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        攀枝花、白馬釩鈦磁鐵礦鐵精礦提質(zhì)的難點(diǎn)研究

        2022-11-04 07:58:52李韋韋勇3
        現(xiàn)代礦業(yè) 2022年10期
        關(guān)鍵詞:鈦鐵礦鐵精礦磁鐵礦

        陳 碧 李韋韋 王 勇3

        (1.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)研究院;2.釩鈦資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

        經(jīng)過50多年的開發(fā)利用,攀枝花礦區(qū)朱蘭釩鈦磁鐵礦采礦進(jìn)入了深部開采階段,礦石品位下降、結(jié)晶粒度變細(xì)、難磨選礦石占比增大,導(dǎo)致鐵精礦產(chǎn)率及質(zhì)量下降。白馬礦區(qū)的白馬選礦廠自2007年試生產(chǎn)以來,礦石性質(zhì)也有所變化,原工藝系統(tǒng)的適應(yīng)性正在下降。

        針對(duì)鋼鐵系統(tǒng)入料TFe品位提高1個(gè)百分點(diǎn),則焦比降低2個(gè)百分點(diǎn)、高爐利用系數(shù)提高3個(gè)百分點(diǎn),而目前攀枝花鐵精礦TFe品位在53.8%左右,白馬選礦廠鐵精礦TFe品位在55.5%(白馬提質(zhì)鐵精礦TFe品位57%左右)。因此,鋼鐵公司對(duì)鐵精礦提質(zhì)有著強(qiáng)烈的要求。

        1 成礦巖體差異

        攀西地區(qū)的釩鈦磁鐵礦[1]產(chǎn)生在基性巖、基性巖-超基性巖體中,基性巖、基性巖-超基性巖體都屬于硅不飽和巖,Si O2含量小于45%,造巖成分富Ca、Mg、Al,少K、Na。攀枝花地區(qū)的釩鈦磁鐵礦產(chǎn)于攀枝花層狀基性巖——輝長巖中,礦床分為9個(gè)礦帶,其中下部暗色層狀輝長巖相的Ⅷ礦帶為主要礦層。白馬含礦基性-超基性(包括橄欖巖、橄輝巖、輝橄巖、純橄欖巖等)層狀巖體I級(jí)韻律旋回的中下部。白馬巖體的成礦與攀枝花巖體有所不同,釩鈦磁鐵礦主要賦存在巖體下部的層狀超基性形巖和橄欖輝長巖、橄長巖內(nèi),形成大規(guī)模的浸染狀和條帶狀礦石;礦石基性較攀枝花重,橄欖石含量較攀枝花巖體高。白馬礦區(qū)礦石主要特征為三高三低,即鐵鈦比高、鈦磁鐵礦含鐵高、含釩高,原礦及鈦磁鐵礦含鈦低、鈦鐵礦理論品位低。

        2 影響釩鈦磁鐵礦鐵精礦品位的重要因素

        鈦磁鐵礦礦物名稱的由來,是由于主晶磁鐵礦中有大量的含有鈦成分的固溶體分離物(客晶礦物):鈦鐵片晶、鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石。鐵精礦品位是一個(gè)不穩(wěn)定的變數(shù),基本因素由兩方面決定。

        2.1 鈦磁鐵礦客晶礦物的類別和含量影響

        客晶礦物一般粒度0.005~0.05 mm,少數(shù)可達(dá)0.1 mm;如果是片晶,厚一般0.000 5~0.001 mm。客晶礦物含量隨礦石品級(jí)增高而增多,從Fe1至Fe4(將礦石劃分為4個(gè)工業(yè)等級(jí),F(xiàn)e1為富礦,TFe品位>45%;Fe2為中礦,TFe品位30%~45%;Fe3為貧礦,TFe品位30%~20%;Fe4為表外礦,TFe品位20%~15%),客晶礦物含量從45%降至22%,貧礦中鈦磁鐵礦客晶礦物較少,礦物含鐵量較高。鈦磁鐵礦中客晶礦物含量見表1,客晶礦物種類見表2。

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        由表1、表2可知:白馬礦區(qū)的客晶礦物含量較攀枝花礦少,種類也有區(qū)別。

        2.2 鈦磁鐵礦物理性質(zhì)

        鈦磁鐵礦是本礦山生產(chǎn)鐵精礦的唯一回收礦物,要想獲得高品位鐵精礦,就必須提高精礦中鈦磁鐵礦的含量,減少其他礦物的夾雜和貧連生的進(jìn)入。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與鈦磁鐵礦及其伴生礦物的物理性質(zhì)相關(guān)。

