鄧 冰 張 淵 楊永濤 王 婧

(1.中國地質科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所；2.國土資源部釩鈦磁鐵礦綜合利用重點實驗室；3.中國地質調查局金屬礦產(chǎn)資源綜合利用技術研究中心)

陜西某超貧釩鈦磁鐵礦石選鐵試驗研究*

鄧 冰1，2，3張 淵1，2，3楊永濤1，2，3王 婧1，2，3

(1.中國地質科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所；2.國土資源部釩鈦磁鐵礦綜合利用重點實驗室；3.中國地質調查局金屬礦產(chǎn)資源綜合利用技術研究中心)

陜西安康某磁鐵礦石主要含鐵礦物為磁鐵礦和鈦磁鐵礦，主要脈石礦物為橄欖石、長石、輝石。礦石破碎至-6 mm后，在磁場強度為358.2 kA/m條件下進行粗粒干式拋尾，可獲得鐵品位為16.81%、回收率為90.80%的預選精礦，拋出產(chǎn)率為16.67%、鐵品位為8.52%的合格尾礦。預選精礦經(jīng)兩段階段磨礦階段磁選試驗，獲得的鐵精礦鐵品位為61.22%、TiO2品位為2.39%，鐵回收率為36.69%、TiO2回收率為6.47%，尾礦TiO2含量為3.87%、回收率為85.77%。該工藝不僅可以較好地回收利用磁性鐵礦物，還有利于后續(xù)選鈦。

釩鈦磁鐵礦 粗粒拋尾 階段磨礦 磁選

據(jù)國土資源部統(tǒng)計，截至2013年底，我國已探明的保有鐵礦石儲量為798.5億t，其中表外礦、超貧礦占比大于50%，隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，鐵礦石的大量開采，表內礦已開采殆盡，以往受技術水平和經(jīng)濟效益制約而未開發(fā)利用的大量廢置表外礦，以及多年來勘探發(fā)現(xiàn)的大量呆滯超貧鐵礦石資源受到廣泛重視，研究如何高效開發(fā)利用超貧礦石已成為增加我國可利用鐵礦石資源儲量，緩解鐵礦資源緊缺，提高鐵礦石自給率，平抑和降低進口增幅，緩解我國鐵礦供需矛盾的有效途徑[1-5]。

秦嶺成礦帶屬于我國釩鈦磁鐵礦的重要產(chǎn)區(qū)，主要分布于陜西石泉縣—紫陽縣—嵐皋縣—鎮(zhèn)坪縣，向東延伸至湖北鄖陽、襄陽地區(qū)以及河南洛寧縣一帶，在寬20～40 km、長100 km的廣闊區(qū)域，成帶分布著堿基性巖體數(shù)百個，其中規(guī)模較大的侵入體80多個。目前已發(fā)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦礦點10多個，含礦巖體有堿性輝綠巖、輝綠巖、輝石巖、輝石角閃巖等，具有大型釩鈦磁鐵礦床的資源前景[6-7]。由于該地區(qū)超貧釩鈦磁鐵礦鐵品位低、選鐵選鈦的工藝技術研究深度不夠，沒有形成適合該地區(qū)礦石性質的選冶技術，目前尚未形成規(guī)模開發(fā)利用[8-9]。本研究以陜西安康地區(qū)某超貧釩鈦磁鐵礦石為試驗礦樣，探索適合該地區(qū)超貧釩鈦磁鐵礦的選礦工藝技術和方法，對開發(fā)利用儲量巨大、外部條件尚可的秦嶺成礦帶超貧釩鈦磁鐵礦呆滯鐵礦資源具有重要意義。

