傅 饒， 鄧飛躍， 張立剛， 楊炳紅

(1.中南大學 化學化工學院，湖南 長沙 410083； 2.長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012)

鐵和鈦是地球上廣泛分布的金屬元素，在世界上50多個國家均有分布，廣泛用于軍事、工業(yè)、醫(yī)療、電氣、航空等生產(chǎn)生活領域。我國釩鈦磁鐵礦礦床分布廣泛，儲量豐富，儲量和開采量居全國鐵礦的第三位，主要分布在四川攀枝花—西昌地區(qū)、河北承德地區(qū)、陜西漢中地區(qū)、湖北鄖陽、襄陽地區(qū)、廣東興寧及山西代縣等地區(qū)。釩鈦磁鐵礦一般含有害雜質(zhì)硫和磷，往往伴生鉻、鈷、鎳、銅、鎵等多種金屬。本文對陜西大西溝超低品位釩鈦磁鐵礦進行工藝礦物學分析，提出進行原礦預富集以減少選礦成本的方案，并取得較為理想的效果。

1 工藝礦物學分析

礦石肉眼下多呈現(xiàn)微帶綠色色調(diào)的灰黑色，局部為黃褐色，具體結構為較致密的稀疏～星散浸染狀構造。經(jīng)鏡下鑒定、X射線衍射分析和掃描電鏡分析綜合研究查明，礦石中金屬礦物主要是鈦磁鐵礦、鈦鐵礦和少量褐鐵礦；金屬硫化物以黃鐵礦為主，偶見黃銅礦零星分布；脈石礦物以斜長石和角閃石居多，其次是輝石、綠泥石、絹云母、榍石、磷灰石、滑石和方解石，其他微量礦物尚見黝簾石、金紅石、銳鈦礦、尖晶石和高嶺石等。表1、2列出了礦石中主要礦物的重量含量。

表1 礦石中主要礦物的含量/%

表2 礦石的主要化學成分/%

由表1、2結合X射線衍射、掃描電鏡及物相分析，原礦工學分析結果如下：

(1)區(qū)內(nèi)礦石屬含硫高磷的酸性超低品位原生釩鈦磁鐵礦礦石，通過選礦可望獲得鐵精礦、鈦精礦和磷精礦3種產(chǎn)品。

(2)礦石具稀疏～星散浸染狀構造。礦石中金屬礦物主要是鈦磁鐵礦和鈦鐵礦；金屬硫化物以黃鐵礦為主，但含量較低；脈石礦物主要為斜長石和角閃石，其次是輝石、綠泥石、絹云母、滑石、方解石、榍石等。

(3)鈦磁鐵礦多呈浸染狀分布于脈石中，與鈦鐵礦的鑲嵌關系較為密切，次生變化主要是綠泥石化和榍石化。鈦磁鐵礦平均含F(xiàn)e 58.58%、TiO214.85%、V2O50.48%。根據(jù)鈦鐵礦片晶不甚發(fā)育的特點，推斷TiO2主要呈類質(zhì)同像存在于鈦磁鐵礦晶格中，這是導致鐵精礦中鐵品位偏低，TiO2含量偏高的最主要原因。

(4)粒狀鈦鐵礦是選礦回收鈦礦物的主要對象，約占礦石中鈦鐵礦總量的90%，產(chǎn)出形式與鈦磁鐵礦基本一致，而且二者常緊密鑲嵌構成集合體，次生變化主要是榍石化。研究表明，礦石中鈦鐵礦平均含TiO251.33%，F(xiàn)eO 46.41%。

(5)礦石中鐵的存在形式較為復雜，可采用弱磁選工藝回收的鐵僅占31.42%，其余部分主要以赤(褐)鐵礦、鈦鐵礦和含鐵硅酸鹽礦物的形式存在；鈦的賦存狀態(tài)亦較為分散，呈鈦鐵礦產(chǎn)出的TiO2僅占52.60%，而賦存于鈦磁鐵礦和硅酸鹽礦物中的TiO2所占比例則分別達23.53%和23.01%。

(6)嵌布粒度統(tǒng)計結果顯示，礦石中鈦磁鐵礦和鈦鐵礦均屬較均勻中細粒-微細粒嵌布的范疇。為使95%以上的鈦磁鐵礦和鈦鐵礦均獲得較充分的解離，處理區(qū)內(nèi)礦石時以選擇-0.075 mm占90%以上的磨礦細度較為宜。鈦磁鐵礦由于含有少量極微細粒級存在，因此要想獲得高品位鐵精礦，仍需進一步細磨。

(7)礦石中部分鈦磁鐵礦和鈦鐵礦均已發(fā)生較強烈的榍石化，局部甚至與鈦磁鐵礦、鈦鐵礦構成云霧狀或逐漸過渡的鑲嵌類型。顯然，榍石化不僅可導致弱磁選鐵精礦中TiO2含量偏高，同時也影響鈦精礦的品位和TiO2的回收率。

