釩鈦磁鐵礦綜合回收研究進展

陳海彬 周振華 張作金 張占峰 楊帥峰

（1.承德寶通礦業有限公司；2.北京大地遠通集團）

我國擁有豐富的釩鈦磁鐵礦資源，主要分布在河北承德、四川攀西、陜西漢中等地。據相關文獻統計，全國已探明儲量180 億t，僅四川攀西地區的釩鈦磁鐵礦資源儲量就超過100 億t［1-2］。釩鈦磁鐵礦中的主要礦物包括磷酸鹽礦物（如氟磷灰石）、金屬氧化物（如磁鐵礦）、硫化礦（如黃鐵礦）及其他硅酸鹽類礦物［3-5］。目前，對于釩鈦磁鐵礦的綜合回收利用主要包括鐵、磷、鈦、礬、銅、硫及其他貴金屬等，處理釩鈦磁鐵礦的主要選礦方法包括磁選法、浮選法、重選法及聯合選礦工藝，回收較為常見的產品包括鐵精礦、磷精礦、硫精礦、銅精礦等［6-10］。目前對于釩鈦磁鐵礦的綜合回收研究工作主要集中在鐵、磷、鈦的回收，且在實際生產中也應用較多，而對于礬、鈧及其他貴金屬、稀土金屬的提取仍局限于試驗室，在實際生產中應用較少。本文對釩鈦磁鐵礦中可回收的常規元素進行討論，并對釩鈦磁鐵礦的綜合回收進行展望，以期推動釩鈦磁鐵礦資源的高效利用。

1 釩鈦磁鐵礦中常規元素回收研究進展

我國釩鈦磁鐵礦資源的典型特點為“貧、細、雜”，以承德地區的釩鈦磁鐵礦為例，因其品位低被稱為超貧釩鈦磁鐵礦，同時礦石中含有磷、鈦、銅、硫及貴金屬，如金、銀、鉑等元素。對于釩鈦磁鐵礦研究較多的是鐵、磷、鈦的回收利用。

1.1 釩鈦磁鐵礦中鐵的回收

釩鈦磁鐵礦中的鐵主要以磁鐵礦、赤鐵礦、鈦鐵礦形式存在。釩鈦磁鐵礦原礦中的磁鐵礦具有磁性，可直接利用磁選法將其中的磁鐵鐵進行選別。目前釩鈦磁鐵礦選鐵技術比較成熟，形成了階段磨選、階段選別的選鐵工藝。秦煜民［11］在處理河北某釩鈦磁鐵礦時，采用干選預先拋尾、階段磨礦階段分選工藝，最終獲得了鐵品位65.80%、回收率43.06%的鐵精礦。袁啟東等［12］在處理原礦全鐵品位19.86%的釩鈦磁鐵礦時，采用干式預選、預選粗精礦進行磨礦、弱磁選工藝流程，最終獲得了鐵品位61.71%的鐵精礦。李國平等［13］在處理攀西某釩鈦磁鐵礦時，采用新型磨前干式預選工藝，先提前拋尾，提高入磨品位，降低磨選成本，該工藝可實現拋尾率達25%，同時鐵精礦品位提高4.4 個百分點。邢波等［14］在研究朝陽某釩鈦磁鐵礦時，采用預先拋尾、磨礦、單一磁選法對其中的磁鐵礦進行回收，實現了鐵回收率達到80.57%的良好指標。釩鈦磁鐵礦中鐵的回收工藝比較單一，多采用階段磨礦、階段選別工藝，在實際生產中也多采用該選礦工藝，其優點是可實現能拋早拋，降低選礦成本。

1.2 釩鈦磁鐵礦中磷的回收

釩鈦磁鐵礦中的磷主要以氟磷灰石存在，單體解離度較好，但原礦品位偏低，釩鈦磁鐵礦原礦中的P2O5品位多在2%左右，但氟磷灰石具有良好的可浮性，可通過浮選法進行回收。陳超等［15］對攀枝花釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中的磷采用浮選法進行回收，以EM-360為捕收劑、碳酸鈉為pH 值調整劑、水玻璃為分散劑，最終可獲得P2O5品位31.73%、作業回收率92.56%的浮選指標。孫大勇［16］從承德某釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中回收磷時，采用磁—浮聯合工藝，即利用強磁選預先拋尾，降低藥劑成本，提高入浮磷品位，通過1 粗3精浮選流程，最終可獲得磷精礦P2O5品位35.03%、回收率70.96%的浮選指標。張作金等［17］以承德某釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦為研究對象，對其中的磷進行回收，采用優先選銅再選磷的浮選工藝流程，最終可獲得磷精礦P2O5品位30.10%、回收率91.10%的浮選指標。羅斌等［18］在研究河北某超貧釩鈦磁鐵礦中磷的回收時采用1粗1掃4精浮選工藝流程，最終獲得了磷精礦P2O5品位35.69%、回收率84.62%的浮選指標。通過總結文獻表明，釩鈦磁鐵礦中的磷可通過浮選法進行回收，通常1 粗3 精即可獲得高品質磷精礦。隨著選礦技術的不斷發展，未來的研究重點主要集中在浮選藥劑的研發及應用，以降低生產成本。

