攀西紅格礦區(qū)釩鈦磁鐵礦開發(fā)利用探討

■ 趙國君/申文金/趙祺彬/楊耀輝

（1.中國國土資源經(jīng)濟研究院，北京 101149；2.中國地質調(diào)查局成都礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041）

0 引言

攀西紅格礦區(qū)是四川地區(qū)較為重要的釩鈦磁鐵礦產(chǎn)區(qū)和基地。隨著開發(fā)的逐年深入，攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦資源逐步由淺部開采轉向了深部開采，隨之而來開采開發(fā)的巖石類型也發(fā)生了變化，從原來的輝長巖轉向了以橄輝巖為主，這一轉變直接影響著生產(chǎn)過程中的選礦指標。根據(jù)實際生產(chǎn)和科研的需要，本文重點針對攀西地區(qū)紅格礦區(qū)深部橄輝巖型釩鈦磁鐵礦資源，開展開發(fā)利用現(xiàn)狀研究，總結開采開發(fā)過程中存在的難點問題，并結合釩鈦磁鐵礦的產(chǎn)出特征、次生變化以及相關的資源特點，提出選礦新技術方法和相關保障措施等方面建議。以期為攀西地區(qū)乃至全國同類礦區(qū)資源得到經(jīng)濟合理的工業(yè)化利用提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然概況

攀枝花地區(qū)和西昌地區(qū)合稱為攀西地區(qū)，地處四川省西南邊緣長江上游，是中國最大的水能基地。攀西地區(qū)亞熱帶氣候特征明顯，總體表現(xiàn)為南亞熱帶—北溫帶過渡性多類型立體型氣候。該地區(qū)夏長冬短，一年四季界限不明顯，但具有較為分明的旱季雨季。據(jù)資料顯示，該地區(qū)年平均氣溫21℃左右，平均氣溫在整個四川地區(qū)最高[1]。

紅格礦區(qū)位于攀枝花市紅格新久鄉(xiāng)和會理小黑箐鄉(xiāng)交界處，距攀枝花市區(qū)約30k m，礦區(qū)總面積12km2，分為南礦區(qū)和北礦區(qū)。南礦區(qū)分為銅山、馬松林和路枯三個礦段，北礦區(qū)分為東、西兩個礦段[2]。

1.2 區(qū)域地質概況

紅格礦區(qū)位于揚子陸塊與松潘—甘孜活動帶西南處，大體構造定型于喜馬拉雅期。其構造主要由三部分組成：鹽源—麗江前陸逆沖推覆帶、康滇地塊以及上揚子地塊。具有南北向斷裂帶特征的安寧河、小江和綠汁江等地層的基底和蓋層組成了其中較為重要的康滇地塊。紅格礦區(qū)構造基底分為結晶基底和褶皺基底，前者為下元古界、后者為中元古界。有兩條交叉的主構造線，分別為近東西向和近南北向，且以南北向褶皺和斷裂為主，由震旦系等組成了蓋層?？傮w來看，紅格地區(qū)區(qū)域地質構造極其復雜，新構造運動強烈[3]。

從巖體角度來看，紅格礦區(qū)主要為上部基性巖和下部超基性巖兩個含礦相帶。兩個巖體具有明顯的分異性。超基性巖特點明顯，主要分布在基性巖體底部，并且厚度較薄。淺色輝長巖相帶和暗色輝長巖相帶自上而下貫穿于兩大巖體中。一套暗色流狀輝長巖發(fā)育在暗色輝長巖相帶上部，這一特征說明兩個巖體具有相近的巖漿源、侵入深度和圍巖性質。以上特征都表明其與太和巖體相帶差異性明顯[4]。攀西地區(qū)構造及基性巖分布圖見圖1。

