新疆某含钛铁矿尾矿工艺矿物学研究

何 婷 余新文 文 伟 毛素荣 李 成3

（1．四川省地质矿产勘查开发局成都综合岩矿测试中心；2．国土资源部成都矿产资源监督检测中心；3．稀有稀土战略资源评价与利用四川省重点实验室）

钛及钛合金因具备密度低、比强度高、耐高温、耐腐蚀、导热率低、表面可装饰性强等特性而广泛应用在航天、航空、化工、石油、电力医疗及国防等领域［1-2］。

我国钛资源储量丰富，主要以钛铁矿为主，天然金红石较少，钛铁矿占我国钛资源总储量的98%，金红石仅占2%，大部分钛铁矿中非铁杂质含量较高［3-4］。随着国民经济发展，钛资源需求量日益增长，但伴随着资源的深度开采，贫细杂逐渐成为资源的基本特征，单一分选工艺很难经济、高效地获得优质钛精矿，因此，确定合理的联合选别工艺非常重要，这就必须对矿石进行详细的工艺矿物学研究［5-10］。

为查明新疆某含钛铁矿尾矿的综合利用价值，并为后续开展高效选矿工艺研究提供依据，进行了详细的工艺矿物学研究。

1 成分分析

试样主要化学成分分析结果见表1，铁、钛化学物相分析结果分别见表2和表3。

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从表1可以看出，矿样Fe含量为8.74%、TiO2含量为3.45%、V2O5含量为0.06%，各有用组分的含量均较低；脉石组分主要为Si O2、Al2O3、CaO、MgO等，有害杂质磷和硫含量均不高。

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从表2、表3可以看出，矿样中的铁主要为磁性铁、赤褐铁和硅酸铁，其中可回收利用的铁主要为磁性铁，该部分铁占全铁的30.89%；钛主要以钛铁矿的形式存在，占总钛的70.14%，其次硅酸盐中分布率较高，钛磁铁矿和金红石中的钛分布率较低。

2 筛 析

试样筛析结果见表4。

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由表4可以看出，试样中的铁在-0.1 mm粒级有明显的富集现象，钛在-0.25 mm粒级有明显的富集现象；-0.038 mm粒级的铁、钛回收相对困难。

3 矿物组成

试样的光学显微镜薄片见图1、光片见图2、矿物组成见表5。

由表5可以看出，试样中的金属矿物主要为钛铁矿、磁铁矿少量、针铁矿微量，非金属矿物主要为斜长石、辉石，其次为角闪石，黑云母、石英少量。

进一步的研究表明，钛铁矿和磁铁矿多呈他形粒状及其集合体形式存在，粒度大小不一，多为0.02～0.4 mm，多独立分布，少部分与其他矿物连生，分布不均。针铁矿多呈他形粒状及其集合体形式存在、微细尘点状集合体形式存在，分布不均。斜长石主要为基性斜长石，多呈半自形板柱状，粒度大小不一，部分发生钠黝帘石化蚀变，部分独立分布，部分与其他矿物连生，分布广泛。辉石多呈柱状，粒度大小不一，部分发生绿泥石化蚀变，部分独立分布，部分与其他矿物连生，分布广泛。角闪石多呈柱状，粒度大小不一，部分发生绿泥石化蚀变，部分独立分布，部分与其他矿物连生，分布不均。黑云母多呈片状，粒径多小于0.4 mm，部分发生绿泥石化蚀变，分布不均。石英多呈细小他形粒状，粒径多小于0.5 mm，分布不均。

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采用矿物自动定量检测系统（MLA）测定试样的 矿物组成及含量，结果见表6。

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从表6可以看出，试样中的钛矿物主要为钛铁矿，榍石、白钛石少量；铁矿物以钒钛磁铁矿为主，褐铁矿、赤铁矿少量；非金属矿物以拉长石为主，其次为普通辉石、普通角闪石和古铜辉石，还含少量绿泥石、石英、奥长石、磷灰石、伊利石等。

4 主要矿物的嵌布特征

（1）钛铁矿和钛赤铁矿。矿样中常见钛铁矿呈单体形式存在，且大多数钛铁矿包裹微细粒钛赤铁矿片晶；钛铁矿常与钒钛磁铁矿或斜长石、普通辉石、古铜辉石等矿物连生，部分细粒钛铁矿包裹在斜长石、普通辉石、古铜辉石等脉石矿物中，少数钛铁矿呈网格状或细脉状分布在钒钛磁铁矿中。钛赤铁矿为赤铁矿的变种，由赤铁矿、钛铁矿在高温下混熔，在低温下发生固溶体分离，形成钛铁矿和钛赤铁矿，其结晶方向相同，从而形成彼此平行的片晶。钛铁矿的嵌布特征见图3，钛铁矿16个点的能谱测定结果平均值见表7，钛赤铁矿5个点的能谱测定结果见表8。

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（1）钛铁矿的嵌布特征表明，钛铁矿包裹微细粒状钛赤铁矿片晶，导致含钛低于理论值，从而将影响钛精矿品位。

（2）钒钛磁铁矿。钒钛磁铁矿中常见钛铁矿、铁尖晶石、榍石等矿物呈网格状或细脉状定向排列，这些为钒钛磁铁矿的固溶体分离产物；还可见钒钛磁铁矿与斜长石、磷灰石等脉石矿物以及钛铁矿连生。钒钛磁铁矿的嵌布特征见图4，钒钛磁铁矿13个点的能谱测定结果平均值见表9。

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钒钛磁铁矿的嵌布特征表明，钒钛磁铁矿平均Fe含量69.43%、TiO2含量1.03%、V2O5含量0.92%，还含有镁、铝、硅、钙等杂质。

（3）斜长石。斜长石为钠长石、钙长石的完全类质同象系列，是含量最高的脉石矿物，其主要由拉长石组成，还含有少量奥长石、极少量钠长石。拉长石12个点的能谱分析结果平均值见表10。

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（4）普通辉石。普通辉石是试样中含量较高的磁性脉石矿物之一，其晶体常呈短柱状，横断面近等边的八边形，集合体呈致密粒状。普通辉石密度与钛矿物相差不大，磁性范围与钛铁矿有重叠，因而对重选和磁选选钛造成干扰。普通辉石10个点的能谱分析结果平均值见表11。

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从表11可以看出，普通辉石中含少量的钛，平均Ti O2含量0.54%。

5 结 论

（1）试样中主要有价成分TFe、TiO2、V2O5含量分别为8.74%、3.45%、0.06%，主要杂质成分Si O2、Al2O3、CaO、MgO含 量 分 别 为46.75%、15.38%、11.61%、5.74%，有害杂质磷和硫含量均不高；可回收利用的铁主要为磁性铁，占30.89%；可回收利用的钛主要为钛铁矿，占70.14%。

（2）试样中的钛矿物主要为钛铁矿，铁矿物主要为钒钛磁铁矿；脉石矿物主要为斜长石，其次为普通辉石、普通角闪石和古铜辉石。钒钛磁铁矿平均TFe含量69.43%，采用常规磁选工艺回收有望获得较高品位的铁精矿，但由于试样中的铁在细粒级有明显的富集现象，而铁回收效率较低的-0.038 mm粒级Fe分布率高达37.00%，因此，会影响铁回收率的提高。

（3）由于部分细粒钛铁矿被斜长石、普通辉石、古铜辉石等脉石矿物包裹，少数钛铁矿呈网格状或细脉状分布在钒钛磁铁矿中，且部分钛铁矿包裹微细粒钛赤铁矿片晶，因而钛精矿指标不会太高。