新疆某含鈦鐵礦尾礦工藝礦物學研究

何 婷 余新文 文 偉 毛素榮 李 成3

（1．四川省地質礦產勘查開發(fā)局成都綜合巖礦測試中心；2．國土資源部成都礦產資源監(jiān)督檢測中心；3．稀有稀土戰(zhàn)略資源評價與利用四川省重點實驗室）

鈦及鈦合金因具備密度低、比強度高、耐高溫、耐腐蝕、導熱率低、表面可裝飾性強等特性而廣泛應用在航天、航空、化工、石油、電力醫(yī)療及國防等領域［1-2］。

我國鈦資源儲量豐富，主要以鈦鐵礦為主，天然金紅石較少，鈦鐵礦占我國鈦資源總儲量的98%，金紅石僅占2%，大部分鈦鐵礦中非鐵雜質含量較高［3-4］。隨著國民經濟發(fā)展，鈦資源需求量日益增長，但伴隨著資源的深度開采，貧細雜逐漸成為資源的基本特征，單一分選工藝很難經濟、高效地獲得優(yōu)質鈦精礦，因此，確定合理的聯(lián)合選別工藝非常重要，這就必須對礦石進行詳細的工藝礦物學研究［5-10］。

為查明新疆某含鈦鐵礦尾礦的綜合利用價值，并為后續(xù)開展高效選礦工藝研究提供依據(jù)，進行了詳細的工藝礦物學研究。

1 成分分析

試樣主要化學成分分析結果見表1，鐵、鈦化學物相分析結果分別見表2和表3。

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從表1可以看出，礦樣Fe含量為8.74%、TiO2含量為3.45%、V2O5含量為0.06%，各有用組分的含量均較低；脈石組分主要為Si O2、Al2O3、CaO、MgO等，有害雜質磷和硫含量均不高。

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從表2、表3可以看出，礦樣中的鐵主要為磁性鐵、赤褐鐵和硅酸鐵，其中可回收利用的鐵主要為磁性鐵，該部分鐵占全鐵的30.89%；鈦主要以鈦鐵礦的形式存在，占總鈦的70.14%，其次硅酸鹽中分布率較高，鈦磁鐵礦和金紅石中的鈦分布率較低。

2 篩 析

試樣篩析結果見表4。

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由表4可以看出，試樣中的鐵在-0.1 mm粒級有明顯的富集現(xiàn)象，鈦在-0.25 mm粒級有明顯的富集現(xiàn)象；-0.038 mm粒級的鐵、鈦回收相對困難。

3 礦物組成

試樣的光學顯微鏡薄片見圖1、光片見圖2、礦物組成見表5。

由表5可以看出，試樣中的金屬礦物主要為鈦鐵礦、磁鐵礦少量、針鐵礦微量，非金屬礦物主要為斜長石、輝石，其次為角閃石，黑云母、石英少量。

進一步的研究表明，鈦鐵礦和磁鐵礦多呈他形粒狀及其集合體形式存在，粒度大小不一，多為0.02～0.4 mm，多獨立分布，少部分與其他礦物連生，分布不均。針鐵礦多呈他形粒狀及其集合體形式存在、微細塵點狀集合體形式存在，分布不均。斜長石主要為基性斜長石，多呈半自形板柱狀，粒度大小不一，部分發(fā)生鈉黝簾石化蝕變，部分獨立分布，部分與其他礦物連生，分布廣泛。輝石多呈柱狀，粒度大小不一，部分發(fā)生綠泥石化蝕變，部分獨立分布，部分與其他礦物連生，分布廣泛。角閃石多呈柱狀，粒度大小不一，部分發(fā)生綠泥石化蝕變，部分獨立分布，部分與其他礦物連生，分布不均。黑云母多呈片狀，粒徑多小于0.4 mm，部分發(fā)生綠泥石化蝕變，分布不均。石英多呈細小他形粒狀，粒徑多小于0.5 mm，分布不均。

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采用礦物自動定量檢測系統(tǒng)（MLA）測定試樣的 礦物組成及含量，結果見表6。

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從表6可以看出，試樣中的鈦礦物主要為鈦鐵礦，榍石、白鈦石少量；鐵礦物以釩鈦磁鐵礦為主，褐鐵礦、赤鐵礦少量；非金屬礦物以拉長石為主，其次為普通輝石、普通角閃石和古銅輝石，還含少量綠泥石、石英、奧長石、磷灰石、伊利石等。

