攀西地區白馬輝長巖型超低品位釩鈦磁鐵礦選鐵試驗研究

陳福林，楊曉軍，蔡先炎，吳寧

（1.攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司，四川 攀枝花 617000；2.四川省地質礦產勘查開發局成都綜合巖礦測試中心，四川 成都 610081；3.稀有稀土戰略資源評價與利用四川省重點實驗室，四川 成都 610081）

釩鈦磁鐵礦是一種分布廣泛的含鐵、釩、鈦礦物，在全球礦藏分布很廣，該類型礦石主要生成于基性、超基性浸入礦床（巖漿型鐵礦床），以富含釩、鈦為特征[1-3]。據資料統計，世界上已探明的釩鈦磁鐵礦儲量達400 億t，主要集中在俄羅斯、南非、中國、美國、加拿大、挪威、芬蘭、印度和瑞典等國[4-6]。各國釩鈦磁鐵礦資源由于礦石特性各異，其開發利用側重面也不同，有些礦山主要利用鐵資源，有些礦山側重于利用釩資源，有些礦山側重于利用鈦資源[7-8]。總體而言，國外巖漿型釩鈦磁鐵礦礦床目前尚未得到大規模開發利用，綜合利用釩鈦磁鐵礦資源，目前我國具世界領先地位[4]。

我國釩鈦磁鐵礦礦床分布廣泛，儲量豐富，在我國礦產資源開發利用及國民經濟發展戰略中具有極大的意義，屬關系國計民生發展的重大戰略資源。攀西地區釩鈦磁鐵礦在我國有特殊的重要地位，該區已探明大型、特大型礦床7 處，中型礦床6 處，已探明儲量約100 億t，遠景儲量達300億t 以上，該類型礦石中釩資源量占世界第三位、我國第一位，鈦資源量占全國90%，為世界第一[9-11]。白馬礦為攀西地區四大釩鈦磁鐵礦床之一，至07 年年底累計探明資源量17.42 億t，伴生TiO2資源1.08 億t，伴生V2O5資源389.51 萬t[12]。白馬巖體上部為閃長巖，中部為輝長巖，下部為橄欖輝長巖、斜長橄欖巖和橄欖巖[1,12-14]。

1 試驗部分

1.1 試驗原料及性質

試樣采自于白馬礦田家村-青杠坪礦段地表，礦石類型為輝長巖型。試樣的化學成分分析見表1，鐵化學物相見表2，TiO2化學物相見表3。

表1 試樣化學成分分析結果/%Table 1 Analysis results of chemical composition of the samples

表2 試樣中鐵的化學物相分析Table 2 Chemical phase anelysis of iron in the samples

表3 試樣中TiO2 的化學物相分析Table 3 Chemical phase analysis of titanium clioxiche in the samples

礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦、鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，含少量磁黃鐵礦、黃鐵礦和赤鐵礦，偶見黃銅礦和紫硫鎳礦；主要非金屬礦物斜長石、普通輝石，少量橄欖石和綠泥石。

1.2 試驗方法

在白馬輝長巖型低品位釩鈦磁鐵礦選鐵試驗中，主要進行了不同粒級不同磁場強度干式磁選拋尾試驗、干式拋尾粗精礦一段磨礦弱磁-強磁聯合選別試驗、一段磁選粗精礦二段磨礦選鐵等試驗，考察了鐵、鈦在各選別作業的分布情況。

2 研究結果與討論

2.1 磁場強度及礦石粒度對干式磁選拋尾效果的影響

試驗流程見圖1，試驗中掃選與粗選磁場強度相同，試驗結果見表4。

圖1 干式磁選拋尾試驗流程Fig. 1 Experimental f low of tail-throwing of dry magnetic separation

表4 干式磁選拋尾試驗結果Table 4 Test results of tail-throwing of dry magnetic separation

從表4 中可以看出，同一粒級條件下，磁場強度越高，廢石產率越低，廢石中TFe和TiO2含量越低，廢石中損失的TFe 和TiO2越低；同一磁場條件下，粒度越細，廢石產率越大，廢石中TFe 和TiO2含量越低，廢石中TFe 和TiO2的損失有所增大，但增大幅度不多。經比較，選取礦石粒度為-5 mm、磁場強度為0.5 T進行該樣品的干式磁選拋尾是合適的，該條件下可拋掉產率22.40%，含TFe 5.59%、TiO22.39%，鐵、鈦損失率分別為8.64%、11.80%的廢石，粗精礦含TFe 17.06%、TiO25.16%，鐵、鈦回收率分別為91.36%、88.20%。為了進一步說明干式磁選拋尾效果，將所拋廢石進行了鐵和鈦的化學物相分析，結果分別見表5、表6。

