Свойства минералов и минеральная структура
К титаносодержащим минералам относятся в основном ильменит, рутил, анатаз, брукит, перовскит, сфен, титаномагнетит и др., среди которых ильменит и рутил являются основными минералами, используемыми в выплавке титана.
Молекулярная формула ильменита — FeTiO3, теоретически он содержит 52,66% TiO2 и 47,34% FeO. Это стально-серая или черная руда с твердостью по шкале Мооса 5-6, плотностью 4,72 г/см³, средним магнетизмом, хорошей проводимостью и нормальным типом. Качественное сходство с ильменитом заключается в наличии примесей магния и марганца, либо в наличии мелких чешуйчатых включений гематита.
Молекулярная формула рутила — TiO2, содержащий 60% Ti и 40% O. Это коричневато-красный минерал, часто содержащий смесь железа, ниобия, хрома, тантала, олова и др., с твердостью по шкале Мооса 6 и плотностью 4,2–4,3 г/см³. Обладает магнетизмом, хорошей проводимостью, темно-коричневый цвет при высоком содержании железа; рутил в основном добывается россыпями.
Области применения и технические показатели
Рутил и ильменит являются основными сырьевыми материалами для выплавки металлического титана, производства диоксида титана, сварочных прутков и сварочных флюсов.
Таблица 1. Основные области применения рутила и ильменита.
Таблица 2. Стандарт качества титанового концентрата
Таблица 3. Стандарты качества природного рутила
Технология обработки
Обычно ильменитовая и рутиловая руда сопровождается различными другими минералами, такими как магнетит, гематит, кварц, полевой шпат, амфибол, оливин, гранат, хромит, апатит, слюда, пироксен и др., и, как правило, отбираются с помощью гравитационной сепарации, магнитной сепарации, электросепарации и флотации.
Гравитационное обогащение
Этот метод обычно используется для грубой сепарации титансодержащих россыпей или измельченной титансодержащей первичной руды. Плотность титансодержащих минералов обычно превышает 4 г/см³. Поэтому большинство пустых пород с плотностью менее 3 г/см³ могут быть удалены методом гравитационной сепарации. Оборудование для гравитационной сепарации включает в себя отсадочную машину, спиральный концентратор, вибросито, желоб и т. д.
Магнитная сепарация
Метод магнитной сепарации широко используется для отбора титансодержащих минералов. Для отделения магнетита можно использовать слабую магнитную сепарацию, а для отделения среднемагнитного ильменита — сильную. Например, если концентрат содержит больше оксида железа или силиката железа, для удаления примесей с малой удельной плотностью следует использовать гравитационную сепарацию. В промышленности используются как сухая, так и влажная магнитная сепарация. К магнитосепарационному оборудованию относятся, в основном, цилиндрические магнитные сепараторы, пластинчатые магнитные сепараторы, вертикальные кольцевые магнитные сепараторы с высоким градиентом и др.
Барабанный магнитный сепаратор
Высокоинтенсивный магнитный пластинчатый магниторазделитель
Электростатическое обогащение
В основном, для отбора используется разница в проводимости различных минералов в титансодержащем крупнозернистом концентрате, например, для отделения рутила, циркона и монацита. В качестве электрических сепараторов используются роликовые, пластинчатые, ситовые и другие.
Флотация
Этот метод в основном используется для разделения мелкозернистой титаносодержащей руды. В качестве флотационных реагентов обычно используются серная кислота, талловое масло, олеиновая кислота, дизельное топливо и эмульгаторы. Методы обогащения включают положительную флотацию титана и обратную флотацию пустой породы.
Совместное обогащение
Для плацерита с большим количеством сопутствующих минералов можно использовать разницу в удельной магнитной восприимчивости, плотности, проводимости и флотируемости между минералами для разделения минералов с помощью комбинированного процесса «магнитного, тяжелого, электрического и флотационного разделения». Например, прибрежный аллювиальный песок содержит такие минералы, как магнетит, ильменит, рутил, циркониевый песок, монацит, морской песок и др. Сначала магнетит отделяется слабым магнитным полем, а затем ильменит отделяется вертикальным кольцом со средней напряженностью поля. Вертикальное кольцо с высокой напряженностью поля удаляет другие железосодержащие минералы, а затем минералы с меньшей удельной плотностью отделяются методом гравитационной сепарации. Для морского песка тяжелыми минералами являются рутил и циркониевый песок. Рутил с лучшей проводимостью может быть отобран методом электрической сепарации, что позволяет эффективно отделить этот вид минералов.
Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор с высоким градиентом
Дело о обогащении
В аллювиальных россыпях Индонезии встречаются магнетит, титаномагнетит, ильменит, рутил, циркониевый песок, морской песок и небольшое количество железосодержащих минералов.，Среди них основными целевыми минералами являются ильменит, рутил и циркониевый песок, а титаномагнетит, оксид железа, силикат железа и морской песок — примеси. Минералы разделяются и отбираются физическими методами, такими как магнитная и гравитационная сепарация. Все концентраты являются продуктами переработки. Среди них ильменит, рутил и циркониевый песок являются основными целевыми минералами, а ильменит, оксид железа, силикат железа и морской песок — примесями. С помощью магнитной, гравитационной и других физических методов происходит разделение минералов и отбор качественных концентратов.
Размер частиц аллювиального песка однороден, в среднем он составляет 0,03–0,85 мм. Качественные концентраты, такие как ильменит, рутил и циркониевый песок, получают путем комбинированного процесса обогащения, включающего слабую магнитную сепарацию + среднюю магнитную сепарацию + силовую магнитную сепарацию + гравитационную сепарацию.
- Индекс обогащения представлен в таблице 4.
Рис. 1. Комбинированный процесс обогащения аллювиальной песчаной руды.
Таблица 4. Показатели теста на совместное обогащение.
Используя разницу в удельной магнитной восприимчивости и плотности минералов, в результате комбинированного процесса разделения слабым магнитным полем, сильным магнитным полем и гравитацией были отобраны ильменитовые концентраты с выходом 25,37%, содержанием TiO2 46,39% и степенью извлечения 60,83%; рутиловый концентрат с выходом 8,52%, содержанием TiO2 66,15% и степенью извлечения 29,15%; циркониевый россыпной концентрат с выходом 40,15%, содержанием ZrO2 58,06% и степенью извлечения 89,41%. Железный концентрат содержит больше титаномагнетита, поэтому качественные продукты железорудного концентрата не могут быть отобраны.
Дата публикации: 20 марта 2021 г.