攀西地区作为我国钒钛磁铁矿资源开发的主要集聚地,经过长期对钒钛磁铁矿资源的开发,选矿生产过程中产生的钒钛磁铁矿尾矿堆存量逐年增加,不仅侵占着土地资源,而且对周边环境也造成较大的影响,因此开展钒钛磁铁矿尾矿的综合利用具有重要的实际应用意义。本研究以攀西地区某选矿厂选铁、钛产生的钒钛磁铁矿尾矿为研究对象,开展高效回收有价金属钛和钪新工艺及机理研究,为攀西地区钒钛磁铁矿中钛、钪的分离提取提供合适的技术方案。钒钛磁铁矿尾矿工艺矿物学研究表明主要矿物为钛铁矿、磁铁矿、黄铁矿、钛普通辉石、斜长石、绿泥石、云母,金属钛主要赋存于钛铁矿中,金属钪以类质同象替换的形式存在于辉石类、云母类、长石类等矿物中。采用强磁选和浮选对钒钛磁铁矿尾矿中的钛进行了回收试验,结果表明:在磁场强度H=0.8 T、磁选细度为﹣0.15 mm占95%的条件下获得的钛粗精矿再以ST作为捕收剂、羧甲基纤维素作为抑制剂在浮选矿浆p H=3的条件下,经过一次粗选一次扫选五次精选的浮选闭路工艺流程,获得了Ti O₂品位为45.41%,钛回收率63.87%的钛精矿产品。钒钛磁铁矿尾矿经强磁选和浮选工艺处理后,Sc₂O₃在尾矿中富集至44 g/t。研究表明回收钪的关键技术在于从矿物层间结构中释放出钪离子,从而强化钪的分离提取。本文提出了不同的焙烧—浸出提钪工艺,研究结果表明:1)采用氯盐活化焙烧-浸出工艺,在Mg Cl₂用量占矿重的50%、900℃条件下焙烧2 h后使用盐酸浸出,钪浸出率为32.51%;2)采用碱熔融焙烧-浸出工艺,在Na₂CO₃用量占矿重的45%、900℃条件下焙烧2 h后在浸出酸浓度为6 mol/L、浸出时间为2 h、浸出液固比为6∶1、浸出温度为50℃的条件下,钪浸出率为60.94%;3)氟盐强化溶解-浸出工艺提钪,在Ca F₂用量占矿重的30%、浸出酸浓度为4 mol/L、浸出液固比为8∶1、浸出时间为4 h、浸出温度为80℃的条件下,钪浸出率为72.22%,浸出渣中的钪含量为13.72 g/t。综合考虑,氟盐强化溶解-浸出工艺作为提钪工艺较为合理,能够获得理想的提钪技术指标。氟盐强化溶解-浸出工艺提钪过程机理研究表明:浸出渣中仅存有长石类矿物相,进一步说明在氟盐的作用下,层状硅酸盐与链状硅酸盐结构(辉石类、云母类、绿泥石等)均被破坏,而架状硅酸盐(即长石类)仍存在完整物相。氟盐在强酸性条件下生成氢氟酸,氢氟酸与层状硅酸盐、链状硅酸盐矿物的Si﹣O结构反应,产生[Si F₆]^2-与[Al F₄]^-,这使得辉石类、云母类、绿泥石等矿物结构被完全破坏,金属钪能够与酸反应进入浸出液,而结构稳定的架状硅酸盐矿物仍保持原状。