陜西某礦區(qū)低品位釩鈦磁鐵礦選礦試驗(yàn)研究

楊 鑫，李奕東

（洋縣釩鈦磁鐵礦有限責(zé)任公司，陜西 漢中 723300）

陜西釩鈦磁鐵礦主要分布于洋縣，其中某礦區(qū)礦床鐵礦資源儲(chǔ)量為4280.88萬(wàn)噸，二氧化鈦資源儲(chǔ)量213.49萬(wàn)噸，五氧化二釩資源儲(chǔ)量為12.9萬(wàn)噸。該礦區(qū)礦石屬低磷含硫的酸性低品位釩鈦磁鐵礦，釩鈦磁鐵礦共生有鐵、鈦、釩三種主要元素，同時(shí)還伴生有金、鈧等其他有價(jià)金屬元素。為盡可能綜合利用低品位鐵、釩、鈦資源，針對(duì)該礦區(qū)低品位釩鈦磁鐵礦進(jìn)行了-3mm預(yù)先拋尾、兩段磨選“階磨階選”的選礦試驗(yàn)研究，為優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)提供依據(jù)[1]。

1 原礦性質(zhì)研究

1.1 礦石化學(xué)元素分析

原礦多元素分析可以得到：原礦中可回收的主要金屬元素為鐵、鈦，TFe品位18.42%、TiO2品位3.35%，V2O5品位0.193%，F(xiàn)eO品位10.78%，F(xiàn)e2O3品位12.75%，mFe品位10.09%，可用弱磁選別回收鐵；脈石主要為SiO2，含量37.02%，S有害元素偏高為0.375%。

1.2 礦物組成分析

礦石屬低品位的釩鈦磁鐵礦，對(duì)-3mm原礦進(jìn)行磨礦12分鐘后測(cè)定礦物含量發(fā)現(xiàn)，鈦磁鐵礦和粒狀鈦鐵礦呈包裹結(jié)構(gòu)，硫化物主要為粒狀磁黃鐵礦，原礦鈦磁鐵礦含量19.00%，鈦鐵礦含量3.83%，硫化物含量1.52%，脈石75.65%。

2 預(yù)先拋尾選礦試驗(yàn)

礦石處理，將原塊礦破碎至-3mm后，進(jìn)行粒級(jí)分析，可以得知原礦中-0.074mm的含量為17.58%，原礦品位較低，僅18.42%，為提高入磨品位，對(duì)-3mm原礦進(jìn)行預(yù)先濕式拋尾選礦試驗(yàn)，從而降低磨礦成本。

2.1 磁場(chǎng)強(qiáng)度條件探索試驗(yàn)

將-3mm破碎原礦進(jìn)行弱磁濕式拋尾磁場(chǎng)強(qiáng)度條件探索試驗(yàn)，設(shè)備選用濕式弱磁選機(jī)。工藝流程為-3mm破碎原礦在不同場(chǎng)強(qiáng)的弱磁濕式磁選機(jī)上選別，得到粗精礦和尾礦，結(jié)果如下：

表1 -3mm破碎原礦弱磁拋尾磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果

-3mm原礦濕拋試驗(yàn)，可拋掉30%左右的尾礦，TFe由18.42%提高到23%以上，尾礦TFe7.0%左右。結(jié)合三種不同的選別條件和選礦指標(biāo)，選取3000 Oe磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行拋尾選別試驗(yàn)。

2.2 拋尾選別試驗(yàn)

-3mm原礦在永磁滾筒弱磁選機(jī)上進(jìn)行弱磁選礦拋尾試驗(yàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度3000 Oe磁選機(jī)，試結(jié)果可以看出，-3mm原礦在永磁滾筒弱磁選機(jī)上進(jìn)行拋尾選別試驗(yàn)，可以得到精礦產(chǎn)率為67.51%的精礦，礦石品位TFe由18.42%提高到23.71%，精礦回收率86.89%，尾礦能夠拋出32.49%左右的尾礦，品位7.43%。

2.3 產(chǎn)品粒度及品位檢測(cè)分析

為了解-3mm原礦拋尾選別試驗(yàn)效果，對(duì)粗精礦進(jìn)行粒級(jí)篩析并取樣化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2[2]。

表2 粗精礦粒級(jí)篩析結(jié)果

粗精礦TFe品位23.71%，其粒度較粗，-0.074mm含量?jī)H6.02%，但隨著粒級(jí)變細(xì)，TFe品位逐漸升高。

3 階磨階選的流程試驗(yàn)

-3mm原礦在3000 Oe永磁滾筒弱磁選機(jī)上進(jìn)行拋尾試驗(yàn)，粗精礦-0.074mm含量?jī)H6.07%，粒度較粗，結(jié)合原礦組成分析，對(duì)粗精礦進(jìn)行磨礦試驗(yàn)以提高單體解離度，進(jìn)行弱磁選鐵。選鐵試驗(yàn)擬采用“階段磨礦，階段選別”工藝流程進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究。