1 原礦性質

試驗礦樣采自陜西安康，礦石中主要可利用鐵礦物為磁鐵礦(鈦磁鐵礦)，其主要有如下幾種產(chǎn)狀形式：①呈他形晶粒狀與脈石或粒狀鈦鐵礦密切共生，粒度較粗，接觸界線平坦，易于解離，是主要回收對象；②呈自形-半自形晶粒狀包含于脈石礦物中，粒度細、含量低，分布于輝石、橄欖石、角閃石、斜長石中，不易解離；③呈他形晶粒狀以單體和集合體形式與脈石和粒狀鈦鐵礦密切共生。脈石礦物主要為橄欖石、長石、輝石，以及普通角閃石、綠泥石、尖晶石、蛇紋石、榍石等。礦石的構造主要有中等浸染狀構造、稀疏浸染狀構造、星散浸染狀構造、斑雜狀構造。礦石主要結構包括自形粒狀結構、半自形粒狀結構、他形粒狀結構、海綿隕鐵結構。礦區(qū)母巖為基性、超基性巖石，以橄欖輝長巖為主。脈石礦物以硅酸鹽礦物為主，包括橄欖石、輝石、長石、角閃石等。多為半自形晶，少數(shù)為他形晶。

原礦的化學多元素分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2。

表1 原礦化學多元素分析結果 %

成分TFeFeOFe2O3TiO2V2O5SiO2Al2O3Cr2O3含量15.1710.709.923.280.1037.5413.080.11成分CaOMgOCuCoNiSP含量10.348.410.0080.0100.0040.460.56

表1表明：試驗礦樣的主要可回收金屬元素為鐵、鈦，其含鐵為15.17%、含TiO2為3.28%；伴生V2O5含量為0.10%；有色金屬元素銅、鈷、鎳含量均很低；有害元素硫、磷含量相對較高，分別為0.46%和0.56%。礦石鐵鈦比TFe/TiO2=4.63，屬低鐵低鈦型礦石。

表2 原礦鐵物相分析結果 %

鐵物相含量分布率磁性鐵中鐵6.3341.78鈦鐵礦中鐵0.986.47菱鐵礦中鐵0.483.17赤、褐鐵中鐵3.2721.58硫化鐵中鐵0.654.29硅酸鐵中鐵3.4422.71總鐵15.15100.00

由表2可知：礦石中磁性鐵是鐵的主要賦存形式，其分布率為41.78%；赤褐鐵礦和硅酸鐵中鐵含量其次，鐵分布率分別為21.58%和22.71%。

2 試驗結果與討論

2.1 粗粒預選拋尾試驗

礦石屬于低鐵低鈦型釩鈦磁鐵礦，其原礦鐵品位非常低，為了提高設備處理能力，降低生產(chǎn)成本，擬在磨前采用預選拋尾工藝提前拋除合格尾礦，為此，開展了原礦分別破碎至不同粒度后的濕式預選拋尾工藝與干式預選拋尾工藝對比試驗。粗粒預選拋尾試驗各樣品粒度組成見表3。

表3 粗粒拋尾樣品粒度組成

2.1.1 濕式預選拋尾試驗

濕式預選試驗采用實驗室DZCS-200mm×300mm粗粒永磁筒式濕式預選磁選機，其筒表磁感應強度350mT，濕式預選拋尾工藝要求給礦粒度較細，因此僅進行了-3mm和-1mm粒級樣品的濕式預選拋尾試驗。

表4 濕式預選拋尾試驗結果

從表4可知，濕式預選拋尾雖然能夠拋除大量尾礦，但鐵、鈦金屬損失量大，-3mm粒級濕式拋尾鐵、鈦回收率均低于70%，粗粒拋尾后的精礦品位提升幅度也有限，因此不采用。

2.1.2 干式預選拋尾試驗

采用CTZ-50/40型中場強永磁磁滑輪進行干式磁選拋尾磁場強度與給料粒度的條件試驗。

對-10mm粒級樣品進行磁滑輪不同磁場強度干式預選拋尾試驗，結果見表5。

表5 干式預選拋尾磁場強度試驗結果

由表5可知，隨著磁場強度升高，預選精礦鐵、鈦回收率升高，尾礦產(chǎn)率降低，磁場強度為358.2kA/m時，試驗指標較佳，確定干式預選拋尾磁場強度為358.2kA/m。