2 開發(fā)利用現(xiàn)狀和存在的問題

2.1 開發(fā)利用現(xiàn)狀

截至2010年,攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦探明儲量101億噸，伴生釩1832萬噸，占全國釩總儲量的40%，伴生鈦8.02億噸，占全國鈦儲量的90%。至2015年，深部整裝勘查又新增45億噸。最新儲量數(shù)據(jù)：潛在儲量194.3億噸[5]。可以說，該地區(qū)共生的釩、鈦、鐵等三種有益元素的資源利用直接關系著我國釩、鈦、鐵資源的市場供應及國民經(jīng)濟發(fā)展。鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、硫化物和脈石礦物等是釩鈦磁鐵礦的主要組成礦物。同時，釩鈦磁鐵礦還具有伴生組分多的特點，主要伴生有鎵、鈷、錳、鎳、鈧、鉻、銅、硫、稀土及鉑族元素[6]。攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦為我國釩鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎，同時也是我國重要的鐵礦資源基地。攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦資源分布情況見表1。

圖1 攀西地區(qū)構造及基性巖分布圖

表1 攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦資源分布情況

攀西地區(qū)共有四大重要的釩鈦磁鐵礦區(qū)，分別為紅格、白馬、攀枝花和太和礦區(qū)。紅格地區(qū)是其中釩鈦磁鐵礦儲量規(guī)模最大的礦區(qū)，擁有我國目前最大的釩鈦磁鐵礦礦床。紅格礦區(qū)現(xiàn)已成為我國可供工業(yè)開采和冶煉的主要鐵礦資源基地[7]，礦區(qū)探明儲量達35.48×108噸，可采儲量18.29×108噸。其中，鈦鐵平均含量為27.5%，二氧化鈦平均含量為10.69%，五氧化二釩平均含量為0.24%。

經(jīng)過近五十年的開發(fā)利用，目前攀西四大礦區(qū)（攀枝花、紅格、白馬、太和）的礦山尤其是紅格礦區(qū)已進入中深部開采成熟階段。在中深部的釩鈦資源開發(fā)利用過程中，巖石類型發(fā)生了重大變化，從原來輝長巖轉向橄輝巖為主。四大礦區(qū)隨著開采深度的增加，輝長巖、輝石巖的比例逐漸減少，而橄輝巖的比例逐漸增多，由于技術的局限性，企業(yè)目前還無法利用此類資源，成為呆滯礦。

2.2 存在的問題

通過對攀西紅格礦區(qū)區(qū)域地質構造特征和礦區(qū)資源概況分析，結合系列調(diào)研以及實地走訪相關礦山企業(yè)，目前紅格礦區(qū)釩鈦磁鐵礦資源開發(fā)與綜合利用主要存在以下問題。

2.2.1 礦物組成成份復雜，現(xiàn)有技術難以滿足選礦需求

同攀西其他礦區(qū)相比，紅格礦區(qū)開發(fā)利用難點較為明顯。在礦區(qū)開發(fā)利用的中后期，攀西地區(qū)紅格礦區(qū)礦物組成成份較前期發(fā)生了明顯變化，與之前的輝長巖、輝石巖資源相比，

深部橄輝巖型釩鈦磁鐵礦資源礦物組成較為復雜[8]，有用礦物與脈石礦物之間的嵌布關系更復雜，礦石含鐵量低，且有用礦物的嵌布粒度更細，嵌布的平均粒度僅為0.1毫米，增加了資源利用的難度[9]，尤其對選礦技術提出了更高的要求。目前，細顆粒鈦鐵礦浮選過程中可選擇的浮選藥劑較少。細粒嵌布的鈦鐵礦與脈石礦物分離的礦物學研究可借鑒的經(jīng)驗不多，鈦鐵礦—脈石體系的研究大多集中在鈦鐵礦—輝石或鈦鐵礦—長石礦物，而對于鈦鐵礦—橄欖石礦物體系的研究分析少之又少[10]。

