甘肅某低品位釩鈦磁鐵礦工藝礦物學研究

陳福林，楊曉軍，楊道廣，吳寧，李碩，蔡先炎

（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(fā)局成都綜合巖礦測試中心，四川 成都 610081；3.稀有稀土戰(zhàn)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，全球礦藏分布很廣，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[1-4]。據統(tǒng)計，世界上已探明釩鈦磁鐵礦儲量達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[5-7]。各國釩鈦磁鐵礦資源由于礦石特性各異，其開發(fā)利用側重面也不同[8-10]。

我國釩鈦磁鐵礦分布廣泛，儲量豐富，在我國礦產資源開發(fā)利用及國民經濟發(fā)展戰(zhàn)略中具有極大意義，屬關系國計民生發(fā)展重大戰(zhàn)略資源。其礦石儲量居我國鐵礦儲量第二位，更重要的是釩鈦磁鐵礦為我國鈦和釩的主要資源載體[1-2,11]。我國釩鈦磁鐵礦主要分布于四川攀西地區(qū)、河北承德、廣東興寧、陜西洋縣、甘肅大灘、山西代縣和湖北均縣[5,11-12]。本文礦樣采自于甘肅省肅北縣紅柳疙瘩井釩鈦磁鐵礦礦床，對其化學特性及礦物特性進行了研究。

1 礦石化學特性

礦樣化學多項分析結果見表1，鐵、鈦化學物相分析分別見表2、3。

表1 礦樣化學多項分析結果/%Table 1 Chemical composition analysis results of the samples

表2 礦樣中鐵的化學物相分析Table 2 Chemical Iron phase analysis of the samples

表3 礦樣中TiO2 的化學物相分析/%Table 3 Cemical analysis of Titanium dioxide of the samples

礦樣化學特性研究表明，礦石TFe 含量高于釩鈦磁鐵礦邊界品位，屬表外礦，其一半以上的鐵以硅酸鹽形式存在，具利用價值磁性鐵含量較低；礦樣中TiO2主要以鈦鐵礦形式存在，硅酸鹽相TiO2也較多， 29.39%，礦樣中具利用價值的鈦鐵礦中TiO2含量僅2.04%。

2 礦石的礦物特性

2.1 礦石的礦物成分及含量

采用偏光顯微鏡進行鏡下鑒定及MLA 礦物組成自動分析儀檢測，礦石屬弱蝕變含橄角閃輝長巖、角閃二輝橄欖巖和角閃橄欖巖，輝長結構、反應邊結構、交代假象結構、不等粒結構和半自形-它形粒狀結構，稀疏浸染狀構造。礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦和磁黃鐵礦，主要非金屬礦物為橄欖石、棕色普通角閃石、斜方輝石、普通輝石和拉長石。礦物成分及含量見表4。

表4 礦物組成及含量Table 4 Mineral contents and compositionof the samples

2.2 主要礦物工藝特征

2.2.1 磁鐵礦

磁鐵礦為他形粒狀、不規(guī)則狀，多伴生于鈦鐵礦及其集合體邊部（圖1）。

圖1 磁鐵礦與鈦鐵礦連生Fig.1 The under-liberated interlocked of magnetite and ilmenite

與鈦鐵礦呈連生體，在磁鐵礦中，見尖晶石微粒及微細的格片混溶嵌晶，格片厚度為0.01 ～0.005 mm。礦樣中磁鐵礦粒度測定見表5。

表5 礦樣中磁鐵礦粒度測定結果Table 5 Test results of magnetite particle size of the samples

從表5中可以看出，該礦石中磁鐵礦粒度較細，最大顆粒為0.18 mm，大部分磁鐵礦分布于0.019 ～0.063 mm，+0.038 mm 63.81%，-0.019 mm 11.88%。

2.2.2 鈦鐵礦

鈦鐵礦為他形-半自形晶粒狀。大部分粒度0.35 ～ 0.70 mm，最大集合體可達1 mm，常見磁鐵礦與之共生，分布不均勻，多與角閃石嵌生一處。礦樣中鈦鐵礦粒度測定見表6。

表6 礦樣中鈦鐵礦粒度測定結果/%Table 6 Test results of ilmenite particle size of the samples

表6 中數據表明，粒度+0.038 mm 鈦鐵礦占79.30%，-0.019 mm 鈦鐵礦占4.66%。

2.2.3 磁黃鐵礦

磁黃鐵礦為他形晶粒，集合體大者長徑可達2 mm，星散分布，偶見有黃銅礦零星嵌布于磁黃鐵礦(圖2)。

圖2 鈦鐵礦Fig.2 Ilmenite

2.2.4 橄欖石

橄欖石大多數呈半自形粒狀，少量細粒者較自形，粗晶顆粒多為他形不規(guī)則狀（圖3、圖4）。粒度變化較大，由0.15 ～ 2 mm。

圖3 磁黃鐵礦及黃銅礦Fig.3 Pyrrhotite and chalcopyrite

圖4 橄欖石、輝石及普通角閃石Fig.4 Olivine, pyroxene and hornblende

2.2.5 普通角閃石

普通角閃石皆為棕色，他形不規(guī)則粒狀，粒度大小懸殊，大者大于3 mm (標本可見+10 mm) (圖4 ～ 6)。

2.2.6 輝石

輝石均為他形不規(guī)則粒狀、半自形至他形柱粒狀或板狀，見單斜輝石、普通輝石和斜方輝石；單斜輝石中常見角閃石嵌晶（圖5）。輝石粒度較大，少數晶體達+10 mm，分布不均勻（圖4 ～ 6）。

