[科普中国]-钛砂

简介

云南省有丰富的钛砂矿资源，大部分属次生内陆砂矿，主要分布在昆明附近的富民、禄劝、武定等地区。该地区的钛砂矿易采易选，经简单选矿便可获得质量较好的钛精矿。矿物主要以砂矿的形式赋存于残积、坡积及洪水冲积物中，矿层出露于地表，矿层薄，一般为5~10 m，采矿极为方便，均露天高压水力开采，以水力运输至选矿厂1。

原矿主要性质本区矿石的主要有用组分为钛和铁，伴生组分为铝、镁等，其他组分很少。钛主要以钛铁矿的形式赋存，有少量白钛石；铁除以钛铁矿的形式赋存外，还以钒钛磁铁矿的形式赋存，在生产中主要回收钛铁矿及钒钛磁铁矿。粒度分析表明中等大小粒群的品位最高，细颗粒群品位最低，但细粒级累计占相当大的比重。由于钛矿选矿以重选为主，细粒级在重力水流的作用下易流失，影响回收率。

特点钛砂，一种含有钛的沙子。从发现钛元素到制得纯品，历时一百多年。而钛真正得到利用，认识其本来的真面目，则是本世纪40年代以后的事情了。

纯天然的含铁在65%以上,比重和铁砂一样的。是永不生锈的铁砂.是体育用品的填充材料，颗粒在50-140目左右。

分布地理表面十公里厚的地层中，含钛达千分之六，比铜多60倍。随便从地下抓起一把泥土，其中都含有千分之几的钛，世界上储量超过一千万吨的钛矿并不希罕。

海滩上有成亿吨的砂石，钛和锆这两种比砂石重的矿物，就混杂在砂石中，经过海水千百万年昼夜不停地淘洗，把比较重的钛铁矿和锆英砂矿冲在一起，在漫长的海岸边，形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。这种矿层是一种黑色的砂子，通常有几厘米到几十厘米厚。

目前矿区采用的选矿工艺及设备矿区全部采用重选。大部分工厂规模小、回收率低、精矿品位低、设备简单、设施简陋，属于粗放式生产。生产的钛精矿品位TiO2 含量在35%~45%，回收率50%左右。这些选厂为粗选厂。用水力采出的砂矿经过简单隔渣，送到粗选厂。粗选的目的是将入选砂矿按矿石密度不同进行分离，丢弃低密度脉石尾矿，获得重矿物含量达90%左右的混合精矿，作为精选厂的给料。常用的粗选设备为圆锥选矿机和螺旋选矿机。在滇中矿区，粗选设备均为螺旋溜槽。螺旋溜槽安装便利、操作简单、比较实用，缺点是水流流量和流速不易掌握，导致回收率忽高忽低，精矿品位变化较大。原矿中含磁铁矿比例较大，经螺旋选出的粗精矿再经磁选分离出钛精矿和铁精矿。

在滇中地区，有少数钛选厂螺旋粗选后配有摇床等精选设备，主要为满足高品位钛精矿客户要求。钛精矿品位TiO2 含量在45%左右2。

目前选矿厂普遍存在的问题1） 原料性质决定采用传统选矿工艺回收率不高。在矿区不同的矿段取原矿土样8 件，经过淘洗，对比钛矿物量的变化情况。在淘洗过程中，淘洗出的钛矿物TiO2 含量明显下降。这说明基性岩石的钛矿物经风化淋滤后，钛矿物含量较好，但粒度变得很细，随着淘洗的水流漂走的矿物数量较多，损失量较大。对应在生产中，使用螺旋溜槽，水流更急，细粒更易漂走，回收率就不会高。这对选矿提出了新的工艺要求，应通过选矿试验确定矿物粒度对回收率的影响程度。

2） 回收率与产品品位之间存在着很大程度的互逆关系。一般说来，产品品位提高0.5 个百分点，回收率下降3%左右。如何产出高品质的钛精矿，同时确保回收率，将是选矿工艺面临的一大课题。

针对问题进行的试验研究1 研究方向及试验方案

原矿粒度分析结果表明，中等大小粒群的品位最高，细颗粒群品位最低。为了加强+0.105 mm 粗颗粒群中钛铁矿的回收，应该将粗颗粒磨细后入选；为了提高钛铁矿回收率，必须加强细粒钛铁矿回收。