干式拋尾粒級選擇至關重要，粒級過細時會因夾雜嚴重和分選角變小而降低拋尾效果。表6所示為磁場強度為358.2kA/m時，不同給礦粒度樣品對干式預選拋尾效果的影響試驗結果。

表6 給礦粒度對干式預選拋尾的影響

由表6可知，給礦粒度為-6mm時，拋尾效果較好。確定干式預選拋尾試驗的給礦粒度為 -6mm。

2.1.3 預選精礦樣的制備

對-6mm粒級試樣在磁場強度為358.2kA/m條件下進行粗粒干式預選拋尾擴大試驗，結果見表7。

表7 粗粒干式拋尾制樣試驗結果 %

產(chǎn)品產(chǎn)率品位TFeTiO2回收率TFeTiO2預選精礦83.3316.813.6490.8092.11尾礦16.678.521.569.207.89原礦100.0015.433.29100.00100.00

由表7可知，干式預選可以拋除產(chǎn)率為16.67%的尾礦，鐵鈦金屬損失率在10%以內。干式預選精礦作為階段磨選作業(yè)給礦。

2.2 階段磨礦階段選鐵試驗

試驗礦石屬于超貧礦石，以兩段磨選的階段磨礦階段選別流程作為處理預選精礦的原則流程，粗磨選鐵及時拋除粗粒脈石以降低生產(chǎn)成本，鐵粗精礦細磨精選提高鐵精礦品位。磁選試驗設備采用XCRS型濕式弱磁選機。

2.2.1 一段磨選試驗

在磁場強度為121.6kA/m條件下對預選精礦進行一段磁選磨礦細度試驗，結果見圖1。

圖1 一階段磨選磨礦細度試驗結果

◆—Fe品位；▲—Fe作業(yè)回收率；■—TiO2品位；●—TiO2作業(yè)回收率

由圖1可知，隨著一段磨礦粒度的變細，鐵粗精礦鐵品位大幅提高，鐵、鈦作業(yè)回收率均呈下降趨勢。僅就提高鐵精礦質量而言，磨礦粒度越細越好，權衡磨礦成本的增加和鐵金屬回收率的變化，一段磨礦粒度應相對較粗，以拋除大量尾礦為主要目標，同時結合礦石鐵礦物和鈦礦物的嵌布粒度特征，選擇一段磨礦細度為-0.074mm占40%，此時獲得的鐵粗精礦鐵品位為43.81%、作業(yè)回收率為45.47%。

在磨礦細度為-0.074mm占40%條件下進行一段磁選磁場強度試驗，結果見圖2。

由圖2可知，隨著磁場強度的增強，鐵粗精礦鐵品位降低，另外，試驗礦石中鐵礦物磁性相對較強，磁場強度不宜過高，確定一段磁選磁場強度為115.4kA/m。

對預選精礦在磨礦細度為-0.074mm占40%、磁場強度為115.4kA/m條件下進行一段階段磨選擴大試驗，結果見表8。由表8可知，預選精礦經(jīng)一段磨選試驗，獲得的鐵粗精礦鐵品位為43.46%、作業(yè)回收率為46.57%。

圖2 一段階段磨選磁場強度試驗結果

◆—Fe品位；▲—Fe作業(yè)回收率；■—TiO2品位；●—TiO2作業(yè)回收率

表8 一段磁選制樣試驗結果 %

產(chǎn)品作業(yè)產(chǎn)率品位TFeTiO2作業(yè)回收率TFeTiO2鐵粗精礦17.8043.463.7446.5716.07尾礦82.2010.804.2353.4383.93預選精礦100.0016.614.14100.00100.00

2.2.2 二段磨選試驗

對鐵粗精礦進行工藝礦物學分析，結果表明：鐵粗精礦單體解離度不高，僅73.4%左右，還需進行再磨試驗。固定二段磁選磁場強度為97.6kA/m，進行二段磨選再磨細度試驗，結果見圖3。

