钛矿资源开发阶段

一、地质勘查

 
    钛磁铁矿、钛铁矿、金红石岩矿床和钛铁矿、金红石砂矿床的地质勘查，勘探类型划分为四级，各级勘查手段与勘探工程网度（间距）和矿床工业指标均各不相同。根据全国矿产储量委员会《矿床地质勘探规范汇编》（1987年6月）和《矿产工业要求参考手册》（1986年3月），以及典型矿床勘探实际，将其概述于表3.5.8中。

二、矿山开采

 
    钛磁铁矿和金红石岩矿床的矿山开采方法主要是露天开采（包括山坡露天开采和凹陷露天开采），其次是地下开采（包括无底柱分段崩落开采法、有底柱分段崩落开采法、房柱空场开采法等）；钛铁矿、金红石砂矿床的矿山开采方法，又可按成因不同分为风化残坡积型的水力机械化开采和滨海沉积型的采砂船开采。各开采方法的应用条件、优缺点及主要技术经济指标概列于表3.5.9中。

三、选矿与加工技术

 
    钒钛磁铁矿：这是我国钛铁矿岩矿床的主要矿石类型。根据攀枝花矿山公司的选矿研究和生产实践，其钛铁矿精矿的选矿是在对钒钛磁铁矿石经一段磨矿（-0.4mm），一粗、一精、一扫的磁选流程磁选出磁铁矿精矿（Fe　51％～52％，TiO₂　12.6％～13.4％，V₂O₅　0.5％～0.6％）之后的磁尾（矿）进行。磁尾矿（含TiO₂　7％～9％）中粒状和部分片晶状钛铁矿精矿的选矿方法工艺流程如图3.5.6所示。选矿厂选钛车间设计指标见表3.5.7。

表3.5.7攀枝花矿山公司选矿厂选钛车间设计指标

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图3.5.6攀枝花钛精矿选矿流程示意图①

①据攀枝花矿山公司

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    钒钛磁铁矿石以Fe与Ti形式致密共生赋存在钛磁铁矿中的TiO₂（约占攀西地区TiO₂总储量的53％），由于赋存状态、粒度，以及在高炉冶炼绝大部分没有被还原而以TiO₂形式进入炉渣的化学反应特性等因素，目前还难以用机械选矿方法回收利用。但是，随着攀枝花钢铁研究所和北京钢铁研究总院对钛磁铁矿的铁、钛、钒综合回收而对冶炼工艺和技术的改进与提高，现已基本上打通流程，取得了积极的成果。此外，还开展了还原磨选制取铁粉和综合回收钒钛的试验。其流程是：
    钒钛铁精矿— —    铁粉
    
    燧道窑碳还原— —                       V₂O₅
    
    破碎磨矿— —      富钒钛料—湿法分离——

                                        TiO₂
    重磁选分离­

表3.5.8 钛磁铁矿、钛铁矿、金红石矿床勘探类型划分、工程网度及工业指标

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表3.5.9主要采矿方法的技术条件、优缺点及技术经济指标对比

