紅格釩鐵精礦提質降雜新技術研究

池冬瑞，顧畔，嚴偉平，郭萬中，班小淇，徐東

（1.東北大學資源與土木工程學院，遼寧 沈陽 110819；2.中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都 610041；3.遼寧省國家新型原材料基地建設工程中心，遼寧 沈陽 110032）

紅格地區是攀西釩鈦磁鐵礦儲量規模最大的礦區，擁有我國目前最大的釩鈦磁鐵礦礦床。紅格礦區現已成為我國可供工業開采和冶煉的主要鐵礦資源基地[1-2]。目前攀西紅格礦區已進入中深部開采成熟階段，在中深部的釩鈦資源開發利用過程中，巖石類型發生了重大變化，輝長巖、輝石巖的比例逐漸減少，而轉向橄輝巖型礦石為主[3]。深部橄輝巖型釩鈦磁鐵礦資源礦物組成種類繁多，結構構造和礦物嵌布特征更為復雜，礦石含鐵量低，且有用礦物的嵌布粒度粗細不均。因此，加強探索新技術工藝，進一步提高釩鐵精礦品位、降低雜質含量，已成為釩鈦資源充分利用的關鍵所在[4-6]，從而實現提質增效的目的，更有利于企業未來可持續發展。

通過大量試驗研究，并參考相關研究成果[7-9]。采用不同的提質設備、選別工藝（單一提質降雜工藝、聯合提質降雜工藝等）以及優化參數試驗，針對紅格釩鈦磁鐵礦選鐵中間產品的釩鐵精礦，進行了“細磨-深選”、“細磨-新型復合力場精選機精選”兩種工藝方案的提質降雜試驗研究。本文重點介紹兩種工藝研究的結果，為同類型釩鈦資源的提質降雜提供參考。

1 礦樣性質

試驗礦樣取自紅格南礦區釩鈦磁鐵礦選鐵中間產品。礦樣中主要有用礦物為鈦磁鐵礦，其次是鈦鐵礦；主要脈石礦物為橄欖石、輝石。試樣的主要化學成分分析結果見表1，礦物組成見表2，粒度分析結果見表3，解離度分析結果見表4。

表1 試樣主要化學成分/%Table1 Main chemical composition of samples

由表1 可知，混合礦選鐵的釩鐵精礦TFe 品位54.08%，TiO212.55%，V2O50.54%，SiO23.46%，Al2O32.02%，MgO 4.03%，S 0.13%。

表2 試樣礦物組成/%Table 2 Mineral composition of samples

表3 試樣粒度組成分析Table3 Size composition analysis of samples

表4 試樣主要礦物解離度Table 4 Dissolution of main minerals of the samples

由表2、表3分析結果可見，試樣在-0.038 mm 56.06%，該且試樣中鈦磁鐵礦含量86.40%，粒狀鈦鐵礦3.71%，硫化物（主要是磁黃鐵礦）含量0.12%，其他脈石礦物橄欖石5.84%，輝石3.20%。從表4 解離度分析結果可見產品中磁鐵礦解離度為91.30%，解離較好，其余未解離的部分主要呈現包裹體、固溶體（格子狀、乳滴狀、葉片狀等）以及微量貧連生體形式存在，尤其是鈦鐵礦對磁鐵礦的品位影響最大；脈石礦物輝石和橄欖石，整體解離度為68.60%，互相之間鑲嵌。

2 釩鐵精礦提質降雜工藝

2.1 細磨-深選工藝試驗

2.1.1 細磨-深選條件試驗

試樣中磁鐵礦整體解離較好，主要脈石礦物輝石和橄欖石的整體解離度為68.60%，大部分呈微細粒單體形式存在，其余部分多呈包裹體形式和磁鐵礦和鈦鐵礦連生。對原料進一步細磨可不同程度的提高其TFe 品位，一方面有利于有用礦物及脈石礦物的單體解離度，另一方面可借助磨礦過程減輕原料的磁團聚現象，達到提質降雜的目的。試樣經脫磁后，在磁場強度為71.64 kA/m條件下，進行濕式磁選磨礦細度試驗，試驗流程見圖1，結果見圖2。

圖1 試樣再磨-磁選流程Fig .1 Process of regrinding-magnetic separation

圖2 試樣再磨-磁選磨礦細度試驗結果Fig .2 Test results of f ineness of regrinding-magnetic separation

由圖2 可知，隨著磨礦細度越細，磁選獲得的鐵精礦產率越來越低，含TFe 品位越來越高，TFe回收率也呈下降趨勢。當磨礦細度達到-0.038 mm 87.67%時，原料通過再磨再磁選后鐵精礦產品TFe品位達到56.11%，回收率91.14%。故在-0.038 mm 87.67%的條件下，對試樣進行弱磁選磁場強度條件試驗，試驗結果見圖3。

圖3 再磨-磁選磁場強度條件試驗結果Fig .3 Condition test results of regrinding-magnetic intensity separation

由圖3 可知，隨著磁選場強的變化，獲得的鐵精礦產品TFe品位變化并不大；當磨礦細度為-0.038 mm 87.67%，磁選場強大小在95.52 kA/m 時，鐵精礦產品TFe 品位可達到56%。綜合考慮品位及回收率指標，確定弱磁選場強大小為95.52 kA/m。