圖5 普通角閃石、單斜輝石及拉長石Fig.5 Hornblende, monoclinic pyroxene and laradorite

圖6 橄欖石、斜方輝石及普通角閃石Fig .6 Olivine, orthopyroxene and hornblende

2.3 礦物連生關系

礦樣中各礦物之間的連生關系為礦石磨至-0.2 mm 后進行測定，結果見表7。

表7 礦樣中礦物間連生關系/%Table 7 Interlocking relationship between the minerals of the samples

橄欖石 1.58 0.00 0.05 0.00 0.68 0.09 3.02 2.28 0.00 0.16 0.29 0.22 1.29 0.70 3.78 85.87方解石 0.08 0.00 0.00 0.00 0.52 0.00 1.05 9.39 3.23 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.16 82.57云母 0.35 0.00 0.17 0.00 3.63 0.75 4.23 0.37 1.46 0.00 0.00 0.06 0.85 0.45 2.69 85.00黃鐵礦 1.50 5.19 0.09 0.00 2.64 0.00 3.76 1.18 10.03 0.00 0.51 0.00 14.33 0.00 4.07 56.70磁鐵礦 5.01 0.00 0.25 0.00 0.10 0.10 2.36 6.23 11.34 0.00 1.47 2.81 0.00 12.96 2.24 55.12鈦鐵礦 0.75 0.00 0.16 0.00 0.06 0.14 4.37 3.18 3.20 0.00 0.40 0.00 6.74 0.00 2.15 78.84不明礦物 2.54 0.00 0.32 0.00 0.97 0.73 8.91 12.53 13.96 0.58 1.96 0.34 0.94 1.75 0.00 54.48

表7 數據表明，礦樣中磁鐵礦與綠泥石、閃石、輝石、橄欖石、云母、黃鐵礦、鈦鐵礦共生關系比較緊密；鈦鐵礦與閃石、輝石、橄欖石、磁鐵礦共生關系比較緊密。-0.2 mm 時，主要非金屬礦物閃石、輝石、長石和橄欖石解離度較大，金屬礦物中鈦鐵礦的解離度達78.84%。

2.4 選礦試驗

對該礦石進行實驗室選礦流程試驗，以判定工藝礦物學研究成果及礦石的分選性能。經詳細選礦方案、工藝參數等條件試驗研究，確定該礦石最終選礦試驗流程見圖7，結果見表8。

圖7 選礦試驗流程Fig.7 The benef iciation test f low of the sample

表8 全流程選礦試驗結果Table 8 Beneficiation test results with the full flow of the samples

該礦石采用粗磨-弱磁、強磁聯合拋尾-拋尾粗精礦再磨選鐵-選鐵尾礦強磁選鈦-強磁精礦重選回收鈦鐵礦工藝可獲得產率3.05%，含TFe 54.78%、TiO26.38%，TFe 回收率11.47%、TiO2回收率5.30%的鐵精礦和產率1.92%，含TFe 35.67%、TiO245.99%，TFe 回收率4.70%、TiO2回收率24.06%的鈦精礦。該礦石采用適宜選礦工藝，可得鐵精礦及鈦精礦，但精礦選比較低，每100 t原礦僅能選出3.05 t 鐵精礦及1.92 t 鈦精礦，產品價值低于原礦成本。表明該礦石中具回收價值的磁性鐵礦物及鈦鐵礦含量較少，現有技術經濟條件下，該類型礦石綜合利用價值較低。

3 結 語

（1）礦石屬表外礦，其53.21%的鐵以硅酸鹽形式存在，磁性鐵含量較低，TiO2以主要以鈦鐵礦形式存在，約30% TiO2以硅酸鹽形式存在，鈦鐵礦TiO2含量僅為2.04%，現有經濟技術條件下，該類型礦石綜合利用價值較低。

（2）礦石結構構造和礦物組成較為復雜，金屬礦物含量較少，非金屬礦物種類繁多；主要金屬礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦和磁黃鐵礦，主要非金屬礦物為橄欖石、棕色普通角閃石、斜方輝石、普通輝石和拉長石。

（3）磁鐵礦粒度較細，大部分布于0.019 ～0.063 mm，見尖晶石微粒及微細格片混溶嵌晶；鈦鐵礦相對較粗，集合體可達1 mm，常見磁鐵礦與之共生，分布不均勻。該礦石中可利用磁性鐵及鈦鐵礦中TiO2含量較低。

（4）有用礦物磁鐵礦與綠泥石、閃石、輝石、橄欖石、云母、黃鐵礦、鈦鐵礦共生關系比較緊密；鈦鐵礦與閃石、輝石、橄欖石、磁鐵礦共生關系比較緊密。