(8)礦石中存在褐鐵礦和角閃石、輝石、綠泥石等含鐵硅酸鹽礦物，由于它們的密度和磁性與鈦鐵礦較為相近，采用重選或強磁選工藝由選鐵尾礦中富集鈦鐵礦時，這些礦物部分將進入粗選鈦精礦，從而增加了后續(xù)鈦鐵礦進一步分離提純的難度。

2 原礦預選實驗

由工藝礦物學探明，原礦品位較低，鈦、鐵分散在多種礦物中，為了節(jié)省成本，有必要進行預選拋尾試驗，以減少后續(xù)進入磨選階段的礦量。將原礦樣分別破碎至-3，-6，-12，-25 mm，進行不同設備的預選拋尾試驗。

首先針對-6，-12，-25 mm礦樣，進行了不同轉速的干式預選拋尾試驗，磁場強度為0.6T，試驗結果見表3。

表3 原礦不同粒度的干式預選拋尾試驗結果

續(xù)表3

粒度/mm產(chǎn)品名稱產(chǎn)率/%品位/%回收率/%TFeTiO2TFeTiO2精礦82.6616.725.8689.1591.16尾礦17.349.702.7110.858.84原礦100.0015.505.31100.00100.00精礦78.5016.856.0386.3388.72-12尾礦21.509.742.8013.6711.28原礦100.0015.325.34100.00100.00精礦75.1317.206.3083.8786.22尾礦24.879.993.0416.1313.78原礦100.0015.415.49100.00100.00精礦84.0316.585.9089.5790.60尾礦15.9710.163.2210.439.40原礦100.0015.555.47100.00100.00精礦79.3416.786.0485.9887.02-25尾礦20.6610.513.4614.0212.98原礦100.0015.485.51100.00100.00精礦73.8717.076.1281.3882.26尾礦26.1311.043.7318.6217.74原礦100.0015.495.50100.00100.00

從表3中可以看出：隨著原礦粒度的增加，所拋出尾礦TFe和TiO2含量隨之升高，考慮到現(xiàn)場采用三段常規(guī)破碎工藝流程，同時兼顧精礦品位及回收率，選擇在-12 mm條件下進行干式預選拋尾，可以預先拋出產(chǎn)率為21.50%，TFe品位9.74%，TiO2品位2.80%，TFe損失率13.67%，TiO2損失率11.28%的尾礦。

針對-3，-6，-12 mm原礦，采用Lion磁選機進行了濕式預選拋尾試驗，磁場強度為0.3 T，試驗結果見表4。

表4 不同粒度原礦的濕式預選拋尾試驗結果

從表4的試驗結果可以看出，對于濕式拋尾來說，原礦粒度越細，所拋出尾礦產(chǎn)率越大，尾礦中TFe和TiO2品位越低。在-3 mm粒度時，采用最佳工藝條件，可以拋出產(chǎn)率為32.22%，TFe品位10.09%，TiO2品位2.90%的尾礦，TFe和TiO2損失率分別為20.82%和17.15%。其中-3 mm和-6 mm屬于高壓輥磨破碎粒度范疇，-12 mm屬于常規(guī)三段破碎粒度范疇。

針對-3，-6，-12 mm原礦進行了重磁拉設備濕式預選拋尾試驗，試驗結果見表5。

表5 重磁拉預選拋尾試驗結果

從表5中可以看出，原礦粒度越細，所拋出尾礦中TFe和TiO2品位越低，在-3 mm粒度時，采用最佳工藝條件，可以拋出產(chǎn)率為28.49%，TFe品位8.89%，TiO2品位2.31%的尾礦，TFe和TiO2損失率分別為16.51%和11.92%。由此可見，重磁拉與傳統(tǒng)濕式拋尾設備相比，在處理細粒級大西溝釩鈦磁鐵礦時，拋尾效果更好。

3 結論

國內(nèi)低品位鐵礦石從-70 mm到-3 mm的干濕預選設備及實踐成熟而普遍，節(jié)能降耗效果明顯，河北某些鐵礦對TFe 20%～15%的超低品位磁鐵礦甚至采用砂磨機等超細碎代替一段磨礦，經(jīng)磁選拋尾后的粗精礦再磨磁選即可獲得鐵精礦。對于本文超低品位鐵鈦礦也應該盡量在磨礦前拋出圍巖夾石，減少最能耗的磨選段給礦量，降低選礦成本。試驗礦樣在-12 mm時采用干式滾筒機(0.6 T)能拋除產(chǎn)率24.87%、TFe 9.99%、TiO23.04%的塊狀尾礦；如果使用類似高壓輥磨機的超細碎設備，將破碎產(chǎn)品粒度降到3～6 mm，采用濕式拋尾，甚至可拋除32.77%，TFe 9.66%，TiO23.15%的尾礦，證明該鐵鈦礦拋尾效果尚好，值得重視并強化破碎產(chǎn)品的預選拋尾。