钛铁矿和锆矿选矿技术

        钛铁矿和锆矿选矿技术 一、钛锆资源和产量 1.钛资源及产量 全世界已探明钛资源储量为7.1亿吨(按钛计、下同)，其中钛铁矿储量为5.6亿吨,金红石储量为1.7亿吨，钛工业储量为2.7亿吨。世界钛资源按矿床类型及矿物种类的赋存状况见表1，国外钛资源储量见表2，产量见表3。 表1钛资源赋存状况表

矿物别	储量，%	砂矿床，%	脉矿床，%
钛铁矿 金红石 合计	92.8 7.2 100.0	41.4 100 45.6	58.6 — 54.4

表21980年国外钛矿储量，万t钛(括号内为所占%)

洲别	国别	钛铁矿			金红石
		储量	资源	合计	储量	资源	合计
北美	加拿大 哥斯达黎加 美国 墨西哥 合计	4459(22%) — 1547(7.7%) — 6006	3367 91 7189 — 10647	7826(14%) 91 7189 — 16653	— — 91 — 91	18.2 — 692 264 974	18.2 — 783(5%) 264 1065
南美	阿根廷 巴西 乌拉圭 合计	— 91 — 91	91 182 182 455	91 273 182 546	— 5460(74%) — 5460	— 3640 ﹤5 3640	— 9100(59%) ﹤5 9100
欧洲	芬兰 挪威 苏联 意大利 合计	273 3640(18%) 364(1.8%) — 4277	91 455 1456 — 2002	364 4095(7.5%) 1820 — 6279	— — 146 246(3.3%) 392	— — 136.0 409.5 546	— — 282 655 938
非洲	莫桑比克 塞内加尔 南非 坦桑尼亚 埃及 上沃尔特 塞拉利昂 纳＊＊亚 合计①	— — 3003(15%) — 91 — — — 3094	1183 182 10647 364 819 364 — — 13650	1183 182 13650(25%) 364 910 364 — — 16744	— — 291 — — — 164 — 455	109 9.1 27.3 — — — 1456 ﹤5 1601	109 9.1 318.3 — — — 1620(10.6%) ﹤5 2056
亚洲	印度 印度尼西亚 马来西亚 斯里兰卡 合计①	4550(22.7%) — — 91 4641	7280 91 91 91 7644	11830(21.7%) 91 91 182 12285	455(6.1%) — — 18 473	1092 — — 9.1 1101	1547(10%) — — 27.1 1574
大洋洲	澳大利亚 新西兰 合计	1638(8.1%) — 1638	819 637 1456	2457(4.5%) 637 3094	546(7.4%) — 546	145.6 — 145.6	692(4.5%) — 692
世界合计		19747	35854	55601	7417	8008	15425
钛矿和金红石总储量		储量 27164 资源量 43862 资源总量 71026
钍铁矿和金红石总储量(按TiO2计)		储量 45364 资源量 73250 资源总量 118613

①合计中包括其他地区的91万t储量。 表3 世界钛精矿产量表，万tTiO2计

国别	金红石		钛铁矿		合计
	产量	%	产量	%	产量	%
加拿大 美国 巴西 南非 塞拉利昂 芬兰 挪威 印度 斯里兰卡 马来西亚 澳大利亚 其他 世界合计	— — 0.0125 3.8810 5.1840 — — 0.8710 1.3300 — 26.7085 2.873 40.86	— — 0.03 9.50 12.69 — — 2.13 3.26 — 65.36 7.03 100.00	33.39 34.95 0.76 31.50 — 5.85 36.89 8.42 3.71 10.26 65.43 22.08 253.24	13.39 13.80 0.30 12.44 — 2.31 14.57 3.32 1.46 4.05 25.84 8.72 100.00	33.39 34.95 0.77 35.38 5.18 5.85 36.89 9.29 5.04 10.26 92.14 24.95 294.09	11.35 11.89 0.26 12.03 1.76 1.99 12.54 3.16 1.71 3.49 31.33 8.49 100.00

