鈦輝石

攀枝花—西昌地區鈦鐵礦儲量(按TiO2 計)約1.5億t，佔全國原生鈦鐵礦儲量的97%，列國內第一位，是我國重要的鈦資源基地。攀鋼礦業公司選鈦廠的入選原料為選鐵廠所排出的磁選尾礦，由於礦石性質的變化，以及選鐵廠採用細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於74 μm 的礦物含量超過60%。微細粒級含量增大，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定、發粘，使礦粒不易脫附，細粒脈石礦物夾帶現象嚴重，從而嚴重影響浮選精礦品位；二是原料中粒徑小於19 μm的礦物被分級脫泥作業作為尾礦拋棄。而據檢測，磁尾中粒徑小於19 μm 的鈦鐵礦含量佔35%左右，TiO2含量達9.24%。可見，大量含鈦礦物白白流失。目前現場鈦鐵礦選別工藝為強磁−浮選聯合流程，主要是強化19~74 μm 粒級鈦鐵礦的回收。

1 試樣

試驗樣品中，鈦鐵礦取自攀枝花選鈦廠電選精礦，經搖床、磁選製得鈦鐵礦純礦物；鈦輝石取自攀枝花選鈦廠電選尾礦，採用搖床、磁選、電選製得鈦輝石純礦物。兩種純礦物經瓷球磨、篩分、水析分別製得74~100 μm、38~74 μm、10~38 μm 3 個粒級試樣，以及粒徑小於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。粒徑小於10 μm 的兩種純礦物試樣則由周期式攪拌球磨機製得。

2 浮選實驗

實驗所用藥劑均為分析純或化學純試劑，捕收劑為常規藥劑油酸鈉，pH 調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 型掛槽式浮選機進行，浮選溫度為25 ℃。每次實驗稱取礦樣2 g(混合礦樣為5 g)置於槽中，加入適量蒸餾水，攪拌1 min 后加pH 調整劑攪拌3 min，再加捕收劑攪拌5 min，經PHS−3C 型精密pH 計測定pH 值后，浮選5 min，浮選過程採取手工刮泡，浮選完成後將刮出的泡沫(精礦)烘乾、稱量，計算回收率。

3 動電位測試

將礦物磨至粒徑小於0.002 mm，每次稱樣30 mg置於燒杯中，加入50 mL 的蒸餾水，按照與浮選實驗相同的調漿條件加藥劑，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。

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，且可浮區間寬，在pH 值為4~10 區間內均具有較好的可浮性。相對來說，粒徑小於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pH 值大於10 以後，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，可浮區間也很窄，僅在pH 值為4.5~7.5 區間內可浮性相對較好。就各粒級可浮性來看，粒徑小於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pH=6.28 時，鈦輝石回收率可達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，后趨於平緩。當油酸鈉用量為1×10−4mol/L 時，鈦鐵礦回收率可高達90%以上，具有非常好的可浮性；油酸鈉用量大於1×10−4mol/L 后，其對鈦鐵礦回收率影響不大。在實驗藥劑用量範圍內，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。

對於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並不大；而對於粒徑小於10 μm 的鈦輝石來說，其含量低於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於10 μm 的鈦輝石佔60%的人工混合礦油酸鈉用量試驗結果。隨油酸鈉用量在一定範圍內的增大，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大於此混合礦中鈦鐵礦的回收率。造成這種現象的主要原因可能是微細粒鈦輝石在鈦鐵礦表面發生了罩蓋作用，降低了鈦鐵礦的可浮性。下面將從DLVO理論方面詳細討論微細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

由於微細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。

當顆粒間距小於10 nm 時，吸引力急劇增大，更有可能發生罩蓋。當顆粒間距大於20 nm 時，吸引力緩慢減小，隨著間距的繼續增大，吸引力趨近於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為吸引，當顆粒間距小於52.5 nm 時，其作用能表現為排斥，當顆粒間距大於52.5 nm 時，其作用能表現為吸引，但吸引力很小。由此可見，在pH=8.5 時，由於顆粒間存在斥力，微細粒的鈦輝石在鈦鐵礦表面罩蓋的可能性較小。

根據浮選實驗結果，鈦鐵礦在pH 為4~10 區間均具有很好的可浮性，而鈦輝石僅在pH 為4.5~7.5 區間具有一定的可浮性；並且，根據DLVO 理論計算結果，在pH=8.5 時，發生細粒罩蓋可能性較小，有利於消除鈦輝石的影響。因此，基於這兩個方面的原因，可考慮選擇pH 為7.5~10 的鹼性區間來浮選鈦鐵礦。

1) 鈦鐵礦在pH 值為4~10 區間內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 區間內具有較好的可浮性。油酸鈉用量對鈦鐵礦回收率影響較大，當油酸鈉用量為1×10−4mol/L 時，鈦鐵礦回收率高達90%以上；油酸鈉用量對鈦輝石的回收率影響不大。

2) 粒徑小於10 μm 粒級的鈦輝石在其含量超過40%時，會導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DLVO 理論計算結果，在pH=5.9 時，兩種礦物顆粒間的總相互作用能為負值，表現為相互吸引，微細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，由於靜電排斥能大，使總相互作用能仍為強的斥力，微細粒鈦輝石不能在鈦鐵礦上發生粘附，因此，可以考慮在鹼性區間浮選鈦鐵礦。