陜西某低品位釩鈦磁鐵礦資源綜合利用新工藝研究

安登氣

(1.中南大學資源加工與生物工程學院，湖南長沙 410083;2.長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南長沙 410012)

釩鈦磁鐵礦的開發(fā)利用，其主要目的是將礦石中的有價礦物，按其不同性質分選成各類產品，近代選礦技術的發(fā)展，為分選富集釩鈦磁鐵礦提供了技術保證，磁力分選技術能大規(guī)模地從礦石中分選出含釩的鈦磁鐵礦產品(鐵精礦)，重力選礦的發(fā)展與應用，能有效地分選出鈦鐵礦產品(鈦精礦)［1］。陜西某釩鈦磁鐵礦資源，TFe品位為15.85%，TiO2品位2.94%、V2O5品位0.14%，屬于富磷含硫酸性低品位釩鈦磁鐵礦礦石?？苫厥漳康牡V物主要是鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，金屬礦物主要是鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，次為假象赤鐵礦和褐鐵礦;脈石礦物以斜長石和角閃石居多，次為輝石、黑云母、絹云母、綠泥石、磷灰石和榍石等［2］。目的礦物與脈石礦物嵌布關系比較復雜，屬難利用低品位釩鈦資源，通過對該礦采用新型ZCLA選礦機［3］進行粗粒濕式拋尾，再采用弱磁選回收釩鈦磁鐵礦，強磁選－重選工藝回收鈦鐵礦，最終實現該礦鐵鈦釩資源的綜合利用，釩鈦磁鐵礦產率13.37%，品位可達到60.18%～65.27%，磁性鐵回收率達到98%以上，鈦鐵礦產率1.94%，鈦鐵礦回收率 84.09%以上，鐵精礦含 V2O5富集到0.89%～0.93%，改變了現場只能實現鐵資源回收的現狀，開創(chuàng)了釩鈦資源選礦的新工藝。

1 原礦性質

1.1 礦石化學成分

試驗樣多元素分析結果列于表1，鐵、鈦的化學物相分析結果分別列于表2、表3。

表1 礦石的化學成分(質量分數) %

表2 礦石中鐵的化學物相分析結果 %

表3 礦石中鈦的化學物相分析結果 %

從表1、表2和表3可知，礦石中可供選礦回收的組分主要是鐵和鈦，二者品位分別為15.85%和2.94%;V2O5的含量為0.14%，可作為綜合利用的對象。需要選礦排除的造巖組分主要是 SiO2和Al2O3，二者合計含量達45.77%。有害雜質砷和硫的含量都很低，對選礦產品的質量影響甚微，但磷的含量較高，需要關注其走向。礦石中鐵主要以兩種形式產出:一是賦存在鈦磁鐵礦中的鐵，分布率占44.86%;二是以高價氧化鐵的形式賦存在赤(褐)鐵礦中，分布率為22.02%。礦石中鈦的賦存狀態(tài)亦主要分為兩種:一是呈鈦鐵礦產出，分布率為57.82%;二是以類質同像形式分布于鈦磁鐵礦中的 TiO2占16.33%。

1.2 礦物組成及含量

礦石具稀疏－星散浸染狀構造。經鏡下鑒定、X射線衍射分析和掃描電鏡分析綜合研究查明，礦石中金屬礦物主要是鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，次為假象赤鐵礦和褐鐵礦;脈石礦物以斜長石和角閃石居多，次為輝石、黑云母、絹云母、綠泥石、磷灰石和榍石等。礦石中主要礦物的重量含量列于表4。

表4 礦石中主要礦物的含量 %

2 試驗方案的確定

根據礦石性質，該礦屬于低品位難選釩鈦資源，若僅采用傳統(tǒng)的選礦工藝和設備進行綜合回收利用，經濟效益不明顯，甚至可能處于虧損的邊緣。為此，要實現該礦的鐵、鈦的綜合回收利用，必須在設備選擇和選別工藝方面有所創(chuàng)新，ZCLA選礦機非常適合釩鈦磁鐵礦資源綜合回收鐵鈦，可以實現釩鈦磁鐵礦資源6～0 mm或3～0 mm的濕式粗粒拋尾，大量節(jié)省磨礦成本及運行成本［3］，從而為低品位難選釩鈦礦石回收、實現經濟價值提供了途徑。同時，高壓輥磨技術的成熟和有效推廣，使破碎粒度達到－3 mm成為可能，現許多礦山已經成功應用［4，5］。