圖3 二階段磨選磨礦細度試驗結果

◆—Fe品位；▲—Fe作業(yè)回收率；■—TiO2品位；●—TiO2作業(yè)回收率

由圖3可知，隨著鐵粗精礦再磨粒度變細，鐵精礦鐵品位明顯提升，而鐵作業(yè)回收率降低的幅度較小，鐵粗精礦再磨粒度從-0.074mm占45%提升到 -0.074mm占90%，精礦鐵品位從54.07%提升到64.02%，提高了9.95個百分點，而鐵金屬作業(yè)回收率降低了3.12個百分點。鐵粗精礦再磨粒度為 -0.074mm占55%以上時，精礦鐵品位即可達到60%以上，進一步細磨至-0.074mm占65%，精礦鐵品位可達到61.51%。綜合考慮磨礦成本和鐵精礦指標，確定二段階段磨礦階段磁選再磨細度為 -0.074mm占65%。

將鐵粗精礦再磨至-0.074mm占65%，進行不同磁場強度磁選試驗，結果見圖4。

圖4 二階段磨選磁場強度試驗結果

◆—Fe品位；▲—Fe作業(yè)回收率；■—TiO2品位；●—TiO2作業(yè)回收率

由圖4可知，提高二段磁選磁場強度對鐵精礦回收率提升不明顯，確定二段磁選磁場強度以67.7kA/m為宜。

2.3 全流程試驗

在條件試驗的基礎上，按圖5所示流程進行選鐵全流程試驗，結果見表9。

圖5 試驗全流程

表9 全流程試驗結果 %

由表9可知，采用粗粒干式拋尾—兩段階段磨選選鐵工藝可以較好地回收該超貧釩鈦磁鐵礦中的磁性鐵礦物，獲得的精礦鐵品位為61.22%、回收率為36.69%，對原礦磁性鐵的回收率達到了87.82%；鐵精礦TiO2含量為2.39%。有76.20%左右的TiO2進入了一段選鐵尾礦，9.57%左右TiO2進入了二段選鐵尾礦，該工藝不僅可以較好地回收利用磁性鐵礦物，還有利于后續(xù)選鈦。

3 結 論

(1)陜西安康某磁鐵礦石主要含鐵礦物為磁鐵礦和鈦磁鐵礦；鈦磁鐵礦含量較少，金紅石多呈微細粒包裹在鈦鐵礦中，難以解離。主要脈石礦物為橄欖石、長石、輝石等,以中等浸染狀構造為主。

(2)原礦破碎至-6mm后，在磁場強度為358.2kA/m條件下進行干式拋尾，可拋除產(chǎn)率16.67%、鐵品位8.52%，TiO2品位1.56%的合格尾礦，獲得的預選精礦鐵品位為16.81%、回收率為90.80%。預選精礦經(jīng)兩段階段磨礦階段磁選試驗，獲得的鐵精礦鐵品位為61.22%、TiO2品位為2.39%，鐵回收率為36.69%、TiO2回收率為6.47%。試驗確定的工藝流程不僅實現(xiàn)了有效回收鐵礦物，還有利于后續(xù)選鈦。

[1] 國土資源部．礦產(chǎn)資源概況[EB/OL]．[2015-06-08]．http：∥www．mlr.gov.cn/zygk/#．

[2] 胡克俊，姚 娟，席 歆.攀枝花鈦資源經(jīng)濟價值分析[J].世界有色金屬，2008(1)：36-42.

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漣邵建工階段礦房采礦技術獲國家有色金屬工業(yè)科技二等獎

近日，廣東宏大爆破股份有限公司下屬子公司——湖南漣邵建設工程(集團)有限責任公司(以下簡稱：漣邵建工)收到中國有色金屬工業(yè)協(xié)會、中國有色金屬學會頒發(fā)的中國有色金屬工業(yè)科學技術獎證書，漣邵建工主導完成的“階段礦房大礦段深孔落礦嗣后充填高效采礦技術”科技成果榮獲二等獎。

*中國地質調查項目(編號：12120113088500)。

2015-05-18)

鄧 冰(1986—)，男，助理工程師，碩士，610041 四川省成都市二環(huán)路南三段5號。