1.3 釩鈦磁鐵礦中鈦的分選

釩鈦磁鐵礦中鈦主要以鈦鐵礦的形式存在，少部分的鈦以榍石形式存在。對于鈦鐵礦的回收選礦工藝包括重選法、磁選法及浮選法等。印萬忠等［19］在研究利用承德地區的釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦回收鈦時，采用磁重聯合、階段磨礦、階段選別的預富集工藝，再利用浮選法對預富集的精礦進行再選，最終可獲得鈦精礦品位46.23%，作業回收率83.25%的良好指標。李振乾等［20］在處理某難選鈦鐵礦時，采用強磁預選、反浮選脫硫、浮選選鈦工藝，最終可獲得TiO2品位48.01%、回收率51.84%的良好指標。李城等［21］在研究承德某釩鈦磁鐵礦中鈦的回收時，采用柱機聯合全浮選工藝，試驗結果表明，通過1 粗5 精最終可獲得TiO2品位42.05%、回收率66.62%的良好指標。劉福源等［22］從陜西某釩鈦磁鐵礦中分選TiO2時，采用強磁預選—浮選聯合工藝，最終可獲得TiO2品位45.34%、回收率77.23%的良好指標。在實際生產中，可根據釩鈦磁鐵礦中鈦的存在形式及原礦性質選擇合適的選礦方法，實際應用中承德地區的鈦采用重選及磁選法較多。目前，比較典型的強磁預選—浮選聯合工藝可實現提前拋尾，浮選效果較好，對于釩鈦磁鐵礦中鈦的回收具有一定的借鑒作用。

2 釩鈦磁鐵礦中稀貴元素回收研究進展

常規元素在實際生產中被有效綜合回收利用，而釩鈦磁鐵礦中鈧、礬及其他稀貴金屬的研究多局限于試驗室，在實際生產中應用較少。

2.1 鈧的提取

釩鈦磁鐵礦中的鈧主要以離子替換的形式存在于鈦鐵礦、角閃石等礦物中，鈧的提取方法主要為浸出法。王浚杰等［23］從攀枝花釩鈦磁鐵礦尾礦中提取鈧，采用氟化物溶解—浸出工藝處理，最終獲得的鈧的浸出率為72.22%。王錄鋒等［24］在總結釩鈦磁鐵礦中鈧的主要提取工藝為焙燒—浸出—萃取的基礎上，提出了鈦白廢酸浸出選鈦尾礦和氯化渣及煙塵全面回收鈧的新提取思路，該思路的提出為礦區三廢的治理提供了新的利用方向。王亞洲［25］在研究某釩鈦磁鐵礦尾礦回收鈧時，分別采用重選、浮選、電選、磁選等工藝，最終試驗結果表明磁選工藝對鈧的富集效果不佳，僅能將原礦中的鈧品位從84.94 g/t提高至94.27 g/t，常規的選礦方法對鈧的富集較為困難。葛陽陽等［26］在研究從釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中回收鈧的試驗時，采用浸出工藝，在浸出時加入適量的助浸劑氟化鈣，可加劇礦物晶格破壞，使鈧的浸出率達到91.68%。

2.2 釩鈦磁鐵礦中礬的回收

礬是工業生產中一種重要的元素，有著“工業的味精”之美譽。釩鈦磁鐵礦中的礬是工業提取礬的重要來源之一。釩鈦磁鐵礦中礬的回收多采用浸出法，隨著選礦技術的不斷發展，單一的浸出法逐漸被聯合選礦工藝替代。李建兵［27］在研究利用浸出法提取南非某釩鈦磁鐵礦中的礬時，得到最佳條件為焙燒溫度1 100～1 300 ℃、氯化鈉作為鈉鹽添加劑、浸出溫度80～90 ℃、液固比3∶1，可使礬的浸出率達到80%以上。董振海等［28］利用遼寧某釩鈦磁鐵礦進行提礬，在初浸出溫度90 ℃、液固比為5、浸出時間2h，釩的浸出率高達95.68%。郝建璋等［29］以攀枝花釩鈦磁鐵礦為研究對象，采用鈉化還原—浸出—磁選工藝綜合回收原礦中的鐵、礬、鈦，該工藝礬回收率可達85%，效果較好。綜上所述，通過多個試驗室結果表明，采用浸出法可有效實現礬的提取。

2.3 釩鈦磁鐵礦中其他金屬回收

釩鈦磁鐵礦中除了礬、鈦、鐵、磷、鈧等元素外，還有多種其他有價值的元素可被回收，如金、銀、銅、鈷等。陳?等［30］以釩鈦磁鐵礦為研究對象，利用浸出法提取尾礦中的稀土元素，試驗結果表明浸出條件中pH 值對浸出影響最大，浸出時間對浸出效果影響最小，同時選用鹽酸其中稀土元素的浸出效果最佳。楊偉卓等［31］在研究釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦綜合回收金、銀、鎳、鈷、銅的工藝時，采用浮選法可將原礦中的金、銀品位富集到1.69，7.30 g/t，鎳、鈷、銅的品位富集到0.22%，0.18%，0.12%，進而再用浸出法在最佳條件下可使其中的金、銀、鎳、鈷、銅浸出率分別達到96.5%，92.3%，90.8%，88.7%，97.4%，效果較好。試驗結果表明，采用浮選—堿性浸出工藝具有經濟效益高、流程短的優點。

3 結語與展望

隨著對釩鈦磁鐵礦的不斷開發利用，釩鈦磁鐵礦中的鐵、磷、鈦的選礦工藝流程已比較成熟。近年來隨著選礦技術的進步，逐漸開展了對釩鈦磁鐵礦中其他金屬金、銀、鎳、鈷、銅、鈧、礬等地回收，目前對于釩鈦磁鐵礦中貴金屬和稀土元素的回收多局限于試驗室，在實際現場應用較少。對于釩鈦磁鐵礦的綜合利用，未來的發展方向應將理論與實踐結合，將試驗室的研究成果轉化到現場實際應用中，進一步推動釩鈦磁鐵礦的綜合利用及貴金屬元素的綜合回收。