3 試驗結果及討論

3.1 ZCLA選礦機粗粒拋尾研究

ZCLA選礦機是一種永磁磁系的內筒式選礦設備，主要工藝參數為坡度、轉數、磁介質和尾礦清洗水量等，試驗樣品經過工藝參數的研究后，選擇最優(yōu)的工藝參數條件進行了6～0 mm和3～0 mm拋尾試驗，最終推薦采用3～0 mm進行濕式粗粒拋尾試驗，試驗結果列于表5。

表5 ZCLA濕式粗粒拋尾試驗結果 %

表5的結果表明，采用ZCLA選礦機對試驗樣進行粗粒拋尾，可以拋出產率21.29%的尾礦，TFe回收率達到90.79%，TiO2回收率達到94.54%。

3.2 選鐵試驗結果

經ZCLA拋尾后，試驗樣鐵鈦品位得到富集，拋棄了產率21.29%的尾礦。粗粒拋尾精礦需要經過磨礦、弱磁選粗選、弱磁精選最終獲得鐵精礦產品。不同的磨礦細度條件下可以獲得不同品位的鐵精礦，試驗結果列于表6。

表6 不同磨礦細度磁選試驗結果 %

從表6的試驗結果看，磨礦粒度越細，獲得的鐵精礦品位越高，而鐵精礦含鈦越低，與攀西地區(qū)的釩鈦資源相比，鐵精礦含鐵更高，鐵精礦中釩鈦磁鐵礦的晶胞含有的鈦鐵礦和鈦鐵尖晶石遠低于攀西地區(qū)，更有利于普通高爐冶煉［1］。

3.3 綜合利用不同工藝對比研究

根據工藝礦物學研究，若要獲得45%以上品位的鈦精礦產品，磨礦細度需要達到－74 μm占80%～90%，故兼顧鐵精礦品位和鐵精礦的回收，選擇－74 μm占85%作為綜合回收流程的磨礦細度。對比流程中，新工藝:采用ZCLA選礦機進行3～0 mm粗粒拋尾，拋尾精礦經磨礦－弱磁選獲得鐵精礦，選鐵尾礦經ZH強磁選－搖床重選獲得鐵精礦產品;對比工藝:3～0 mm試驗樣入磨機磨礦－弱磁選獲得鐵精礦，選鐵尾礦同樣采用ZH強磁選－搖床重選獲得鐵精礦產品。兩種流程相同工藝時選擇同樣的工藝參數和條件，試驗結果分別如圖1、圖2所示。

圖1 －3 mm ZCLA拋尾－磨礦－弱磁選鐵－強磁拋尾－搖床選鈦試驗數質量流程圖

對比圖1和圖2結果，兩種工藝獲得的鐵精礦和鈦精礦指標非常接近，鐵精礦產率分別為13.37%和13.34%，全鐵品位為61%左右，鈦精礦產率分別為1.94%和1.96%，二氧化鈦品位分別為45.70%和45.53%，因此，采用ZCLA選礦機進行3～0 mm粗粒拋尾，拋尾效果非常好，適合于該釩鈦磁鐵礦資源綜合回收工藝，較傳統(tǒng)工藝設備及流程，減少磨礦量21.29%，且鐵、鈦資源在ZCLA粗粒拋尾中損失非常小。

4 結論

陜西某釩鈦磁鐵礦資源，采用ZCLA粗粒拋尾，拋尾精礦磨礦－弱磁選獲得鐵精礦，選鐵尾礦經ZH強磁選－搖床工藝獲得合格的鈦精礦產品，鐵精礦產率13.37%，品位可達到60.18%～65.27%，磁性鐵回收率達到98%以上，鈦鐵礦產率1.94%，鈦鐵礦回收率 84.09%以上，鐵精礦含 V2O5富集到0.89%～0.93%，開創(chuàng)了一種釩鈦鐵資源綜合回收的新工藝。

圖2 磨礦－弱磁選鐵－強磁拋尾－搖床選鈦試驗數質量流程圖

［1］ 朱俊士.中國釩鈦磁鐵礦選礦［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1995.

［2］ 劉興華.元素賦存狀態(tài)查定及其選礦意義——以畢機溝鈦磁鐵礦石為例［J］.中國鉬業(yè)，1996，20(6):12－14.

［3］ 安登氣，曾維龍.新型ZCLA永磁高梯度磁選機及選別攀枝花鈦鐵礦的研究［J］.礦冶工程，2010，30:151－154.

［4］ 張光宇.礦山行業(yè)用高壓輥磨機的技術及其發(fā)展［J］.金屬礦山，2011，(增刊1):82－86.

［5］ 趙昱東.高壓輥磨機在國內外金屬礦山的應用現狀和發(fā)展前景［J］.礦山機械，2011，39(9):65－68.