山东某金红石矿石浮选试验研究

万 丽 高玉德

(广州有色金属研究院)

我国的金红石资源主要分布在湖北、湖南、安徽、山东等省，其中湖北枣阳的金红石矿储量为全国之冠［1］。虽然我国拥有较为丰富的金红石矿资源，但只有少数被开发，如山西省代县金红石矿［2-3］，其他大多数原生金红石资源由于品位较低且矿石性质复杂，一直无法经济有效地利用。

传统的金红石矿石选矿方法是先重选富集然后通过磁选—电选进行分离，但选别效果不佳，且加工成本较高［4-6］。随着选矿技术的进步，人们发现用浮选法富集金红石具有较好的效果［7-9］。本研究对山东某金红石矿石进行浮选试验，为该金红石资源的开发利用提供技术依据。

1 矿石性质

1.1 矿石物质组成

矿石中主要有用矿物为金红石，有少量钛铁矿和榍石，少量至微量褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿及微量黄铁矿;脉石矿物主要为角闪石、石榴石、钠云母、绿泥石等。原矿化学多元素分析结果见表1，钛物相分析结果见表2。

表1 原矿化学多元素分析结果 %

表2 原矿钛物相分析结果 %

由表1及表2可知，矿石中TiO2的含量为3.85%，而83.89%的TiO2以金红石的形态存在。

1.2 金红石嵌布特性

矿石中金红石的粒度分布测定结果见表3。由表3可知，金红石的嵌布粒度分布范围较宽，主要集中在0.01～0.32 mm。

表3 金红石的嵌布粒度

金红石在矿石中主要有以下几种嵌布形式:

(1)呈自形—半自形晶集合体嵌布于角闪石、石榴石等脉石矿物中，晶形较好，粒度较粗;

(2)呈不等粒浸染状、微细粒浸染状分布于角闪石、石榴石、白云母等脉石矿物中，粒度粗细不均匀;

(3)呈极微细粒云雾状分布于角闪石等脉石矿物中，形成含钛角闪石;

(4)沿角闪石解理缝隙呈针状或网状交代，有时完全替代角闪石而保留角闪石晶形;

(5)少量金红石交代钛铁矿，形成富钛钛铁矿。

可见，矿石中的金红石有相当一部分不易单体解离，需要细磨。

2 试验药剂及设备

试验药剂包括矿浆pH调整剂硫酸、碳酸钠、氢氧化钠，活化剂硝酸铅，抑制剂六偏磷酸钠、CMC、硅酸钠、氟硅酸钠，捕收剂改性脂肪酸、油酸钠。其中，改性脂肪酸为自制药剂。

所用设备主要有XFD型浮选机、XMQ－67型锥型球磨机、真空过滤机以及MBE电热恒温鼓风干燥箱等。

3 试验结果与讨论

3.1 粗选条件试验

3.1.1 磨矿细度试验

在碳酸钠用量为600 g/t、硝酸铅用量为800 g/t、改性脂肪酸用量为400 g/t条件下，改变磨矿细度为－0.043 mm占45%、55%、65%、75%进行粗选，试验结果如图1所示。

图1 磨矿细度试验结果

由图1可知:随着磨矿细度的提高，金红石粗精矿的TiO2品位略有下降，TiO2回收率则逐渐上升;当磨矿细度为－0.043 mm占65%时，金红石粗精矿的TiO2品位和回收率分别为10.56%和78.47%，选别指标较好。因此确定磨矿细度为－0.043 mm占65%。

3.1.2 捕收剂种类试验

固定磨矿细度为－0.043 mm占65%、硝酸铅用量为1 000 g/t、捕收剂用量为800 g/t，用硫酸或碳酸钠或氢氧化钠调整矿浆pH，比较改性脂肪酸和油酸钠两种捕收剂在不同pH条件下的粗选效果，试验结果如图2所示。

图2 捕收剂种类试验结果

图2表明，油酸钠和改性脂肪酸均在弱碱性条件下对金红石的捕收效果较好，其中改性脂肪酸效果更佳。因此确定以改性脂肪酸为捕收剂。

3.1.3 碳酸钠用量试验

由于弱碱性时改性脂肪酸对金红石有较好的选别效果，因此进行了碳酸钠粗选用量试验。试验条件:硝酸铅用量为600 g/t，改性脂肪酸用量为400 g/t，碳酸钠用量分别为0、300、500、700、900、1 100 g/t。试验结果如图3所示。

