新疆某超貧釩鈦磁鐵礦綜合開發(fā)利用方案探討

馮友全

(寶武集團新疆八一鋼鐵公司礦山部，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

隨著新疆鋼鐵行業(yè)近些年的快速發(fā)展，疆內(nèi)鐵精粉產(chǎn)能大幅縮減，難以滿足市場需求。目前，我國的釩、鈦產(chǎn)業(yè)政策及市場需求前景非常可觀，市場潛力大。因此如何合理開發(fā)、綜合利用釩鈦磁鐵礦資源將顯得尤為重要。

釩鈦磁鐵礦是一種以含鐵、鈦、釩為主的共伴生磁性復(fù)合鐵礦，是鈦、釩生產(chǎn)的主要來源。經(jīng)過多年開采，達到工業(yè)品位的釩鈦磁鐵礦已基本采完，現(xiàn)已凸顯出低品位釩鈦磁鐵礦的經(jīng)濟價值，疆內(nèi)現(xiàn)有多家低品位釩鈦磁鐵礦在生產(chǎn)，除選鐵外，對伴生的鈦和釩也進行了回收利用。提升了資源綜合利用率，增加了企業(yè)經(jīng)濟效益。

1 礦區(qū)概況

礦體主要產(chǎn)于輝石巖中，頂?shù)装鍑鷰r為輝石巖、輝長巖及橄輝巖等含鐵量較低的超鎂鐵質(zhì)-鎂鐵質(zhì)巖石。目前探明儲量達約4 億t，外圍遠景儲量可達10 億t，TFe 17%、mFe 8%、V2O5品位0.13%、TiO2品位7%。礦床成因巖漿分異作用為主，又有巖漿后期熱液貫入作用形成的與攀枝花較相似的一種巖漿晚期分異-貫入疊加復(fù)合型礦床。

2 綜合開發(fā)利用的可行性

2.1 綜合利用的必要性

目前疆內(nèi)鐵精粉總產(chǎn)量不超過1 300 萬t/a，鐵精粉產(chǎn)量供不應(yīng)求。還需從國外進口，不但成本高，而且礦石質(zhì)量波動大、品質(zhì)難以保證，疆內(nèi)各鋼鐵企業(yè)在原料方面的競爭激烈。為從根本上緩解自有高爐原料緊張局勢，就須開發(fā)建設(shè)自有礦山，以提高原料自給率，保障原料穩(wěn)定供應(yīng)，降低原材料成本，增強自有鋼廠的盈利能力。

通過該礦綜合開發(fā)利用，可以提升對疆內(nèi)類似礦山的掌控力度。通過礦產(chǎn)品的深度加工，生產(chǎn)高性能的含釩鋼鐵、高鈦渣等產(chǎn)品，可以豐富企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對以往單一性質(zhì)的鋼材產(chǎn)品形成互補，縮減目前國內(nèi)產(chǎn)能過剩的普通鋼材產(chǎn)品，增加附加值較高的釩鈦產(chǎn)品，從而拓展企業(yè)的產(chǎn)品市場，增強企業(yè)的生存能力和市場競爭力。

2.2 綜合利用的原則

該礦床綜合開發(fā)利用要選用成熟、可靠、實用、先進的生產(chǎn)工藝和設(shè)備；采用新工藝、新技術(shù)做好釩鈦資源綜合利用；對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種污染源采取有效防治措施，達到國家和地方規(guī)定的有關(guān)排放標準；建設(shè)成為資源節(jié)約、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的綠色礦山企業(yè)。

2.3 綜合利用可行性分析

根據(jù)表1的化學多項分析結(jié)果顯示，該礦石的主要金屬成分為Fe﹑TiO2、V2O5，是選冶綜合回收的主要有益元素，有害元素P、S含量相對較低，有利于礦石的選別和冶煉。鐵化學物相分析該礦石中鐵以鈦磁鐵礦中的鐵為主，其它類型鐵礦物含量過低，不具備開發(fā)利用價值。該礦的鐵精礦回收率理論值為56.79%。鈦化學物相分析鈦的賦存相對集中，分布于鈦鐵礦中TiO2占總量的55.48%。原礦中有用礦物80%以上的磨礦粒度-0.074 mm含量需要達到80%以上，礦物才能充分單體解離。

表1 原礦化學多元素分析(質(zhì)量分數(shù)) %

通過原礦性質(zhì)比較分析，該礦床與國內(nèi)攀枝花礦區(qū)的表外礦性質(zhì)類似，根據(jù)原礦性質(zhì)及選礦實驗初步判定該礦床的可選性略優(yōu)于攀枝花礦區(qū)的表外礦。主要有用礦物為鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，并伴生有其它有價元素。攀枝花礦區(qū)表外礦的主要有價元素指標為：TFe品位16.50%、TiO2品位7.80%。攀枝花地區(qū)對表外礦的回收工藝非常成熟，主要產(chǎn)品為鐵精礦和鈦精礦，鐵精礦TFe品位為54.00%，鈦精礦TiO2品位47.00%。在目前市場行情下，鐵精礦可以確保全廠持平不虧，鈦精礦的產(chǎn)值為其純利潤。

