紅格釩鐵精礦提質(zhì)降雜新技術(shù)研究

池冬瑞，顧畔，嚴(yán)偉平，郭萬中，班小淇，徐東

（1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110819；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)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(shè)工程中心，遼寧 沈陽 110032）

紅格地區(qū)是攀西釩鈦磁鐵礦儲量規(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[1-2]。目前攀西紅格礦區(qū)已進(jìn)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，輝長巖、輝石巖的比例逐漸減少，而轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物嵌布特征更為復(fù)雜，礦石含鐵量低，且有用礦物的嵌布粒度粗細(xì)不均。因此，加強(qiáng)探索新技術(shù)工藝，進(jìn)一步提高釩鐵精礦品位、降低雜質(zhì)含量，已成為釩鈦資源充分利用的關(guān)鍵所在[4-6]，從而實現(xiàn)提質(zhì)增效的目的，更有利于企業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展。

通過大量試驗研究，并參考相關(guān)研究成果[7-9]。采用不同的提質(zhì)設(shè)備、選別工藝（單一提質(zhì)降雜工藝、聯(lián)合提質(zhì)降雜工藝等）以及優(yōu)化參數(shù)試驗，針對紅格釩鈦磁鐵礦選鐵中間產(chǎn)品的釩鐵精礦，進(jìn)行了“細(xì)磨-深選”、“細(xì)磨-新型復(fù)合力場精選機(jī)精選”兩種工藝方案的提質(zhì)降雜試驗研究。本文重點(diǎn)介紹兩種工藝研究的結(jié)果，為同類型釩鈦資源的提質(zhì)降雜提供參考。

1 礦樣性質(zhì)

試驗礦樣取自紅格南礦區(qū)釩鈦磁鐵礦選鐵中間產(chǎn)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(xué)成分分析結(jié)果見表1，礦物組成見表2，粒度分析結(jié)果見表3，解離度分析結(jié)果見表4。

表1 試樣主要化學(xué)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(jié)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(jié)果可見產(chǎn)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(xiàn)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(zhì)降雜工藝

2.1 細(xì)磨-深選工藝試驗

2.1.1 細(xì)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(xì)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(jìn)一步細(xì)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(tuán)聚現(xiàn)象，達(dá)到提質(zhì)降雜的目的。試樣經(jīng)脫磁后，在磁場強(qiáng)度為71.64 kA/m條件下，進(jìn)行濕式磁選磨礦細(xì)度試驗，試驗流程見圖1，結(jié)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(xì)度試驗結(jié)果Fig .2 Test results of f ineness of regrinding-magnetic separation

由圖2 可知，隨著磨礦細(xì)度越細(xì)，磁選獲得的鐵精礦產(chǎn)率越來越低，含TFe 品位越來越高，TFe回收率也呈下降趨勢。當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.038 mm 87.67%時，原料通過再磨再磁選后鐵精礦產(chǎn)品TFe品位達(dá)到56.11%，回收率91.14%。故在-0.038 mm 87.67%的條件下，對試樣進(jìn)行弱磁選磁場強(qiáng)度條件試驗，試驗結(jié)果見圖3。

圖3 再磨-磁選磁場強(qiáng)度條件試驗結(jié)果Fig .3 Condition test results of regrinding-magnetic intensity separation

由圖3 可知，隨著磁選場強(qiáng)的變化，獲得的鐵精礦產(chǎn)品TFe品位變化并不大；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.038 mm 87.67%，磁選場強(qiáng)大小在95.52 kA/m 時，鐵精礦產(chǎn)品TFe 品位可達(dá)到56%。綜合考慮品位及回收率指標(biāo)，確定弱磁選場強(qiáng)大小為95.52 kA/m。

2.1.2 細(xì)磨-深選綜合試驗

在磨礦細(xì)度及磁場強(qiáng)度條件試驗的基礎(chǔ)上，選定較佳磨礦細(xì)度-0.038 mm 87.67%，磁選場強(qiáng)為95.52 kA/m，對試樣進(jìn)行細(xì)磨-深選綜合試驗。試驗結(jié)果見表5。

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

再磨細(xì)度是決定鐵精礦品質(zhì)的關(guān)鍵因素，磁選的場強(qiáng)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(xì)度-0.038 mm 87.67%的情況下；通過一次弱磁選（場強(qiáng)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(biāo)。