2.锆资源及产量 世界锆储量主要赋存于海滨砂矿矿床中，只有少部分赋存于残积砂矿和原生矿中,工业价值不大。锆资源中主要矿物是锆英石及斜锆矿，它们多与钛铁矿、独居石、金红石、磷钇矿、锡石等矿物共生,呈综合性砂矿床产出。澳大利亚锆资源及产量均居首位，其次为美国、南非等国，国外锆资源见表4、产量见表5。 表4 世界各国锆英石资源即，kt锆

国名	储量	其他资源	总计
美国 加拿大 巴西 苏联 马尔加什 南非 塞拉利昂 印度 马来西亚和泰国 斯里兰卡 澳大利亚 总计	3628 — 907 2721 91 5442 454 3628 91 907 7256 25125	2721 907 227 1814 91 2721 1361 1814 91 454 2721 14922	6349 907 1134 4535 182 8163 1815 5442 182 1361 9977 40047

表5 世界主要锆英石生产国产量表，t

国别	1979	1980	1981	1982
澳大利亚 南非 美国 其他 合计	447000 86000 80000 8000 621000	459000 103000 80000 8000 650000	420000 110000 90000 10000 630000	420000 130000 90000 10000 650000

二、钛锆精矿质量标准 钛铅精矿质量因资源而异，尚无国际通用标准,故各生产国所属公司或厂家均根据其资源特点及用户要求制定各自标准。我国钛精矿国家标准见表6，锆精矿标准见表7。 表6 中国钛精矿国家标准

类别	用途	级别		化学成份，%					粒度 mm
				TiO2	杂质含量
					P	S	CaO+MgO	Fe2O3
砂矿钛铁矿 精矿	人造金红石钛铁合金高钛渣	一级品①	一类 二类	52 50	0.030 0.025	— —	0.5 0.5	— —
		二级品 三级品 四级品 五级品		50 49 49 48	0.030 0.040 0.050 0.070	— — — —	0.5 0.6 0.6 0.1	— — — —	—
	钛白等用	一级品②	一类 二类	50 50	-0.020 0.020	— —	— —	10 13
		二级品	一类 二类	49 49	0.020 0.025	— —	— —	10 13
天然红精金石矿	电焊条钛金属及化合物	一级品 二级品 三级品 四级品		93 90 87 85	0.020 0.030 0.040 0.050	0.02 0.03 0.04 0.05	— — —	0.5 0.8 1.0 1.2	砂矿 -0.18 100% 脉矿 -0.25 100%

①TiO2﹥57%，CaO+MgO﹤0.6%，P﹤0.045%作为一级品; ②TiO2﹥52%,Fe2O3﹤10%,P﹤0.025%作为一级品 表7 中国锆英石精矿国家标准

级别	化学成份，%						粒度 mm
	(Zr,Hf)O2	杂质含量
		TiO2	P2O5	Fe2O3	Al2O3	SiO2
特级品 一级品 二级品 三级品 四级品 五级品	65.50 65.00 65.00 63.00 60.00 55.00	0.3 0.5 1.0 2.5 3.5 8.0	0.20 0.25 0.35 0.50 0.80 1.50	0.10 0.25 0.30 0.50 0.80 1.50	0.8 0.8 0.8 1.0 1.2 1.5	34 34 34 33 32 31	-0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4