图3 粗选碳酸钠用量试验结果

图3表明:随着碳酸钠用量的增加，金红石粗精矿的TiO2品位和回收率均先上升后下降;当碳酸钠用量为700 g/t时，金红石粗精矿的TiO2品位和回收率分别为13.84%和76.27%，指标较好。因此确定粗选碳酸钠用量为700 g/t，此时矿浆pH为8.5。

3.1.4 硝酸铅用量试验

试验条件:碳酸钠用量为700 g/t，改性脂肪酸用量为400 g/t，硝酸铅用量分别为200、400、600、800、1 000 g/t。试验结果如图4所示。

图4 粗选硝酸铅用量试验结果

图4表明:随着硝酸铅用量的增加，金红石粗精矿的TiO2品位和回收率均呈先上升后略微下降的趋势;当硝酸铅用量为600 g/t时，金红石粗精矿的TiO2品位和回收率分别为13.65%和76.37%，指标较好。因此确定粗选硝酸铅用量为600 g/t。

3.1.5 抑制剂种类及用量试验

为了获得更好的粗精矿指标，进行了抑制剂种类及粗选用量试验。试验条件:碳酸钠用量为700 g/t、硝酸铅用量为600 g/t、改性脂肪酸用量为400 g/t，抑制剂分别为六偏磷酸钠、CMC、硅酸钠、氟硅酸钠，其中六偏磷酸钠用量为0、50、100、150 g/t，CMC用量为0、50、100、150 g/t，硅酸钠用量为0、200、400 g/t，氟硅酸钠用量为0、100、200、400 g/t。试验结果如图5所示。

图5 抑制剂种类及粗选用量试验结果

由图5可知:随着抑制剂用量的增加，金红石粗精矿的TiO2品位均逐渐上升，回收率则逐渐下降;当抑制剂为六偏磷酸钠且其用量为100 g/t时，金红石粗精矿的TiO2品位和回收率分别为16.95%和74.30%，指标较好。因此，确定在粗选时添加100 g/t六偏磷酸钠对脉石矿物进行抑制。

3.1.6 改性脂肪酸用量试验

试验条件:碳酸钠用量为700 g/t，硝酸铅用量为600 g/t，六偏磷酸钠为100 g/t，改性脂肪酸用量分别为100、300、500、700、900 g/t。试验结果如图6所示。

图6 粗选改性脂肪酸用量试验结果

由图6可知:随着改性脂肪酸用量的增加，金红石粗精矿的TiO2品位呈先上升后下降的趋势，TiO2回收率呈逐渐上升的趋势;当改性脂肪酸用量为500 g/t时，金红石粗精矿的TiO2品位和回收率分别为16.66%和77.58%，指标较好。因此确定粗选时改性脂肪酸用量为500 g/t。

3.2 闭路流程试验

闭路试验流程如图7所示，试验结果如表4所示。

图7 闭路浮选试验流程

由表4可见，经1粗3精3扫闭路浮选，可获得TiO2品位为72.52%、TiO2回收率为87.22%的金红石精矿，说明所采用的工艺流程及药剂制度能够对金红石进行有效的回收。

表4 闭路浮选试验结果 %

4 结论

(1)以碳酸钠、硝酸铅、六偏磷酸钠为调整剂、改性脂肪酸为捕收剂，可以实现对试验矿石中金红石的高效浮选回收。

(2)在上述药剂作用下，经1粗3精3扫闭路浮选，可获得TiO2品位为72.52%、TiO2回收率为87.22%的金红石精矿。

［1］ 雷必春.某金红石矿储量全国之冠［J］.地球，1992(3):10-11.

［2］ 张 瑛，李文光.我国金红石矿产资源特点及开发利用［J］.中国化工，1997(4):19-20.

［3］ 吴 贤，张 健，康新婷.我国金红石矿资源分布、开发及技术现状［J］.稀有金属，2007，31(专辑):146-150.

［4］ 赵军伟，王 虎，岳铁兵.原生金红石选矿研究现状［J］.矿产保护与利用，2007(1):44-49.

［5］ 高利坤，张宗华，李春梅.河南方城金红石矿选矿试验研究［J］.矿产综合利用，2003(3):3-8.

［6］ 赵红芬.某金红石选矿试验研究［J］.矿产保护与利用，2001(2):23-25.

［7］ 朱建光.金红石和钛铁矿的浮选［J］.有色矿冶，1997(3):28-35.

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