榴輝巖型金紅石礦選礦現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢*

黃俊瑋　李洪潮　郭珍旭　張紅新

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所； 2.國家非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心；3.國土資源部多金屬礦評價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

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榴輝巖型金紅石礦選礦現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢*

黃俊瑋1,2,3李洪潮1,2,3郭珍旭1,2,3張紅新1,2,3

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所； 2.國家非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心；3.國土資源部多金屬礦評價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

摘要分析了我國江蘇東海、江蘇新沂、山東某地、青海烏蘭等主要產(chǎn)地的榴輝巖型金紅石礦的礦石性質(zhì)，總結(jié)了不同產(chǎn)地榴輝巖型金紅石礦的選礦工藝現(xiàn)狀，指出了目前存在的選礦技術(shù)難點(diǎn)主要是金紅石與石榴石的浮選分離和金紅石精礦TiO2回收率的提高，并指明了金紅石高效捕收劑和石榴石高效抑制劑的研制、窄級別分選及光電選等環(huán)保型選礦方法的應(yīng)用是今后我國榴輝巖型金紅石礦選礦的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞榴輝巖金紅石綜合利用窄粒級分選

鈦比強(qiáng)度高，耐腐蝕性和耐低溫、耐熱性能好，被廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、機(jī)械、化學(xué)等工業(yè)中，是我國14種戰(zhàn)略儲備資源之一。我國鈦資源儲量較大，鈦主要以釩鈦磁鐵礦的形式存在，其次為金紅石。受限于目前釩鈦磁鐵礦的綜合利用技術(shù)，我國鈦資源利用率很低，對鈦進(jìn)口依賴度仍較為嚴(yán)重。因此，實(shí)現(xiàn)金紅石的高效開發(fā)利用具有重要意義。

天然金紅石是制取鈦白粉、海綿鈦等高檔鈦產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料，在國民經(jīng)濟(jì)生活中具有重要應(yīng)用。我國金紅石礦資源豐富，廣泛分布于湖北、河南、山西、江蘇、陜西、海南等省區(qū)，原生金紅石礦是主要的工業(yè)類型，其次是金紅石砂礦[1]。原生金紅石礦品位低、粒度細(xì)、礦物組成和嵌布關(guān)系復(fù)雜，選別工藝繁鎖，金紅石回收率低，經(jīng)濟(jì)效益差，目前開發(fā)規(guī)模較小[2]。榴輝巖型金紅石礦成分簡單，具有嵌布粒度較粗、可綜合回收利用的礦物多、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高等特點(diǎn)，是一類具有較大開發(fā)利用優(yōu)勢的原生金紅石礦[3]27。論文旨在總結(jié)榴輝巖型金紅石的選礦工藝現(xiàn)狀，以期為該資源的利用和選礦工藝的發(fā)展提供參考。

1礦石性質(zhì)

我國秦嶺—大別超高壓變質(zhì)帶東延部分蘇魯超高壓變質(zhì)帶分布有大量超高壓榴輝巖體[4-5]。江蘇和山東是榴輝巖型金紅石礦床的主要產(chǎn)地，礦床具有規(guī)模大、礦體厚、易于勘探和開采等特點(diǎn)，為該礦產(chǎn)的開發(fā)利用提供了便利條件[6]3。

我國不同產(chǎn)地的榴輝巖型金紅石中主要有用礦物為金紅石、石榴石和綠輝石，有時(shí)含有可綜合利用的藍(lán)晶石、白云母等，金紅石、石榴石和綠輝石的嵌布粒度相對較粗，有用礦物較易實(shí)現(xiàn)單體解離。磷、硫礦物的存在會影響金紅石精礦的質(zhì)量，在選礦或后期提純過程中需要降低精礦中磷、硫的含量。微細(xì)粒的金紅石常被石榴石和綠輝石包裹，回收利用困難。我國不同產(chǎn)地的榴輝巖型金紅石礦礦物組成與嵌布特征見表1。

表1　我國不同產(chǎn)地的榴輝巖型金紅石礦礦物組成與嵌布特征

2 榴輝巖型金紅石礦選礦工藝

榴輝巖型金紅石礦選礦產(chǎn)品一般為金紅石、石榴石和綠輝石3種精礦，根據(jù)礦石性質(zhì)不同，有時(shí)還有藍(lán)晶石、石英、云母等副產(chǎn)品。為綜合利用該金紅石礦，選礦工作者對我國不同產(chǎn)地的榴輝巖型金紅石礦進(jìn)行了選礦工藝研究。