        攀枝花釩鈦磁鐵礦中的強(qiáng)磁性礦物除了鈦磁鐵礦,還有部分磁黃鐵礦。磁黃鐵礦的化學(xué)式為Fe1-xS,S含量不是36.4%,而是39%~40%,分為單斜晶系與六方晶系,單斜晶系的磁黃鐵礦具有鐵磁性,屬于強(qiáng)磁性礦物;六方晶系為順磁性,屬于弱磁性礦物。單斜晶系的磁黃鐵礦進(jìn)入鐵精礦,必然影響鐵精礦品質(zhì)。鈦鐵礦、普通輝石、普通角閃石、橄欖石等均為弱磁性礦物,中拉長石、黃鐵礦等均為非磁性礦物[3]。

        鈦磁鐵礦與磁鐵礦性質(zhì)類似,屬鐵磁性礦物。影響鈦磁鐵礦磁性特征的因素除了礦物的電子構(gòu)型和磁結(jié)構(gòu),還與鈦、釩、鉻、銀、鎂、鈷、鎳等的含量有關(guān),這些成分的存在使鈦磁鐵礦的比磁化系數(shù)比磁鐵礦低,而比飽和磁化強(qiáng)度、矯頑力等比磁鐵礦高。主要工藝礦物的物理性質(zhì)見表3。

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        由表3可知:鈦磁鐵礦的密度與鈦鐵礦、硫化礦物的差別很小,采用重選不能實(shí)現(xiàn)鈦磁鐵礦與鈦鐵礦、硫化礦物的有效分離,但比磁化系數(shù)差別很大,因此,利用礦物的磁性差異可富集鈦磁鐵礦,可能有極少數(shù)單斜晶系的磁黃鐵礦進(jìn)入鐵精礦,這正是攀枝花釩鈦磁鐵礦含硫較高的原因。

        3 鐵精礦提質(zhì)難點(diǎn)

        鈦磁鐵礦的基底礦物是磁鐵礦,由于成礦時(shí)物理、化學(xué)條件的變化,少量鈦、釩、鋁等以類質(zhì)同象或以微細(xì)鈦鐵礦、尖晶石等固溶體分離礦物狀態(tài)出現(xiàn)在鈦磁鐵礦中,這部分固溶體分離礦物粒度從不足1 μm至30 mm,通過細(xì)磨可以大量去除,但類質(zhì)同象雜質(zhì)則無法去除,這部分不純的磁鐵礦理論含鐵最高可達(dá)66%左右,明顯低于純磁鐵礦的含鐵量。參照鞍山式鐵精礦的品位與理論品位的差值,結(jié)合現(xiàn)場釩鈦磁鐵礦的情況,可以判斷現(xiàn)場生產(chǎn)的鐵精礦品位難以超過62%。

        對(duì)于攀枝花的釩鈦磁鐵礦石,工藝礦物分鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、硫化物、脈石四大類;總體來說,鈦磁鐵礦次生和表生變化弱,但普遍存在,僅不同礦區(qū)不同地段強(qiáng)弱差異較大,有綠泥石化、磁赤鐵礦化、褐鐵礦化現(xiàn)象;磁赤鐵礦屬于強(qiáng)磁性礦物,是鈦磁鐵礦氧化成赤鐵礦的中間產(chǎn)物,只出現(xiàn)在強(qiáng)風(fēng)化礦中,綠泥石化的鈦磁鐵礦進(jìn)入鐵精礦,影響鐵精礦品位,綠泥石化程度不同,影響精礦的程度也不同。

        對(duì)鈦磁鐵礦的礦物學(xué)分析表明,傳統(tǒng)工藝礦物學(xué)得到的鈦磁鐵礦純礦物的含鐵量即為理論鐵品位,采用單礦物法測(cè)定的鈦磁鐵礦精礦的理論鐵品位見表4。

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        由表4可知:白馬鐵精礦的理論品位下限較攀枝花高。

        4 鐵精礦提質(zhì)試驗(yàn)

        為給生產(chǎn)提供依據(jù),筆者課題組開展了攀枝花、白馬礦石鐵精礦提質(zhì)試驗(yàn),經(jīng)過七階段磨選,獲得的鐵精礦主要工藝礦物含量及單體解離度見表5。