三、钛锆矿的选矿方法 钛锆矿的选矿所采用的选矿方法及工艺流程取决于矿床类型、矿石性质及矿物组成等因素。鉴于钛原生矿(脉矿)矿石性质比较相近，目的矿物种类比较简单,所采用的选矿方法及工艺流程共性较强;而钛砂矿和锆砂矿矿床中的钛、锆矿物多与独居石、磷钇矿、锡石及贵金属等共生，呈综合性砂矿床产出，所以,钛、锆砂矿的选矿从粗选至精选多纳入共同的选矿工艺流程中进行。基此在本节中对钛、锆矿的选矿分为钛原生矿(脉矿)选矿及钛、锆砂矿选矿两部分叙述。 1.钛原生矿(脉矿)的选矿 目前工业上利用的钛原生矿(脉矿)均系含钛的复合铁矿。为利用其中的钛资源，依矿石性质而异,整个选矿过程可分预选、选铁及选钛三个阶段。其中选钛部分又可分为粗选及精选两个阶段进行。 (1)预选 有的钛脉矿矿石，在破碎到一定程度的粗粒状态下即有相当数量的脉石达到基本单体解离,这些粗粒单体脉石可采用预选作业将其丢弃,达到增加选厂处理能力及提高入选品位的目的。预选作业可依据矿石性质在磨矿作业前的粗、中、细碎作业的适宜阶段进行。预选常用方法为磁选及重选两种。 (2)选铁 含钛复合铁矿,目前工业上利用的主要目的是获得供炼铁用的铁精矿;对于含钒高的矿石则是获得供炼铁及提钒的钒铁精矿。选铁采用简单有效的磁选法进行。入选矿石经破碎(或先经预选)及磨矿,使其达到可选的单体解离度后,采用鼓式、带式弱磁场湿式磁选机选出铁精矿或钒铁精矿,磁选尾矿即为综合回收钛的原料。 有的矿石铁、钛矿物嵌布致密，采用单一选矿方法难以获得单独的精矿，则只经重选丢弃尾矿,将所获得的铁、钛混合精矿，直接进行焙烧及熔炼，生产出高纯生铁及钛渣产品。 (3)选钛 钛脉矿中钛的回收是在选出铁精矿后的磁选尾矿中进行。选钛采用的方法有重选、磁选、电选及浮选法,依矿石性质而异,采用适宜的选矿方法组成不同的工艺流程进行选别。目前工业上所采用的选矿工艺流程有以下几种类型： 重选—电选工艺流程 重选—电选工艺流程特点是采用重选法粗选，电选法精选。重选采用的设备主要是螺旋选矿机(包括螺旋溜)，其次为摇床。采用圆锥选矿机重选，目前已进行到工业试验阶段，但至今尚未正式用于生产。在重选粗选阶段目的是丢弃低密度脉石，获得供电选用的粗精矿。 电选采用的设备为辊式电选机，其目的是将重选粗精矿进一步富集,使产品达到最终精矿标准。对于含硫矿石，在粗、精选工艺之间通常采用浮选法作为脱除硫化矿的辅助工艺。 重选—磁选—浮选工艺流程 重选—磁选—浮选工艺流程特点是对进入钛选别的原矿，首先分级，粗粒级采用重选粗选，磁选精选,细粒级采用浮选。重选采用摇床，磁选采用干式磁选机进行。浮选给矿粒度一般为-0.074毫米,所用浮选剂有硫酸、氟化钠、油酸、柴油及松油等。 单—浮选工艺流程 单—浮选法是选别细粒嵌布钛脉矿比较有效的选矿方法。单一浮选工艺简单，操作管理方便,但由于药剂消耗会增加成本，同时存在尾矿排放所带来的环境保护问题，所以目前工业应用尚不广泛。 钛浮选采用的浮选剂有硫酸、塔尔油、柴油及乳化剂Etoxolp-19等。为提高浮选效果，对入选矿与浮选剂在浮选前进行高浓度长时间搅拌具有一定作用。 2.钛锆砂矿的选矿 钛锆砂矿主要矿床类型为海滨砂矿,其次为内陆砂矿。钛锆砂矿是原生矿在自然条件下经风化、破碎、富集生成。具有易采、易选、生产成本低，产品质量好及伴生矿物种类多，综合回收价值大等优点,是比较理想的矿产资源之一。