4 主要礦物的嵌布特征

（1）鈦鐵礦和鈦赤鐵礦。礦樣中常見鈦鐵礦呈單體形式存在，且大多數(shù)鈦鐵礦包裹微細粒鈦赤鐵礦片晶；鈦鐵礦常與釩鈦磁鐵礦或斜長石、普通輝石、古銅輝石等礦物連生，部分細粒鈦鐵礦包裹在斜長石、普通輝石、古銅輝石等脈石礦物中，少數(shù)鈦鐵礦呈網格狀或細脈狀分布在釩鈦磁鐵礦中。鈦赤鐵礦為赤鐵礦的變種，由赤鐵礦、鈦鐵礦在高溫下混熔，在低溫下發(fā)生固溶體分離，形成鈦鐵礦和鈦赤鐵礦，其結晶方向相同，從而形成彼此平行的片晶。鈦鐵礦的嵌布特征見圖3，鈦鐵礦16個點的能譜測定結果平均值見表7，鈦赤鐵礦5個點的能譜測定結果見表8。

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（1）鈦鐵礦的嵌布特征表明，鈦鐵礦包裹微細粒狀鈦赤鐵礦片晶，導致含鈦低于理論值，從而將影響鈦精礦品位。

（2）釩鈦磁鐵礦。釩鈦磁鐵礦中常見鈦鐵礦、鐵尖晶石、榍石等礦物呈網格狀或細脈狀定向排列，這些為釩鈦磁鐵礦的固溶體分離產物；還可見釩鈦磁鐵礦與斜長石、磷灰石等脈石礦物以及鈦鐵礦連生。釩鈦磁鐵礦的嵌布特征見圖4，釩鈦磁鐵礦13個點的能譜測定結果平均值見表9。

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釩鈦磁鐵礦的嵌布特征表明，釩鈦磁鐵礦平均Fe含量69.43%、TiO2含量1.03%、V2O5含量0.92%，還含有鎂、鋁、硅、鈣等雜質。

（3）斜長石。斜長石為鈉長石、鈣長石的完全類質同象系列，是含量最高的脈石礦物，其主要由拉長石組成，還含有少量奧長石、極少量鈉長石。拉長石12個點的能譜分析結果平均值見表10。

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（4）普通輝石。普通輝石是試樣中含量較高的磁性脈石礦物之一，其晶體常呈短柱狀，橫斷面近等邊的八邊形，集合體呈致密粒狀。普通輝石密度與鈦礦物相差不大，磁性范圍與鈦鐵礦有重疊，因而對重選和磁選選鈦造成干擾。普通輝石10個點的能譜分析結果平均值見表11。

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從表11可以看出，普通輝石中含少量的鈦，平均Ti O2含量0.54%。

5 結 論

（1）試樣中主要有價成分TFe、TiO2、V2O5含量分別為8.74%、3.45%、0.06%，主要雜質成分Si O2、Al2O3、CaO、MgO含 量 分 別 為46.75%、15.38%、11.61%、5.74%，有害雜質磷和硫含量均不高；可回收利用的鐵主要為磁性鐵，占30.89%；可回收利用的鈦主要為鈦鐵礦，占70.14%。

（2）試樣中的鈦礦物主要為鈦鐵礦，鐵礦物主要為釩鈦磁鐵礦；脈石礦物主要為斜長石，其次為普通輝石、普通角閃石和古銅輝石。釩鈦磁鐵礦平均TFe含量69.43%，采用常規(guī)磁選工藝回收有望獲得較高品位的鐵精礦，但由于試樣中的鐵在細粒級有明顯的富集現(xiàn)象，而鐵回收效率較低的-0.038 mm粒級Fe分布率高達37.00%，因此，會影響鐵回收率的提高。

（3）由于部分細粒鈦鐵礦被斜長石、普通輝石、古銅輝石等脈石礦物包裹，少數(shù)鈦鐵礦呈網格狀或細脈狀分布在釩鈦磁鐵礦中，且部分鈦鐵礦包裹微細粒鈦赤鐵礦片晶，因而鈦精礦指標不會太高。