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    钛铁矿、金红石砂矿：这是我国目前生产钛铁矿和金红石精矿的主要矿石类型。根据海南中兴精细陶瓷微粉总厂和海南省冶金工业总公司所属沙老、南港、清澜(铺前)、乌场（保定）4个国有钛（砂）矿的生产实践，其钛铁矿、金红石、锆石、独居石砂矿的采矿、选矿工艺流程和各种精矿的技术指标如图3.5.10。采矿的回采率＞95％，贫化率＜5％，选矿的总回收率达80%～85％。
    为了提高资源的利用率和经济效益，减少中矿、尾矿的积压和对环境的污染，广州有色金属研究院曾专题研究了“海南岛海滨砂矿难选中矿钛元素赋存状态及综合回收途径”（第三届全国矿产资源综合利用学术会议论文集，1990年）。该研究、试验表明：①钛元素主要赋存在以Ti⁴⁺与Fe²⁺呈类质同象置换而形成的钛-铁矿系列中；其中钛铁矿（含TiO₂　52％～54％）和富铁钛铁矿（含TiO₂　46％）所占的比例达66.2％，其次是富钛钛铁矿（含TiO₂　56％～58％）占19.2％，钛赤铁矿（含TiO₂　10.7％～19.5％）占14.6％。此外，钛元素还少量地赋存在金红石、锐钛矿、白钛石和榍石中。②难选中矿属钛铁矿、锆石、独居石、金红石、锐钛矿等的混合矿物，矿物粒度0.2～0.08mm（属可选粒度）；采用二碘甲烷介质作“沉浮”选矿，比重＜3.3的非有用矿物的上浮排除率达19.76％，比重＞3.3的有用重矿物下沉产率达73.5％。③在下沉的重矿物中，除主收钛铁矿外，可综合回收锆石、独居石、富钛钛铁矿和金红石；其有效的选矿流程有二：其一是有用重矿物经电磁选场强6000Oe分选出占钛铁矿矿物比例88.1％的磁性产品（TiO₂43％），再经800℃、10min的氧化焙烧，最后经场强650 Oe弱磁选，在磁选产品中可获得TiO₂50%～51％的钛铁矿精矿产品；其二是有用重矿物（钛铁矿粗精矿，含TiO₂43%～46％）经电选（2.1kV，120r／min），在导体产品中可获得TiO₂ 51%～53％的钛铁矿精矿产品。④在经场强8000—12000 Oe磁选的尾矿中，再采用浮选，可获得合格的独居石精矿；再对其经场强＞20000 Oe磁选的非电磁性重矿物尾矿中，采用电选，可在非导体性产品中获得合格的锆石精矿，在导体性产品中获得合格的金红石精矿。

图3.5.7氯化法钛白工艺流程示意图

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图3.5.8盐酸法钛白工艺流程示意图

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图3.5.9传统硫酸法钛白工艺流程图图

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图3.5.10海南中兴湖桥精选厂工艺流程图

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    中矿1和中矿2回复重选，直至钛铁矿、锆石回收率达80%～85%之后，作尾矿堆存

表3.5.10 硫酸法、氯化法、盐酸法生产钛白的生产工艺及优缺点比较表

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    国内外钛矿资源的90％以上用于生产钛白，钛白的生产工艺流程，主要有先进的氯化法（图3.5.7）、盐酸法（图3.5.8）和传统的硫酸法（图3.5.9），其生产工艺及优缺点比较见表3.5.10。

四、环境保护

 
    我国钛资源（TiO₂）的94.3％赋存在钒钛磁铁矿矿床中。钒钛磁铁矿是铁、钛、钒共生，同时还有钴、镍、铜、镓、钪等多种元素具综合回收价值的多金属共生矿。至1989年，从露采采出的矿石约75％变成尾矿和高炉渣没有被利用；矿石中的主要七种元素，除铁已利用和钛、钒部分回收利用之外，钴、镍、镓、钪虽选矿回收到铁、钛精矿中，但冶炼中尚没有能回收利用；钒、钛的回收率低，特别是钛资源的选矿回收率仅47％、冶炼回收率53.27％，钛资源总利用率只有25.04％。
    为了提高钒钛磁铁矿开发利用的资源效益、经济效益和生态环境效益，其一要从工艺技术设备先进可行和经济上合理的角度，极大地提高铁、钛、钒和钴、镍、镓、钪等有用元素的全面综合回收利用，极大地减少生产废渣、废气、废水的总量及经科学处理后的达标排放，极大地消除对环境的污染；其二要注重矿山开采对生态环境的破坏、采场边坡的稳固安全、防止崩塌和泥石流，以及与采矿同步推进的生态环境的恢复和重建；其三要注重采场、选场、冶炼厂、生活区总体建设的环境影响评价、合理布局和绿化、美化，提高企业和员工的环境保护意识，坚持项目建设与环境保护同时设计、同时施工、同时投产使用的“三同时”制度，做到思想落实、组织落实、资金落实、技术设备落实、可行措施落实。
    对钛铁矿、金红石砂矿开发利用的环境保护，同样要坚持前述的原则、制度和要求。特别是开采滨海砂矿，要注重沿海防护林的保护、防止海岸的侵蚀，及时做好采矿后的复垦和生态环境重建工作。

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