉用量為1×10?4mol/L 時，鈦鐵礦回收率高達(dá)90%以上；油酸鈉用量對鈦輝石的回收率影響不大。

2) 粒徑小于10 μm 粒級的鈦輝石在其含量超過40%時，會導(dǎo)致鈦鐵礦回收率急劇降低，其它較粗粒級的鈦輝石對鈦鐵礦回收率影響較小。

3) 根據(jù)DLVO 理論計算結(jié)果，在pH=5.9 時，兩種礦物顆粒間的總相互作用能為負(fù)值，表現(xiàn)為相互吸引，微細(xì)粒極的鈦輝石會在鈦鐵礦表面上粘附，使鈦鐵礦的回收率顯著降低；在pH=8.5 時，由于靜電排斥能大，使總相互作用能仍為強(qiáng)的斥力，微細(xì)粒鈦輝石不能在鈦鐵礦上發(fā)生粘附，因此，可以考慮在堿性區(qū)間浮選鈦鐵礦3。