淺析釩鈦磁鐵礦礦區表外礦綜合利用的實踐

付冠文

(重慶鋼鐵集團礦業有限公司，重慶 400080)

太和鐵礦為攀西地區四大釩鈦磁鐵礦床之一，已探明的工業儲量2.35億t，遠景儲量3.5億t。原采礦設計能力為原礦70萬t/a，設計服務年限為20年，目前已開采18年，境界內可供利用的礦石量已十分有限。

從目前宏觀資源需求看，2005～2010年，國內鐵礦石消費需求將呈上升趨勢，國際國內市場對鈦金屬的需求旺盛，國際市場上釩產品價格堅挺，相應的礦石價格也已經開始漲升。國內鐵礦石價格在2003年10月創新高后，價格一直維持在較高水平波動。攀西地區釩鈦磁鐵礦由于含較高價值的鈦礦和釩礦，其釩鈦磁鐵精礦TFe品位≥55.5%價格約為300～350元/t，鈦精礦TiO2品位≥47.0%的價格約為500～600元/t。因此，在目前技術經濟條件下，充分回收礦產資源，具有較大的經濟效益和社會效益。

礦石按工業劃分，一般分為表內礦和表外礦。表內礦是滿足工業品位要求的礦石，表外礦是指介于邊界品位和工業品位之間，被列為工業上暫時不能利用的礦石。表外礦是在一定技術經濟條件下定義的，是個動態指標。隨著選礦工藝技術水平的提高和礦石價格的增長，特別是可供利用的資源條件的限制，對表外礦的綜合回收利用進行實踐和研究，其現實意義和緊迫性就顯得尤為重要。

1 太和鐵礦利用表外礦的現狀

在太和鐵礦這么多年的生產中，對表外礦的利用進行了一定的摸索，得出了一些結論。結合生產的技術條件和宏觀條件下礦石價格因數，筆者認為，表外礦的利用主要存在以下問題：

1.1 表外礦的可選性較差，但有差異

表外礦和表內礦的區別，主要在于含鐵品位的高低差距，相應的礦物成分也存在差異。表外礦的選別效果，就選鐵而言，表外礦比表內礦差，這是由于礦石中鐵金屬含量有別；但也存在部分表外礦的選鐵效果比有些難選表內礦還好的現象。同樣，從選鈦效果來看，整體上表外礦的含鈦品位比表內礦低，造成表外礦的選鈦效果比表內礦的差；但從選鈦目的礦物鈦鐵礦的含量分析，部分表外礦中鈦鐵礦相對含量高，甚至比表內礦中的高品位礦石的鈦鐵礦相對含量還要高些，這就出現了部分表外礦的選鈦效果甚至比表內礦要好。

上述表外礦的可選性分析結論，是基于其礦石的礦物組成、含量和選別試驗結果分析得出的，也表明了表外礦的選礦特性的復雜性。

1.2 表外礦的礦石類型多樣

表外礦和表內礦性質相近，僅以含鐵品位的高低區分，因此表外礦也與表內礦礦石類型一致；而不同類型的礦石，其礦物組成不同，含量不同，礦石的選礦性質差異也較大，這也會造成表外礦利用時的不穩定性和復雜性。

1.3 表外礦中有用礦物綜合回收利用的問題

太和鐵礦在選礦廠選鈦工程完成以前，一直單一回收鐵，對鈦、鈷、硫等礦物無力進行回收，因此綜合經濟效益不高。在選礦完成改造后，尤其是選鈦工藝流程完成技術改造后，對礦石進行綜合回收，生產鐵精礦、鈦精礦、鈷硫精礦。從生產實際看，低品位礦石對生產鈦精礦、鈷硫精礦相對有利。在近幾年礦產品價格維持較高價位的情況下，可以適當增加選礦生產成本，增大選礦比，降低入選礦石品位。通過多回收礦產資源，多生產礦產品來增加生產總值，從而增加經濟效益。但表外礦能否全部利用，能用的那部分有什么特性？這為表外礦的利用帶來了較大難度，需要在實踐中摸索和總結。

2 表外礦的利用條件和分布狀況

2.1 利用條件

在目前的技術經濟條件下，表外礦可以考慮進行利用，但表外礦并非能夠全部利用，對其合理利用是有條件的。具體表現為：①表外礦必須分布在開采境界范圍內，這樣無需增加剝離、運輸等費用，而只需相應增加選礦等后續生產費用。②表外礦有較好的選礦性能。③礦山的具體設備、設施條件允許，如選礦廠的能力有潛力、尾礦場有足夠的容積等。④技術經濟條件允許。

2.2 開采范圍內表外礦資源數量

太和鐵礦自1988年生產自立措施小方案投產以來，根據發展的客觀條件，于2000年又在小方案的基礎上作了擴幫延伸方案，2004年又作了原礦300萬t/a規模的方案(中方案)。各方案圈定的礦量見表1。