3.1 一段磨選試驗(yàn)

3.1.1 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

將拋尾試驗(yàn)選別的粗精礦稱取3份2kg進(jìn)行一段磨礦試驗(yàn)，磨礦濃度為80%，將不同磨礦細(xì)度礦樣進(jìn)行弱磁試驗(yàn)，場(chǎng)強(qiáng)2400 Oe。

圖1 磨礦細(xì)度條件探索試驗(yàn)流程

表3 一段磨礦細(xì)度條件探索試驗(yàn)結(jié)果

隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦產(chǎn)率下降，精礦TFe品位上升，TFe回收率下降；在磨礦細(xì)度達(dá)為-0.074mm含量38.24%時(shí)，精礦回收率82.62%，精礦品位35.96%。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，確定一段磨礦細(xì)度-0.074mm含量占38%左右。

3.1.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度條件探索試驗(yàn)

按照38%的一段磨礦細(xì)度，在實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)上進(jìn)行磨礦試驗(yàn)，取樣測(cè)定其-0.074mm含量38%左右。對(duì)磨礦生產(chǎn)樣取樣后進(jìn)行一段磁場(chǎng)強(qiáng)度條件探索試驗(yàn)。

表4 一段磁場(chǎng)強(qiáng)度條件探索試驗(yàn)結(jié)果

隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，精礦產(chǎn)率增加，精礦品位下降，回收率上升；在磁場(chǎng)強(qiáng)度2400 Oe時(shí)，精礦回收率82.48%，品位36.21%。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，確定一段磨選磁場(chǎng)強(qiáng)度2400 Oe。

3.1.3 一段弱磁選別試驗(yàn)

根據(jù)上述條件試驗(yàn)，進(jìn)行一段選鐵弱磁試驗(yàn)，磨礦細(xì)度為-0.074mm含量38%，磁場(chǎng)強(qiáng)度2400 Oe。生產(chǎn)指標(biāo)與條件試驗(yàn)基本符合，一段弱磁生產(chǎn)能得到產(chǎn)率53.69%、品位36.32%、回收率82.25%的一段弱磁精礦，尾礦TFe品位9.09%。

3.1.4 產(chǎn)品粒度及品位檢測(cè)分析

為了解一段弱磁選別效果，將一段弱磁精礦與尾礦進(jìn)行粒級(jí)篩析，取樣化驗(yàn)。

表5 一段弱磁精礦粒級(jí)篩析結(jié)果

一段弱磁精礦品位36.32%，-0.074mm含量36.19%，隨著粒級(jí)變細(xì)，品位升高；TFe分布率在細(xì)粒級(jí)分布較多，說(shuō)明需通過(guò)磨礦提高其單體解離度，才能進(jìn)一步提高精礦鐵品位。一段弱磁尾礦品位9.09%，對(duì)其進(jìn)行粒級(jí)篩析結(jié)果看出，-0.074mm含量43.04%，-0.038mm含 量19.07%；-0.074mm粒 級(jí)TFe分 布 率50.24%，說(shuō)明鐵礦物主要損失在細(xì)粒級(jí)鈦磁鐵礦，屬于合理?yè)p失。

3.2 二段磨選試驗(yàn)

3.2.1 磨礦細(xì)度條件探索試驗(yàn)

將一段弱磁精礦稱取3個(gè)2kg進(jìn)行二段磨礦試驗(yàn)，磨礦濃度70%，將不同磨礦細(xì)度礦樣進(jìn)行弱磁試驗(yàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度1900Oe，試驗(yàn)流程采用與一段磨選試驗(yàn)相同流程，結(jié)果如下[3]。

表6 二段磨礦細(xì)度條件探索試驗(yàn)結(jié)果

隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦產(chǎn)率下降，精礦品位上升，回收率下降；在磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074mm含量90%左右時(shí)，精礦回收率82.50%，精礦品位達(dá)60.23%?？紤]各項(xiàng)指標(biāo)和磨礦成本，確定二段磨礦細(xì)度-0.074mm含量占90.00%左右，生產(chǎn)的鐵精礦較為經(jīng)濟(jì)合理。

3.2.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度條件探索試驗(yàn)

按照90%二段磨礦細(xì)度，在實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)上進(jìn)行磨礦試驗(yàn)，對(duì)磨礦樣取樣后進(jìn)行二段弱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

表7 二段磁場(chǎng)強(qiáng)度條件探索試驗(yàn)結(jié)果

隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，精礦產(chǎn)率增加，精礦品位下降，回收率上升；在磁場(chǎng)強(qiáng)度1900 Oe時(shí)，精礦回收率82.76%，品位60.29%。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，采用1900 Oe的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行二段弱選別試驗(yàn)。