表5 廢石中鐵的化學物相分析結果Table 5 Results of chemical phase analysis of iron in the wasted ore

表6 廢石中鈦的化學物相分析結果/%Table 6 Results of chemical phase analysis of titanium in the wasted ore

物相分析研究表明，廢石中鐵主要以硅酸鹽形式存在，鈦鐵礦、硫化物和赤褐鐵礦相態中的鐵分布次之，以磁性鐵形式分布的鐵含量較小，磁性鐵的損失僅占原礦磁性鐵的0.71%；廢石中TiO2主要以鈦鐵礦和硅酸鹽等兩個相態存在，以鈦磁鐵礦和金紅石形式存在的較少，廢石中鈦鐵礦損失占原礦鈦鐵礦的15.39%。

2.2 干式磁選粗精礦一段磨礦磁選試驗

一段磨礦磁選試驗中以干式磁選（-5 mm粒級、0.5 T）粗精礦為研究對象，磨至不同粒度級別進行濕式弱磁-強磁聯合試驗，考察各產品中TFe 和TiO2走向。試驗流程見圖2，試驗結果見表7。

圖2 干拋粗精礦一段磨礦磁選試驗流程Fig. 2 Test f low of the f irst stage grinding magnetic separation of coarse concentrate in dry magnetic separation

表7 干拋粗精礦一段磨礦磁選試驗結果Table 7 Test results of one grinding magnetic separation of coarse concentrate in dry magnetic separation

表7 結果表明，入料磨至-0.5 mm 時試驗效果較好，該細度條件下采用弱磁（0.16 T）-強磁（0.8 T）聯合試驗可獲得產率38.66%（對原礦），含TFe 30.85%、TiO29.68%，鐵回收率82.31%（對原礦）、鈦回收率82.43%（對原礦）的粗精礦；一段磨礦磁選再次拋掉產率38.94%，含TFe 3.37%、TiO20.68%，TFe、TiO2損失率分別為9.05%、5.77%的尾礦。

2.3 一段磁選粗精礦二段磨礦磁選試驗

試驗流程見圖3，試驗結果見表8。

圖3 一段磁選粗精礦二段磨礦磁選試驗流程Fig. 3 The second stage grinding-magnetic separation test f low of coarse concentrate in f irst stage magnetic separation

表8 一段磁選粗精礦二段磨礦磁選試驗結果Table 8 The second stage grinding-magnetic separation test results of coarse concentrate in the f irst stage magnetic separation

表8 結果表明，隨著磨礦細度的增加鐵精礦中TFe 含量逐漸增大，TiO2含量變化范圍在1%左右；鐵精礦中TFe 回收率隨磨礦細度增大先降低后基本保持不變，鐵精礦中TiO2分布率隨磨礦細度的增大小幅度下降。

實驗室中曾進行了精選鐵精礦的二次精選試驗及尾礦的掃選試驗，其精選和掃選效果皆不理想，通過鏡下觀察發現鐵精礦中非磁性礦物和弱磁性礦物單體顆粒很少；尾礦中強磁性礦物單體顆粒也很少，其強磁性礦物主要粘連在弱磁性礦物表面，少量的為貧連生體。鐵精礦中主要礦物為鈦磁鐵礦和磁鐵礦，鈦磁鐵礦為磁鐵礦、鈦鐵礦、鎂鋁尖晶石等形成的固溶體[1-3]，因此，要進一步提高鐵精礦中TFe含量和回收率存在一定的困難。雖然表面上看鐵精礦中TFe 回收率偏低，但磁性鐵礦物的回收率較高，如細度-0.074 mm 為80%的鐵精礦中TFe 相對磁性鐵回收率達98.70%。該細度條件下，鐵精礦含V2O50.69%，鐵精礦中V2O5回收率為78.26%。

3 結 論

（1）該礦石中鐵以磁性鐵形式僅占一半，1/4以上的以硅酸鹽形式存在，其余以鈦鐵礦、硫化物和氧化鐵形式存在，因此，要得到高TFe 回收率的鐵精礦存在一定的困難。

（2）礦石中鐵低于邊界品位，采用細碎（-5 mm）干式磁選拋尾可拋棄22.40%的廢石，一段磨礦（粗磨，-0.5 mm）磁選又可以丟棄約38.94%的尾礦，且廢石和丟棄的尾礦中有價組分很低，大幅降低進入后續作業的礦量，提高了入選品位，大大降低作業成本。

（3）釩鈦磁鐵礦的固有特性決定了鐵精礦中TFe 品位；表面上看鐵精礦中TFe 回收率偏低，但磁性鐵礦物的回收率較高，如磨礦細度-200 目占80%時鐵精礦中磁性鐵回收率達98.70%。同時高附加值的釩進入了鐵精礦，其回收率達78.26%，可進一步綜合利用。