2.1.2 細磨-深選綜合試驗

在磨礦細度及磁場強度條件試驗的基礎上，選定較佳磨礦細度-0.038 mm 87.67%，磁選場強為95.52 kA/m，對試樣進行細磨-深選綜合試驗。試驗結果見表5。

表5 試樣再磨-深選試驗結果Table 5 Test results for regrinding and deep separation of specimens

再磨細度是決定鐵精礦品質的關鍵因素，磁選的場強大小是決定磁選回收率的主要因素。試驗最終確定：混合樣鐵精礦原料在磨礦細度-0.038 mm 87.67%的情況下；通過一次弱磁選（場強95.52 kA/m），可以獲得鐵精礦TFe 品位56.21%，回收率95.68%的良好指標。

2.2 細磨-新型復合力場精選機工藝

2.2.1 新型復合力場精選機探索試驗

浮電磁精選機是中國地質科學院礦產綜合利用研究所自主研發的一款提高鐵精礦產品質量的設備。該設備主要適用于磁性鐵精礦的提質降雜的高效分離設備。本次試驗主要考察浮電磁精選機對鐵精礦原料提質降雜的效果。對試樣脫磁后再磨，在不同磨礦細度及藥劑條件下，進行新型復合力場精選機精選試驗，試驗條件及流程見圖4，試驗結果見圖5。

圖4 再磨-新型復合力場精選機試驗流程Fig .4 Test flow of regrinding-new compound force field conlentrator

圖5 新型復合力場精選機條件對比試驗結果Fig .5 Comparison of conditions of selection machine in new compound force f ield

由圖5 可知，當磨礦細度為-0.038 mm 87.67%時，加少量十二胺捕收劑經新型復合力場精選機精選后效果會更好，可獲得TFe 品位56.13%，TFe回收率97.29%的鐵精礦。新型復合力場精選機指標優于單一磁選精選指標。

2.2.2 新型復合力場精選機磁場強度條件試驗

在原料再磨細度-0.038 mm 87.67%，捕收劑十二胺用量35 g/t 的條件下進行精選機弱磁選磁場強度條件試驗，結果見圖6。

圖6 新型復合力場精選機磁場強度條件試驗結果Fig .6 Test results of magnetic field strength conditions of a new type of composite force f ield conlentrator

由圖6 試驗結果可知，隨著磁場強度的加大，利用新型復合力場精選機獲得的鐵精礦產品產率越來越大，品位小幅度降低，綜合各項指標情況考慮，最終確定新型復合力場精選機的磁場強度大小為31.84 kA/m。

2.2.3 新型復合力場精選機上升水流量條件試驗

試在原料再磨細度-0.038 mm 87.67%，磁場強度大小為31.84 kA/m的條件下進行升水流量試驗，試驗結果見圖7。

圖7 新型復合力場精選機上升水流速試驗結果Fig .7 Test results of rising water velocity on a new composite force f ield conlentrator

由圖7 試驗結果可知，上升水流量越大，鐵精礦產品產率越來越低，品位越來越高，回收率逐漸下降。綜合各項指標情況考慮，最終確定新型復合力場精選機的上升水大小為1.5 L/min。

2.2.3 細磨-新型復合力場精選機綜合條件試驗

在前期條件試驗的基礎上，選取磨礦細度-0.038 mm 87.67%的條件下，捕收劑十二胺用量35 g/t，新型復合力場精選機場強31.84 kA/m，上升水流量大小為1.5 L/min，進行綜合條件試驗。再磨-新型復合力場精選機試驗流程見圖4，試驗結果見表6。

表6 再磨-新型復合力場精選機試驗結果Table 6 Test results of regrinding-new compound force f ield selecter

從表6 結果得出，再磨-新型復合力場精選機精選可獲得TFe 品位56.48% 的鐵精礦產品，且指標優于細磨-一次弱磁磁選流程的指標，再TFe品位相當的情況下，TFe 回收率高1.65 個百分點。

3 結 論

（1）紅格釩鐵精礦產品中磁鐵礦整體解離情況較好，主要脈石礦物橄欖石和輝石大部分呈微細粒單體形式存在，其余解離的部分主要呈現包裹體、固溶體形式與磁鐵礦和鈦鐵礦連生。脈石礦物與微細粒磁鐵礦等互相團聚或吸附在粗粒的鐵礦物表面是影響鐵礦物回收的主要原因。因此，對原料采取進一步細磨工藝可不同程度的提高其TFe 品位。

（2）針對紅格地區TFe 品位54.08%、TiO2品位12.55%的釩鐵精礦原料，開展了多種設備及工藝的試驗研究，最終采用“細磨-深選”、“細磨-新型復合力場精選機精選”兩種工藝方案為釩鐵精礦合理的提質降雜流程。在磨礦細度-0.038 mm 87.67%情況下，細磨-深選工藝可獲得釩鐵精礦TFe 品位56.21%，回收率95.68%，TiO2品位11.84%的指標；細磨-新型復合力場精選機精選工藝可獲得釩鐵精礦品位56.48%，TFe 回收率97.33%，TiO2品位11.88%的指標。

（3）相比較而言，細磨-新型復合力場精選新技術工藝，進一步提高釩鐵精礦品位、降低雜質含量，實現了提質增效的目的，更有利于企業未來可持續發展。為該地區釩鐵精礦提質降雜提供參考依據。