基于实践和粒度分析，滇中地区钛铁矿的分选以重选为主，但跳汰机、重介质选矿机和螺旋选矿机不适用，螺旋溜槽和摇床都可以使用，螺旋溜槽适用于粗选和扫选，摇床适用于精选。

由于原生矿泥多，需进行脱泥入选。考虑到滇中地区钛铁矿选矿中铁钛矿物分离主要是钛磁铁矿与钛铁矿分离，在解离条件下容易实现，精选试验除摇床试验外还包括细磨入选对比研究和弱磁选验证试验。

2 试验结果

1） 原矿直接入选

试验所用设备为单头螺旋溜槽。螺旋溜槽分选效果明显，但各个粒级的精矿品位都不够高，需要精选。各个粒级的抛尾效果都不够好。经过分析，粗大颗粒进入尾矿是没有解离，经过磨矿可以避免，但细粒分选效果不好，导致回收率低，必须进行深入研究以加强细粒钛矿回收。

2） 磨矿细度试验

试验设备主要有球磨机，ZCT 弱磁选机及SSS强磁选机。试验结果表明，不磨矿次铁精矿中TiO2 品位较高达到26.84%，损失回收率11.54%，随着磨矿细度-43 μm 的增加，次铁精矿TiO2 品位稳定在16.77%左右，同时钛精矿的TiO2 品位及回收率随着磨矿细度的增加而增加，在磨矿细度-43 μm 占81.57%时，钛精矿的TiO2 品位为27.26%，回收率为63.46%，因此磨矿细度为-43 μm 占82%为宜。

3） 弱磁选—摇床重选试验

螺旋溜槽所得的钛粗精矿品位低，需进一步精选，考虑到矿石中有一部分磁性铁矿物，本试验采用弱磁选—摇床重选的流程方案进行精选试验。

试验结果表明，对钛粗精矿采用弱磁粗选脱铁，可以获得产率2.38%、铁品位52.41%的铁粗精矿，并且可以减轻摇床重选作业的负荷；对弱磁选尾矿采用摇床重选，可以获得较高的钛精矿品位和回收率，铁精矿品位达到49.25%，回收率达到63.45%，摇床的作业回收率达到90%。

4） 浮选试验

尝试用浮选法回收钛铁矿。脱泥后用强磁除铁、经过三次开路精选。

从开路浮选试验结果可看出，浮选也可以有效回收钛铁矿。进一步进行浮选闭路试验，矿物经脱泥除铁后进行一次粗选、两次精选闭路浮选，可得到回收率41.19%、品位46.03%的钛精矿1。

选矿工艺流程及设备组合方案从探索试验来看，钛砂矿的选矿应以重选为主，首先应该进行脱泥后磨矿，并进行弱磁除铁，一次粗选、一次扫选、两次精选螺旋溜槽粗选—摇床精选—再除铁流程较为适用。试验回收率为63.45%，较实际生产高。这是因为实际生产管理粗放的原因。但是，为充分利用资源，该回收率仍然偏低。

滇中地区的钛选厂规模都较小，流程简单，生产方式较落后，回收率低，精矿品质差，资源浪费较严重。经过分析，认为滇中地区钛矿采选要成为一个具有规模的产业，必须走集约化建设、集约经营的路子。

在产业政策上应限制选厂建设的准入，制定最小生产规模，提倡使用技术含量高的选矿流程。滇中钛砂矿的选矿工艺应以重选为主，主要设备有螺旋溜槽、球磨机、分级机、磁选机、摇床等。采用较先进的重选设备，可使精矿品位、回收率提高。

总结1） 影响滇中地区钛砂矿回收率的主要因素是对于细粒级矿的回收较难，进一步提高回收率还需对流程和设备进行优化组合；

2） 对于现有选矿厂应在选矿技术上加以完善，以免造成资源浪费；

3） 滇中地区钛砂矿埋藏浅，但各矿体独立，且均有农田和林地覆盖，尾矿库选址较难，必须进行规划性开采，才能获得较好的经济效益3。