钛资源作为重要的战略资源被广泛应用于化工、石油、医疗、航天航空等领域,钛铁矿资源虽然储量丰富,但是大部分呈现出贫细杂的特点,选别效率较低。随着开采力度的加大,矿石的嵌布粒度明显变细,使得有用矿物难以回收;并且钛铁矿与脉石矿物的伴生也愈加复杂,导致有用矿物的品位越来越低,这是目前钛铁矿选别中的主要难题。本论文以伊朗某钛铁矿为研究对象,首先对矿样进行了工艺矿物学研究,通过矿石性质对选矿工艺进行深入探索,对磁场强度、药剂用量等指标进行了系统的条件实验。在此基础上对钛铁矿和主要的脉石矿物辉石进行了单矿物浮选特性试验,对药剂与矿物的作用机理进行了初步的探索。矿石工艺矿物学研究表明,该矿中的有用矿物为钛铁矿、磁铁矿,脉石矿物主要由辉石、斜长石、角闪石、绿脱石、斜绿泥石、钠长石等组成。原矿中可以回收的磁性铁品位偏低,金属分布率仅为23.66%,其余绝大部分分布在硅酸盐中(59.67%),不可利用。原矿中75.17%的钛分布在钛铁矿中。通过物相分析,矿石中铁的理论最大回收率仅有20%左右、钛的理论最大回收率75%左右。钛铁矿选别工艺试验可知,磁选工艺流程中,在-200目占85%的磨矿细度下,当最佳场强为0.11T时,通过弱磁选铁,最终得到了Fe品位为61.68%,回收率为14.91%的铁精矿,并且铁精矿中V₂O₅的含量富集到1.57%,达到铁精矿中钒的计价标准,增加了铁精矿的附加值。通过强磁富集钛,最终获得了Ti O₂品位为24.61%,回收率为70.5%的磁选钛精矿。浮选工艺流程中,通过对捕收剂MOH、p H调整剂H₂SO₄、抑制剂草酸和LD-C进行条件实验得出:当药剂用量分别为1500g/t、1500g/t、200g/t、20g/t时,浮选指标最佳。确定一粗三精一扫的浮选开路实验流程,使用最佳药剂制度,可获得Ti O₂品位为46.19%,作业回收率为33.77%的浮选钛精矿。在浮选开路试验的基础上,进行浮选闭路试验,最终得到钛精矿中Ti O₂品位为46.52%,回收率为69.23%的浮选作业工艺指标。整个磁-浮联合选矿工艺流程中,最终得到了Ti O₂品位为46.52%,Ti O₂回收率为48.81%的钛精矿。钛铁矿与辉石的单矿物浮选特性试验表明,LD-C对钛铁矿和辉石的分离效果最佳,LD-C用量在2mg/L时,对辉石抑制较为明显,对钛铁矿的浮选回收率影响较小。通过对矿物晶体结构和钛铁矿的浮选溶液化学研究可知,辉石经过破碎后,其表面暴露处大量的Ca²⁺、Mg²⁺、Si²⁺等阳离子,抑制剂LD-C上羧基、羟基等可以与辉石表面的金属阳离子发生反应,使得LD-C能够吸附在矿物表面,增加辉石表面的亲水性。弱酸或弱碱条件下,钛铁矿表面的亚铁离子成为了捕收剂吸附的主要作用位点。通过钛铁矿与辉石的红外光谱分析可知,抑制剂LD-C在铁铁矿表面发生了微弱的吸附作用,但是其在辉石表面发生了强烈的化学吸附。通过钛铁矿与辉石的Zeta电位可知,对于钛铁矿来说,LD-C对MOH在钛铁矿表面的吸附影响较小,其次LD-C与MOH能够在铁矿矿表面发生共吸附,对于辉石来说,LD-C吸附在辉石表面后,阻碍了MOH的吸附,从而使得辉石被抑制。