為利用東?？h金紅石礦中的石榴石，王衛(wèi)初[7]21-22在浮選金紅石前通過磁選回收石榴石，確定了重選—磁選—再磨—浮選—重選聯(lián)合選礦工藝。與單一回收金紅石的工藝流程相比，金紅石精礦TiO2品位均大于90%，變化不大，回收率由62.13%下降到52.30%，但可同時(shí)獲得礦物含量大于90%、回收率為60.75%的石榴石精礦，每年增加經(jīng)濟(jì)效益279.2萬元。王勇海[6]56-59以TXB為金紅石復(fù)合捕收劑，采用優(yōu)先浮選石榴石—脫泥—混合浮選金紅石和石榴石—浮選分離金紅石和石榴石—磁選提純工藝流程處理該礦石，獲得了金紅石精礦TiO2品位91%、回收率57.46%，石榴石精礦礦物含量92%左右、回收率大于90%，綠輝石精礦礦物含量90%～95%、回收率大于90%的選別指標(biāo)。為控制東?？h毛北礦區(qū)選廠金紅石精礦的產(chǎn)品粒度，鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所采用分級—重選—磁選—浮選—電選提純聯(lián)合工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)，指標(biāo)良好，并獲得了粒度相對較粗的石榴石精礦產(chǎn)品[13]。

溫英[9]24-25等根據(jù)江蘇新沂金紅石礦性質(zhì)，進(jìn)行先重選后磁選和先磁選后重選兩種工藝流程對比試驗(yàn)，結(jié)果表明，先磁選后重選流程指標(biāo)優(yōu)于先重選后磁選。前者在提高石榴石精礦指標(biāo)的基礎(chǔ)上，還可提高金紅石精礦TiO2品位10個百分點(diǎn)左右，且可獲得礦物含量84%左右的綠輝石精礦，后者則沒有獲得合格的綠輝石精礦產(chǎn)品，主要原因是重選選礦效率低，拋尾效果不佳。先磁選后重選流程中金紅石重選尾礦中藍(lán)晶石已富集至8%～10%，高于工業(yè)開采品位，具有綜合回收價(jià)值。羅立群[10]580-582采用濕式強(qiáng)磁選—重選—干式電磁選—酸浸脫磷工藝流程處理該礦石，獲得了金紅石、石榴石和綠輝石3種合格的精礦。綠輝石磁選和金紅石電選尾礦中，藍(lán)晶石含量高達(dá)15%～20%，可考慮綜合回收。

魏健[11]60-61等采用磁選—重選—浮選—重選—磁選聯(lián)合工藝流程選別山東某地的榴輝巖金紅石礦，獲得了TiO2品位95%左右的金紅石精礦，礦物含量分別為96%和95%左右的石榴石精礦和綠輝石精礦，同時(shí)獲得石英含量85%和云母含量15%的石英—云母粉產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了有用礦物的綜合回收利用，提高了資源利用率。

針對青海烏蘭榴輝巖型金紅石礦具有石榴石含量高(58.3%左右)、金紅石含量相對較低(1.6%左右)的特點(diǎn)，利用研制的高效、低毒金紅石捕收劑ZSS，鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所采用重選脫泥—金紅石和石榴石混合浮選—磁選分離—電選提純流程選別該金紅石礦，獲得了TiO2品位92.44%、回收率56.29%，硫、磷含量分別為0.073%、0.033%的金紅石精礦和礦物含量均大于90%、回收率分別為90.29%、72.82%的石榴石與綠輝石精礦，以原礦處理量 2 000 t/d計(jì)，年經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)1.6億元[12]45-50，[14]。

總結(jié)不同產(chǎn)地的榴輝巖型金紅石礦選礦工藝可知：①榴輝巖型金紅石礦中的石榴石一般具有弱磁性，可通過磁選回收；②礦石中金紅石和綠輝石的密度和可浮性都有一定的差異，可通過重選和浮選分離；③磷、硫等雜質(zhì)會影響金紅石精礦的質(zhì)量，重選和浮選獲得的金紅石精礦有時(shí)還需進(jìn)一步提純降雜；④金紅石精礦TiO2回收率普遍不高，一般在60%左右，一方面是由于選礦工藝復(fù)雜、精礦產(chǎn)品多，增加了TiO2的損失，另一方面是因?yàn)槲⒓?xì)粒金紅石常被石榴石和綠輝石包裹，回收利用困難，且礦石中含TiO2的礦物如鈦鐵礦等也會進(jìn)入尾礦。

3選礦技術(shù)難點(diǎn)及發(fā)展趨勢

3.1選礦技術(shù)難點(diǎn)

金紅石和石榴石的高效分離及金紅石精礦TiO2回收率的提高是榴輝巖型金紅石礦的選礦難點(diǎn)。

3.1.1金紅石和石榴石浮選分離研究

金紅石和石榴石密度非常接近，難以通過重選分離。榴輝巖型金紅石礦中，鐵常以類質(zhì)同象的形式在金紅石晶格中發(fā)生取代，微細(xì)粒金紅石常被石榴石包裹，增大了金紅石和石榴石磁選分離的難度[15]27。