小方案境界內圈定表內礦石1068.2萬t，表外礦126.5萬t。截至2004年，已開采至圈定境界的最底部1734 m標高水平，礦石基本采完,只殘留北部暫不能開采的中高品位礦石。2005年已進行擴幫延伸方案的開采，開采高度降至1722 m標高水平，是過渡方案的開采。根據采場的發展條件，目前已開始進行中方案(300萬t/a)的擴能改造建設。中方案圈定礦石量大，表外礦達 1649.5萬t，如能合理利用好這部分表外礦，將產生巨大的效益。

2.3 表外礦的性質特點

太和鐵礦屬晚期巖漿分異型礦床，根據礦石含鐵品位劃分成表內、表外礦兩個工業類型，本質上表內、表外礦性質相似，只是有用礦物成分含量的差異。對比表內礦，對表外礦進行分類：按脈石礦物和副礦物含量分為長石型、輝石型、磷灰石型、硫化物型、橄欖石型等五種類型；按構造特征分為稀疏侵染狀和條帶狀類型。在實際生產中，以脈石礦物含量的多少來劃分其類型。在目前開采的礦區境界中，以長石型、輝石型、硫化物型三種為主。對出露的表外礦取樣進行含量和物相分析，同時也對表內礦中的低品位礦石進行取樣，兩者進行對比，礦樣分析結果見表2。

表2 礦體樣分析結果表/%

從表2中可以看出，表內礦品級礦石和表外礦品級礦石礦物組成基本一致，礦物含量相似，只是以TFe的含量來劃分區別。因此，表外礦和表內礦性質相似，可以考慮進行利用。對表外礦的物相分析表明，其有用成分含量，除鐵的含量較低外，另一重要用有用成分TiO2的含量也較高，部分表外礦的TiO2含量甚至超過表內礦，這更表明了需對表外礦進行綜合回收利用的必要。因此，根據表外礦的性質特點，可以對其進行回收利用。

2.4 表外礦的選別性能

表外礦能否利用，其中一個重要的因素是其礦石的選別性能如何，這是表外礦能否合理利用的重要條件。在選礦流程和選礦工藝一定的條件下，礦石的選別性能如何，直接決定選礦生產指標，如選礦比、精礦品位、金屬回收率等。這些指標決定了選礦生產成本，相應也就決定了其經濟效益。因此，對表外礦的利用，要考慮在技術上是否可行，經濟上是否合理。根據試驗和生產的實際經驗，在處于表外礦和表內礦之間范圍內的礦石，其性質相近，選礦效果相差不大。品位過低的表外礦，選礦效果則會變得很差。因此，攻關組根據目前采場出露的表外礦分布情況，對表外礦中品位略低一些的礦石進行了取樣、化驗分析，并按生產中配礦條件和配礦安排，進行了綜合配礦后的選別試驗，其指標見表3、表4。

表3 試驗配礦樣數據表

表4 配礦樣選礦試驗結果/%

在選別試驗中，不同的含鐵品位代表了不同礦體中的礦石。利用的表外礦TFe 17.42%，基本為礦區的表外礦的平均品位略高，具有較高的代表性。試驗中，T1樣全部為表內礦，其余三個樣都配比了一定的表外礦。試驗表明，在同樣的礦石中，同樣條件下加入一定的表外礦，經選別后精礦品位略低一些，產率、回收率相差不大。在不同的礦石中加入一定的表外礦，則差別較大，與表內礦的礦石性質、選別特性密切相關。但總體上看，加入一定的表外礦后，可以選別出合格的精礦產品，金屬回收率也比較高。

綜合表外礦的成分含量和選別試驗數據分析，此次試驗利用的表外礦具有較好的選礦性能，在實際生產中應予以充分利用。

2.5 礦山生產條件

太和鐵礦完成選礦廠技改擴能工程后，形成年處理原礦300萬t的能力，尾礦場也有足夠的庫容，這些具體設備、設施條件允許對表外礦進行回收利用,不會增加新的設備、設施投入。

2.6 技術經濟條件允許

選礦技術的發展，尤其是選鈦生產中采用強磁-浮選選鈦工藝流程，充分回收了價值較高的鈦礦，因此也增加了低品位礦石的價值。在目前礦石價格一直維持在較高水平波動的情況下，生產礦產品的利潤空間較大，相應礦產品價值增大。在這樣的技術經濟條件下，可以考慮低品位礦石，尤其是表外礦的綜合回收利用。

3 表外礦利用實踐

對表外礦的利用，按以下方法進行：

①提高礦產資源綜合利用水平，延長礦山服務年限。②增加礦石總量，提高礦山企業經濟效益。

按照表外礦利用計劃方案，品位在18%以上的表外礦石考慮全部利用，只對少數極難選別的這個區間的表外礦不利用。品位在18%以下的表外礦石，先了解礦石特性，考慮暫不生產利用，少數選鈦效果特別好的表外礦可以少量利用。

2005年計劃入選原礦165萬t，實際入選原礦155萬t。上半年，選礦技改擴能前，平均入選礦石品位較高，表外礦利用量不大；下半年產能擴大，入選礦石品位降低，對表外礦利用量增加了。