2.2 細(xì)磨-新型復(fù)合力場精選機(jī)工藝

2.2.1 新型復(fù)合力場精選機(jī)探索試驗

浮電磁精選機(jī)是中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所自主研發(fā)的一款提高鐵精礦產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備。該設(shè)備主要適用于磁性鐵精礦的提質(zhì)降雜的高效分離設(shè)備。本次試驗主要考察浮電磁精選機(jī)對鐵精礦原料提質(zhì)降雜的效果。對試樣脫磁后再磨，在不同磨礦細(xì)度及藥劑條件下，進(jìn)行新型復(fù)合力場精選機(jī)精選試驗，試驗條件及流程見圖4，試驗結(jié)果見圖5。

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

圖5 新型復(fù)合力場精選機(jī)條件對比試驗結(jié)果Fig .5 Comparison of conditions of selection machine in new compound force f ield

由圖5 可知，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.038 mm 87.67%時，加少量十二胺捕收劑經(jīng)新型復(fù)合力場精選機(jī)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(fù)合力場精選機(jī)指標(biāo)優(yōu)于單一磁選精選指標(biāo)。

2.2.2 新型復(fù)合力場精選機(jī)磁場強(qiáng)度條件試驗

在原料再磨細(xì)度-0.038 mm 87.67%，捕收劑十二胺用量35 g/t 的條件下進(jìn)行精選機(jī)弱磁選磁場強(qiáng)度條件試驗，結(jié)果見圖6。

圖6 新型復(fù)合力場精選機(jī)磁場強(qiáng)度條件試驗結(jié)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(jié)果可知，隨著磁場強(qiáng)度的加大，利用新型復(fù)合力場精選機(jī)獲得的鐵精礦產(chǎn)品產(chǎn)率越來越大，品位小幅度降低，綜合各項指標(biāo)情況考慮，最終確定新型復(fù)合力場精選機(jī)的磁場強(qiáng)度大小為31.84 kA/m。

2.2.3 新型復(fù)合力場精選機(jī)上升水流量條件試驗

試在原料再磨細(xì)度-0.038 mm 87.67%，磁場強(qiáng)度大小為31.84 kA/m的條件下進(jìn)行升水流量試驗，試驗結(jié)果見圖7。

圖7 新型復(fù)合力場精選機(jī)上升水流速試驗結(jié)果Fig .7 Test results of rising water velocity on a new composite force f ield conlentrator

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

2.2.3 細(xì)磨-新型復(fù)合力場精選機(jī)綜合條件試驗

在前期條件試驗的基礎(chǔ)上，選取磨礦細(xì)度-0.038 mm 87.67%的條件下，捕收劑十二胺用量35 g/t，新型復(fù)合力場精選機(jī)場強(qiáng)31.84 kA/m，上升水流量大小為1.5 L/min，進(jìn)行綜合條件試驗。再磨-新型復(fù)合力場精選機(jī)試驗流程見圖4，試驗結(jié)果見表6。

表6 再磨-新型復(fù)合力場精選機(jī)試驗結(jié)果Table 6 Test results of regrinding-new compound force f ield selecter

從表6 結(jié)果得出，再磨-新型復(fù)合力場精選機(jī)精選可獲得TFe 品位56.48% 的鐵精礦產(chǎn)品，且指標(biāo)優(yōu)于細(xì)磨-一次弱磁磁選流程的指標(biāo)，再TFe品位相當(dāng)?shù)那闆r下，TFe 回收率高1.65 個百分點(diǎn)。

3 結(jié) 論

（1）紅格釩鐵精礦產(chǎn)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(xì)粒單體形式存在，其余解離的部分主要呈現(xiàn)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(xì)粒磁鐵礦等互相團(tuán)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(jìn)一步細(xì)磨工藝可不同程度的提高其TFe 品位。

（2）針對紅格地區(qū)TFe 品位54.08%、TiO2品位12.55%的釩鐵精礦原料，開展了多種設(shè)備及工藝的試驗研究，最終采用“細(xì)磨-深選”、“細(xì)磨-新型復(fù)合力場精選機(jī)精選”兩種工藝方案為釩鐵精礦合理的提質(zhì)降雜流程。在磨礦細(xì)度-0.038 mm 87.67%情況下，細(xì)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(biāo)；細(xì)磨-新型復(fù)合力場精選機(jī)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(biāo)。

（3）相比較而言，細(xì)磨-新型復(fù)合力場精選新技術(shù)工藝，進(jìn)一步提高釩鐵精礦品位、降低雜質(zhì)含量，實現(xiàn)了提質(zhì)增效的目的，更有利于企業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展。為該地區(qū)釩鐵精礦提質(zhì)降雜提供參考依據(jù)。