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        由表5可知:鐵精礦中鈦磁鐵礦的含量均超過97%,且基本單體解離。

        攀枝花、白馬精礦-38μm均達(dá)到90%以上,前者七階段磨選精礦產(chǎn)率為32.45%、TFe品位57.30%、回收率為62.94%;后者七階段磨選精礦產(chǎn)率24.61%、TFe品位59.58%、回收率58.69%。

        通過試驗(yàn)與現(xiàn)場生產(chǎn)比較,現(xiàn)場鐵精礦鈦磁鐵礦含量一般在95%左右,脈石礦物與細(xì)泥的夾雜現(xiàn)象較普遍,部分鈦磁鐵礦綠泥石化,客晶礦物較原礦少,說明通過磨礦,部分客晶礦物與鈦磁鐵礦分離。

        5 現(xiàn)場鐵精礦分析

        取攀枝花生產(chǎn)的鐵精礦和白馬2個(gè)流程的鐵精礦(其一為兩階段磨選鐵精礦,簡稱白馬1#;其二為塔磨后再選精礦,簡稱白馬2#,白馬1#精礦磨礦后再選成白馬2#精礦),這3種精礦篩析結(jié)果見表6,主要礦物含量及單體解離度見表7,主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表8。

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        由表6可知:攀枝花鐵精礦+0.074 mm粒級(jí)產(chǎn)率最高,-0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)率最低,TFe品位也最低;白馬2#精礦+0.074 mm粒級(jí)產(chǎn)率最低,-0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)率最高,TFe品位也最高。因此,要提高精礦鐵品位,鈦磁鐵礦單體解離是關(guān)鍵,理論上磨礦細(xì)度越高解離度越高,但磨礦粒度太細(xì)會(huì)影響另一種有用礦物鈦鐵礦的回收,造成資源浪費(fèi),所以適度、選擇性磨礦[5]是關(guān)鍵。

        由表7可知:攀枝花鐵精礦的鈦磁鐵礦含量及單體解離度最低,白馬2#精礦鈦磁鐵礦含量最高,回收效果較理想,且鈦鐵礦、脈石含量均低于白馬1#精礦。

        由表8可知:白馬2#精礦TFe品位最高,同時(shí)V2O5含量也最高,TiO2含量最低;攀枝花鐵精礦正好相反,這與白馬鐵礦高鐵、高釩、低鈦有關(guān);白馬1#精礦經(jīng)過再磨再選成白馬2#精礦,Ti O2、Si O2、Al2O3、MgO含量都有所下降,V2O5含量隨鐵品位升高而升高,對(duì)釩的提取有利,這也是攀枝花釩鈦磁鐵礦的特征。

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        6 結(jié)論

        (1)攀枝花地區(qū)的釩鈦磁鐵礦床產(chǎn)于攀枝花層狀基性巖的輝長巖體中,白馬礦床在基性-超基性層狀巖體的中下部;白馬礦區(qū)礦石主要特征為三高三低,即礦石鐵鈦比高,鈦磁鐵礦含鐵高,含釩高,鈦鐵礦的理論品位低。

        (2)釩鈦磁鐵礦是以磁鐵礦為基底,客晶礦物(鈦鐵片晶、鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石)為輔的復(fù)合性礦物,影響鐵精礦品位的主要因素:一是鈦磁鐵礦客晶礦物的含量和客晶礦物的類別,二是鈦磁鐵礦與伴生礦物的物理性質(zhì)。

        (3)鈦磁鐵礦是攀枝花釩鈦磁鐵礦可利用的復(fù)合鐵礦物,通過細(xì)磨可以去除相當(dāng)部分的固溶體分離物,但類質(zhì)同象性質(zhì)的雜質(zhì)無法去除,這也是鈦磁鐵礦提質(zhì)的難度所在。

        (4)攀枝花礦區(qū)的鐵精礦理論TFe品位為56.36%~61.36%、白馬礦區(qū)為59.26%~60.60%,白馬鐵精礦的理論品位下限較攀枝花高。

        (5)試驗(yàn)確定的攀枝花鐵精礦TFe品位上限57.30%,白馬鐵為59.58%;現(xiàn)場攀枝花鐵精礦質(zhì)量最差(TFe品位53.78%),白馬1#精礦TFe品位為55.24%;白馬1#精礦再磨再選而得到的白馬2#精礦TFe品位為57.13%,鐵精礦質(zhì)量最好,最接近理論品位下限或機(jī)械選別上限。

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