對表外礦利用的實施過程：2005年1月開始實施，于1月份完成礦樣的取制，并開始對表外礦進行了生產實際利用。8月份完成選別試驗。1～6月進行18%以上表外礦利用的生產實施和工業試驗，得出基本結論。7～10月進行15%～18%之間表外礦利用的工業試驗。由于選礦技改和采場作業空間的限制，于10月底完成該項目。選礦技改后產量擴大，逐步加大了對表外礦利用力度。

通過對表外礦的原礦性質、選別試驗進行調查摸索，結合生產中利用表外礦的實際情況，對采場的表外礦特性有了基本的、較為準確的結論。表外礦類型為長石型的，基本是較好選礦，尤其選鐵效果好；表外礦類型為輝石型的，選礦效果較差一些的礦。從采場空間分布上看，北部的選鈦、選鐵效果都比南部好，尤其選鈦效果好；東部比西部的選礦效果好。表外礦品位低于18%，則選礦效果就變差，選比增大，選鈦產量也降低。只在采場中北部有一小區域，表外礦品位低但選礦效果好。在目前技術經濟條件下，對品位在18%以上的表外礦，要考慮充分利用，低于18%的礦石暫考慮不利用，需進一步摸索工作。

從表外礦選別指標分析，由于其選比偏大，用其生產鐵精礦后增加的成本較多，因此單獨入選是不適合的，需配礦利用多少，是有一定的經濟條件的。

4 效益分析

4.1 經濟效益分析

太和鐵礦近幾年對表外礦的利用進行了實踐摸索，其經濟效益非常顯著，以其中某一年的利用情況說明。

某年總回收表外礦為8.58萬t，平均品位18.54%。尾礦品位按14.96%計算(實際尾礦品位要低于此數值)，選別作業后品位下降3.58%，按鐵精礦品位55.50%，則1t表外礦可生產出合格鐵精礦0.088t。總共利用表外礦生產出合格鐵精礦7035.6t，其產值為 7550.4 ╳ 270 =2038608.0 (元)

表外礦分布在開采境界范圍內，不需增加剝離、運輸等費用，只需增加選礦等后續生產費用。則選礦的直接生產費用比較低，目前約為30.2元/t鐵精礦,同時表外礦也伴生有鈦礦，選鐵的同時，其尾礦中的鈦礦可回收為鈦精礦。按目前尾礦中TiO2回收率31%計算，表外礦中TiO2品位按9.75%，可生產鈦精礦(85800-7035.6)×9.75%×31%/47.0%=5056.2t，產值5056.2×500 =2528100.0 (元)

利用表外礦選鐵、選鈦后，增加的產值為2038608.0+2528100.0=4566708.0(元)

按目前選礦處理原礦的直接成本30.2元/t計算，入選8.58萬t表外礦增加費用為：

8.58×30.2=2591160.0(萬元)。每噸鈦精礦生產費用195.3元計算，增加費用5056.2×195.3=987475.8(元)，總增加費用2591160.0+987475.8=3578635.8(元)，利潤4566708.0-3578635.8=988072.2(元)。

以上只是對某年利用的表外礦增加的產值進行的計算。在太和鐵礦實施的中方案中，圈定的開采境界內表外礦量為1649.5萬t，約占整個礦石儲量的20.52%，如能對這部分表外礦加以合理地利用，將會有巨大的經濟價值。

4.2 社會效益分析

(1)對表外礦的合理回收利用，可以減輕堆放表外礦的土地壓力，有利于排土場的穩定。

(2)對表外礦的合理回收利用，降低了剝采比，提高了開采的經濟效益。

(3)增加礦石總量，延長了礦山服務年限，減輕了社會壓力。

(4)少堆放表外礦，可以減少對環境的污染。

(5)金屬鈦、釩屬國家珍貴資源，即使表外礦中有用成分少，沒有太大的經濟效益，作為國有企業也應盡可能回收利用。

(6)攀西地區同類型的釩鈦磁鐵礦石儲量豐富。我們對釩鈦磁鐵礦表外礦的綜合回收利用取得了一定的基礎資料和經驗后，將提高礦產資源綜合利用水平。從而可進行最低可采工業指標的研究、修訂，這樣可以使同類礦山既考慮了動態收益率，又使國家可以更多地回收礦產資源。

5 存在的問題

表外礦的利用涉及礦山的資源綜合利用的研究、評價和礦床經濟評價的諸多內容。本次表外礦利用實踐技術攻關，僅對開采區出露的表外礦進行了礦樣的化驗分析、部分礦石的物相分析、部分礦石的選別試驗，以及較大量的生產實踐(相當于工業試驗)。缺乏15%～17%之間低品位表外礦的物相分析資料，表外礦的選別試驗少，對利用表外礦缺乏詳細的經濟評價，得出的結論是比較粗略的、片面的，對生產有一定的現實指導意義。在今后長期的采礦活動中，需不斷開展基礎工作，建立各種分析模型。這樣才能全面評價表外礦的特性和利用價值，更充分合理地利用表外礦，充分回收礦產資源。