3.2.3 二段弱磁選別試驗(yàn)

根據(jù)上述條件試驗(yàn)，進(jìn)行選鐵二段弱磁選別試驗(yàn)，磨礦細(xì)度為-0.074mm含量90.00%，磁場(chǎng)強(qiáng)度1900Oe。生產(chǎn)指標(biāo)與條件試驗(yàn)基本符合，二段弱磁生產(chǎn)能得到產(chǎn)率49.77%、品位60.35%、回收率82.70%的鐵精礦，尾礦TFe品位12.51%。

3.2.4 產(chǎn)品檢測(cè)

鐵精礦化學(xué)元素分析可以得到：鐵精礦品位60.31%，F(xiàn)eO含 量30.29%，F(xiàn)e2O3含 量52.63%，TiO2含 量3.31%，mFe含 量58.97%，V2O5含量0.918%，元素S僅0.236%，說(shuō)明該礦區(qū)的鐵精礦具有高鐵、高釩、低鈦的特點(diǎn)，為品質(zhì)較優(yōu)的鐵精礦。為了解二段弱磁選別效果，將鐵精礦與二段弱磁尾礦進(jìn)行粒級(jí)篩析。

表8 鐵精礦粒級(jí)篩析結(jié)果

鐵精礦TFe品位60.35%，-0.074mm含量95.30%，隨著粒級(jí)的變細(xì)，TFe品位逐漸升高；TFe在-0.038mm分布較多。二段弱磁尾礦TFe品位12.51%，對(duì)其進(jìn)行粒級(jí)篩析結(jié)果可以看出，-0.074mm含量94.47%；-0.038mm粒級(jí)的TFe分布率57%，說(shuō)明鐵金屬主要損失在細(xì)粒級(jí)鈦磁鐵礦上，屬于合理?yè)p失。

4 試驗(yàn)指標(biāo)匯總

為直觀了解選鐵試驗(yàn)指標(biāo)，將“-3mm拋尾+兩段階磨階選”流程指標(biāo)進(jìn)行匯總分析，可得到相對(duì)原礦產(chǎn)率18.04%、TFe品位60.35%、回收率59.11%的鐵精礦。數(shù)質(zhì)量流程圖如下：

圖2 選礦試驗(yàn)中原礦的數(shù)質(zhì)量流程圖

5 結(jié)論

（1）一段磨礦濃度80%、細(xì)度-0.074mm含量控制在38%左右、磁場(chǎng)強(qiáng)度2400 Oe的條件，粗精礦通過(guò)一段磨礦和弱磁選別，可以得到流程產(chǎn)率36.25%、品位36.32%、回收率為71.47%的一段弱磁精礦，尾礦品位為9.09%。

（2）二段磨礦濃度70%、細(xì)度-0.074mm含量控制在90.00%左右、磁場(chǎng)強(qiáng)度1900 Oe的條件，一段弱磁精礦通過(guò)二段磨礦和弱磁選別，鐵精礦品位60.35%，尾礦品位為11.51%。

（3）原礦通過(guò)“-3mm拋尾+兩段階磨階選”選鐵流程試驗(yàn)，可得到相對(duì)原礦產(chǎn)率18.04%、TFe品位60.35%、TiO2含量?jī)H3.31%，V2O5含量0.918%，說(shuō)明該鐵精礦為品質(zhì)較優(yōu)，具有高鐵、高釩、低鈦的特點(diǎn)。

（4）采用的“-3mm預(yù)選拋尾+兩段階磨階選”流程選別工藝流程，流程簡(jiǎn)單、指標(biāo)穩(wěn)定，易于工業(yè)實(shí)施，本選礦試驗(yàn)研究對(duì)優(yōu)化公司現(xiàn)有選礦生產(chǎn)工藝的參數(shù)提供了指導(dǎo)依據(jù)和借鑒意義。

（5）選礦試驗(yàn)中未進(jìn)行選鈦的相關(guān)試驗(yàn)研究，原礦中TiO2含量為3.35%，鐵精礦中TiO2含量為3.31%，說(shuō)明鈦元素沒(méi)有在精礦中富集，需在生產(chǎn)實(shí)踐流程中關(guān)注鈦在尾礦中的流向，綜合考慮回收鈦資源，減少資源的浪費(fèi)；同時(shí)原礦中V2O5含量為0.193%，鐵精礦中V2O5含量為0.918%，說(shuō)明釩元素在精礦中得到了富集，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以知道釩元素的富集與鐵精礦品位的高低有很大的關(guān)系，需在鐵精礦冶煉的過(guò)程中引起關(guān)注。