在開發(fā)釩鈦礦資源的同時，也帶來了一系列的環(huán)境和經(jīng)濟問題。比如，選鈦浮選藥劑在生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境污染大，釩鐵精礦產(chǎn)品的純度不高造成后續(xù)冶煉成本高等，這都是一系列需要技術攻關的地方。

2.2.2 相關保障措施不健全

目前來看，對紅格礦區(qū)深部橄輝巖型釩鈦磁鐵礦的開發(fā)利用研究在用地、經(jīng)費支持、辦公場所和辦公設備建設、人才引進與培養(yǎng)等方面仍有很多問題需要解決和完善。并且存在數(shù)據(jù)共享差的問題，有一些不涉密的數(shù)據(jù)也難以得到開放共享，對研究進展產(chǎn)生了一定阻礙[11]。同時各建設單位積極性和重視程度不一致，合作單位之間缺乏溝通協(xié)調(diào)，出現(xiàn)問題后總是單打獨斗，沒有形成一個統(tǒng)一的有機整體，影響研究效率[12]。

3 建議

3.1 開展選礦新技術研究

針對紅格礦區(qū)釩鈦磁鐵礦綜合利用的難點問題，再結合以往的工作經(jīng)驗，利用晶體結構差異形成的可碎性差異以及不同磨礦介質所產(chǎn)生的不同碎解效果,革新工作思路和技術路線，進一步優(yōu)化“選擇性解離—強化分選”工藝流程，提升選礦效率和成效。

充分利用礦物質重力、礦石電磁力和藥劑流體力和泡沫浮力等多重復合力場，使其有機結合起來改變礦物運動軌跡和性質, 逐步改造提升礦物分選裝備，增強裝備的先進性，進一步提高釩鐵精礦的質量品質，逐步實現(xiàn)降減雜質，提高難選級別釩鈦磁鐵礦階段磨礦和選別效率。以獲得高品質的釩鐵精礦,提升礦物冶煉加工的效率和品質。

充分研究開發(fā)相關理論數(shù)學模型，引入密度泛函理論的量子化學，與紅格礦區(qū)釩鈦磁鐵礦綜合開發(fā)利用研究相結合，進一步研究開發(fā)難選鈦鐵礦表面性質調(diào)控與強化浮選抑制等新技術新理論；并基于以上理論加強對脈石類礦物等的沖擊和反作用研究，進一步控制主要的礦漿電位和礦漿環(huán)境，實現(xiàn)鈦鐵礦的高效利用和處理。

3.2 加強相關保障措施

制定可操作性的政策文件，為推動野外科研基地建設提供助力。設定固定的管理機構和人員，鼓勵野外科研基地搞開放式研究，尋求可以合作的項目支持其發(fā)展。行政主管部門應加強與相關科研單位溝通聯(lián)系，對釩鈦磁鐵礦的最新研究成果、研究難點及重大發(fā)現(xiàn)要及時進行總結，并給予穩(wěn)定連續(xù)的科研經(jīng)費支持，保證科研工作的連續(xù)性和科研成果的延續(xù)性，盡可能地將深部橄輝巖型釩鈦磁鐵礦開發(fā)利用新技術推向世界領先地位。同時加強成果宣傳工作，對深部橄輝巖型釩鈦磁鐵礦重大科研成果、重大理論發(fā)現(xiàn)等內(nèi)容匯編成冊，通過多種媒體渠道對外宣傳，擴大社會影響，為爭取開放課題提供輿論推動力。

堅持與時俱進，適應時代發(fā)展，鼓勵開放和資源共享。要進一步加強建設數(shù)據(jù)開放共享平臺，建設相應云服務等軟硬件設施。將四川地區(qū)深部橄輝巖型釩鈦磁鐵礦研究成果與其他地區(qū)釩鈦磁鐵礦相關研究成果緊密聯(lián)系起來，相互借鑒經(jīng)驗，資料共享，互學互助，共同推動我國釩鈦磁鐵礦科研事業(yè)的發(fā)展。