钛铅砂矿是目前世界上钛铁矿、金红石、锆英石及独居石等矿产品的主要来源。 钛、锆砂矿除少数矿体上部有覆盖层需经剥离外,一般不需剥离即可采用千采或船采机械进行开采。干采机械有:推土机、铲运机、装载机及斗轮挖掘机等;船采所用采船有链斗式、搅吸式及斗轮式三种。采出矿石经皮带运输机或砂泵管道输送至粗选厂。钛、锆砂矿选厂分粗选及精选两个阶段进行。 (1)粗选 送至粗选厂的矿石，首先经过除渣、筛分、分级、脱泥及浓缩等必要的准备作业,然后给入粗选流程进行选别。 粗选的目的是将入选矿石按矿物密度不同进行分离，丢弃低密度脉石矿物尾矿，获得重矿物含量达90%左右的重矿物混合精矿，作为精选厂给料。 粗选厂一般与采矿作业纳为一体，组成采选厂。为适应砂矿床特征，一般粗选厂均建为移动式,移动方式有水上浮船及陆地轨道、履带、托板及定期拆迁等方式。 钛、锆砂矿粗选一般选用处理量大，回收率高又便于移动式选厂应用的设备,较普遍的是圆锥选矿机及螺旋选矿机,少量采用摇床。上述设备有单一使用的，也有配合使用的：单一圆锥选矿机主要用于规模大或原矿中重矿物含量高的粗选厂;多数厂采用以圆锥选矿机粗选，螺旋选矿机再精选;一些规模较小的选矿厂,往往采用单一的螺旋选矿机粗选。 (2)精选 钛、锆砂矿多系含有几种有价矿物的综合性矿床,精选的目的是将粗精矿中有回收价值的矿物进行有效的分离及提纯，达到各自的精矿质量要求，使之成为商品精矿。 精选厂一般建成固定式。粗精矿采用汽车、火车或管道输送等方式运输到精选厂处理。精选作业分为湿式及干式两个阶段,以干法作业为主。根据粗精矿的性质，在精选工艺的前段通常采用部分湿法作业。有时在精选过程中还存在干法、湿法交替的过程，不过从能源消耗及简化工艺流程角度考虑,在可能条件下力争减少这一过程。 精选厂的湿法作业种类有:采用摇床或螺旋选矿机重选,进一步丢弃残存在粗精矿中的密度小的脉石矿物,对于含盐份的粗精矿，同时具有清洗盐份的作用;采用湿式磁选法预先选出部分易选钛精矿,减少干选入选矿量;在粗精矿中加入氢氧化钠、盐酸、稀氢氟酸、焦亚硫酸氢钠等某种药剂进行高浓度搅拌,达到清除矿物表面污染，提高精选效果的目的;采用浮选法进行锆英石、独居石产品的精选。 干式精选是按产品中各矿物间的磁性、导电性、密度等差异进行分选。依粗精矿组成及性质而异,干选工艺流程的结构变化较大。对于矿物组成比较复杂，综合回收矿物种类较多的粗精矿的干选，流程比较复杂,作业较多，流程结构变化也较大;对于矿物组成简单的粗精矿，干选流程则很简单。 磁选是采用不同类型及场强的磁选机，对比磁化系数不同的矿物间的分选，常用的磁选设备有：盘式(单盘、双盘、三盘)、交叉带式、辊式、对极式等磁选机，在干选流程中通常是首先采用弱磁选分选出强磁性矿物——磁铁矿,然后采用中磁场选出大部分磁性较强又比较易选的钛铁矿产品。强磁选则用于部分磁性较弱的钛铁矿及独居石与非磁性矿物锆英石、金红石、白钛石等的分离。 电选是利用粗精矿中矿物间导电性的差异进行分选。所用电选机有辊式、板式、筛板式三种。电选在粗精矿干选流程中常用于导体与非导体矿物间的分组;金红石与锆英石的分离;难选钛铁矿及锆英石、独居石等矿物的精选。 在生产实践中，有时采取变化磁场及电场强度等操作条件，使电、磁选作业交替进行,以增进分选效果。