因此，可以借鑒攀枝花礦區(qū)的表外礦生產(chǎn)經(jīng)驗，對礦區(qū)的鐵、鈦進行綜合利用開發(fā)，利用新工藝、新技術(shù)完善選礦流程，降低生產(chǎn)成本。

3 綜合開發(fā)利用方案的研究

3.1 工業(yè)指標的選擇

該礦床是低品位釩鈦磁鐵礦，生產(chǎn)成本較高，抵抗市場風險的能力相對較弱。需加強工業(yè)指標、采礦、選礦等方面的分析研究工作，選擇適合該礦床的工業(yè)指標、采礦方式及規(guī)模，選礦工藝等，提高企業(yè)的抗風險能力。

考慮礦體的完整性、連續(xù)性，結(jié)合當前鐵、鈦市場行情測算經(jīng)濟可行的情況下，參考《超貧磁鐵礦勘查技術(shù)規(guī)程》(暫行)中礦床開采技術(shù)指標(邊界品位mFe≥6%，工業(yè)品位mFe≥8%)，結(jié)合本礦床擬進行露天開采的實際情況，故對最小可采厚度及夾石剔除厚度均采用上限值。即確定礦床礦石質(zhì)量指標及開采技術(shù)條件指標：邊界品位mFe 6%；工業(yè)品位mFe 8%；伴生有益組分品位TiO25%；V2O50.15%；最小可采厚度為4 m；夾石剔除厚度為2 m。

3.2 開采方式的選擇

根據(jù)礦床的地形地質(zhì)、礦體賦存條件分析，礦石品位較低，礦體規(guī)模大，適合進行露天采礦，采用自上而下、水平分臺階的露天采礦方法，最終邊坡角控制在45°以內(nèi)穩(wěn)定性較好。采用鉆機穿孔、多孔微差爆破，挖掘機裝車、礦用自卸汽車運輸?shù)V石至選礦廠。根據(jù)礦床規(guī)模及開采技術(shù)條件，確定露天采場生產(chǎn)規(guī)模為600 萬t/a以上，服務(wù)年限20年以上。采場平均剝采比在1.1左右。

3.3 選礦工藝的選擇

通過選礦實驗數(shù)據(jù)顯示，原礦中的有益元素均主要進入到鐵精礦中，因此，對該礦進行綜合利用，可以有效地降低磨選成本，通過選礦實驗多方案測試分析，確定采用如下工藝：

選鐵工藝：一段開路破碎+半自磨工藝+粗粒拋尾+旋流器/高頻篩分級+球磨+兩段弱磁精選，可獲得TFe品位為57.17%、TiO2含量為10.35%，TFe回收率52.49%的鐵精礦。

選鈦工藝：濃縮脫泥+弱磁除鐵+一段強磁+分級球磨+弱磁除鐵+二段強磁+濃縮脫泥+一粗兩掃四精浮鈦+濃縮過濾+干燥包裝得最終鈦精礦，可獲得TiO2品位48.40%、TiO2浮選作業(yè)回收率為72.17%，對原礦TiO2回收率36.28%，對選鐵尾礦TiO2回收率46.57%。

3.4 經(jīng)濟效益簡析

該礦設(shè)計采選規(guī)模600 萬t/a，主要產(chǎn)品為釩鈦磁鐵精粉和鈦精粉。項目總投資約14億元，年產(chǎn)鐵精粉95 萬t，鈦精礦24 萬t。按目前疆內(nèi)鐵、鈦市場行情測算，年利潤約1.3 億元。財務(wù)內(nèi)部收益率為13%左右，投資回收期為13年，從經(jīng)濟的角度考慮是可行的。

4 結(jié)語

該礦的鐵、鈦資源儲量大，但礦石品位低，選礦比大，只開發(fā)利用鐵，選礦成本高、經(jīng)濟性較差。對伴生鈦進行綜合利用后，企業(yè)經(jīng)濟效益較好，增強了企業(yè)抵抗市場抗風險的能力。隨著該礦的綜合開發(fā)利用，提高了自有鋼廠的原料自給率，保障了鐵原料穩(wěn)定供應(yīng)。

在今后的開發(fā)過程中，要繼續(xù)加強對釩資源及尾礦回收利用的研究工作，大力提高資源綜合回收利用率，保障礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的高效性。