王勇海[6]47-52以硫酸為調(diào)整劑，氟硅酸鈉為抑制劑，TXB為捕收劑，對金紅石和石榴石混合精礦進(jìn)行浮選分離，獲得了TiO2品位大于80%的金紅石粗精礦。丁浩[15]28-32，[16]等分別采用FL108+六偏磷酸鈉和烷胺雙甲基磷酸+六偏磷酸鈉組合藥劑浮選分離金紅石和石榴石，結(jié)果表明，F(xiàn)L108和烷胺雙甲基磷酸對金紅石和石榴石均具有較好的捕收作用；六偏磷酸鈉能有效降低兩種藥劑對石榴石的捕收作用，而對金紅石浮選效果影響不大。

3.1.2TiO2回收率的提高

該類型金紅石精礦TiO2回收率普遍不高的原因主要是選礦流程長，精礦產(chǎn)品多，微細(xì)粒金紅石回收困難等。窄級別分選可避免礦物粗細(xì)粒間的相互干擾，有效富集細(xì)粒級金紅石，提高金紅石精礦TiO2的回收率。

3.2發(fā)展趨勢

當(dāng)金紅石純礦物中鐵含量較低時(shí)，金紅石幾乎沒有磁性，可通過磁選分離金紅石和石榴石；當(dāng)鐵含量較高時(shí)，金紅石和石榴石需通過浮選進(jìn)行分離。常規(guī)的金紅石捕收劑對石榴石也具有良好的捕收性能，因此，金紅石高效捕收劑和石榴石高效抑制劑的研制是其浮選分離的研究重點(diǎn)。

榴輝巖型金紅石一般呈暗紅色至黑色，在一定溫度下具有良好的導(dǎo)電性；石榴石一般呈橘黃色至暗紅色，導(dǎo)電性較差；綠輝石多呈淡綠色至墨綠色，導(dǎo)電性也較差。3種礦石嵌布粒度較粗，在顏色和導(dǎo)電性方面的差異為光電選的應(yīng)用提供了基本條件[18]。隨著選廠對環(huán)保的不斷重視，光電選等環(huán)境友好、污染小的選礦方法在榴輝巖型金紅石礦中的應(yīng)用越來越受到重視。

4結(jié)論

(1)我國榴輝巖型金紅石礦在江蘇、山東等地區(qū)分布較多，礦床規(guī)模大，礦體厚，易于勘探開采，礦石礦物組成簡單、有用礦物嵌布粒度相對較粗，可綜合回收利用的礦物多，較易開發(fā)利用。

(2)榴輝巖型金紅石礦一般通過磁選回收石榴石，重選分離綠輝石，浮選或重選法回收金紅石。根據(jù)要求，金紅石產(chǎn)品還需電選或酸洗等工藝提純。選礦產(chǎn)品一般有金紅石、石榴石和綠輝石3種精礦，也可獲得藍(lán)晶石、石英、云母等副產(chǎn)品。

(3)金紅石的高效捕收劑和石榴石的高效抑制劑的研制，窄級別分選，光電選礦等環(huán)境友好型選礦方法的應(yīng)用是今后榴輝巖型金紅石礦選礦工藝的主要發(fā)展趨勢，將有助于金紅石與石榴石的浮選分離，改善微細(xì)粒金紅石的富集與回收，提高TiO2回收率和資源的綜合利用率，實(shí)現(xiàn)選礦生產(chǎn)綠色高效。

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(收稿日期2015-12-25)

Beneficiation Research Status and Development Trend of Eclogite-type Rutile Ore

Huang Junwei1,2,3Li Hongchao1,2,3Guo Zhenxu1,2,3Zhang Hongxin1,2,3

(1.Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences;2.National Engineering Research Center for Multipurpose Utilization of Nonmetallic Mineral Resources;3.Key Laboratory of Polymetallic Ore Evaluation and Comprehensive Utilization, Ministry of Land and Resources)

AbstractAnalyzes the ore properties of main producing area of eclogite type rutile, including Jiangsu east China sea, Xinyi of Jiangsu Province, Somewhere in Shandong, Wulan of Qinghai and so on. Summarizes existing beneficiation processing technical status for various eclogite type rutile ore in different production origins. Points out the difficulties in beneficiation mainly are flotation separation of rutile from garnet and TiO2 recovery improvement on rutile concentrate. High efficient rutile collector and garnet inhibitor development, narrow size level separation and the application of the photoelectric separation such as environmental protection dressing method will be the future development trend of the eclogite type rutile ore dressing in our country.

KeywordsEclogite， Rutile， Multipurpose Utilization， Narrow particle size Separation

*國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(編號：201511063)。

黃俊瑋(1989—)，男，助理工程師，450006 河南省鄭州市隴海路328號。