陜西某釩鈦磁鐵礦尾礦工藝礦物學(xué)研究*

智 慧 董振海 胡振濤 楊曉峰 付亞峰

（1.鞍鋼集團(tuán)北京研究院有限公司；2.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司齊大山分公司）

釩鈦磁鐵礦是以鐵、鈦、釩元素為主，同時伴有如鈷、鎳、鉻等多種有價元素的共生鐵礦，具有極高的綜合利用價值［1-2］。我國釩鈦磁鐵礦儲量豐富、分布廣泛，主要集中在四川攀枝花、河北承德、湖北荊州和陜西漢中等地區(qū)［3-4］。近年來，我國在釩鈦磁鐵礦資源的綜合利用方面取得了顯著的成績，但還存在著資源開發(fā)利用程度低，資源浪費及環(huán)境污染等問題［5］，低品位釩鈦磁鐵礦中的TiO2多賦存在鈦鐵礦中，回收難度大，很多企業(yè)僅回收其中的磁鐵礦，而將鈦鐵礦作為尾礦排放到尾礦庫中，造成了鈦資源的極大浪費［6-7］。因此，對于該類尾礦中有價元素的回收再利用，不僅可以提高資源的利用效率，變廢為寶，緩解我國礦產(chǎn)資源緊缺的局面，還可以減少土地資源的占用，改善生態(tài)環(huán)境，提高周邊地區(qū)人們的生存質(zhì)量，因此，具有非常重要的意義［8-10］。

陜西某尾礦庫堆存有大量的釩鈦磁鐵礦尾礦，這些尾礦因礦物組成復(fù)雜，有用礦物結(jié)晶粒度細(xì)，常規(guī)選礦技術(shù)通常難以獲得理想的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，因而沒有大規(guī)模的開發(fā)利用。對于高效開發(fā)利用來說，詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究非常必要。本文介紹了通過光學(xué)顯微鏡、X 射線衍射、XRF、化學(xué)分析等手段對該尾礦進(jìn)行詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究情況，主要內(nèi)容包括元素的化學(xué)組成及賦存狀態(tài)、礦物組成及含量、主要礦物的解離特征、主要礦物的浸染粒度等。

1 試樣的物質(zhì)組成

1.1 試樣主要化學(xué)成分分析

試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

由表1 可知，試樣中的Fe 和Ti 為主要回收元素，F(xiàn)e、TiO2含量分別為10.40%、3.33%，硅、鋁、鈣、鎂含量較高，含量分別為43.43%、14.31%、12.71%、7.64%，表明尾礦中脈石以石英和鈣鎂硅酸鹽礦物為主，有害成分P、S含量較少，分別為0.75%、0.02%。

1.2 試樣鐵鈦物相分析

為了確定試樣中鐵、鈦的主要賦存狀態(tài)，進(jìn)行了化學(xué)鐵、鈦物相分析，結(jié)果見表2、表3。

由表2 可知，試樣中赤褐鐵分布率為30.18%、磁性鐵分布率為14.66%，硅酸鐵含量較高，分布率為44.65%。

由表3 可知，試樣中含鈦礦物主要為鈦鐵礦，鈦鐵礦中鈦分布率為57.18%；其次為釩鈦磁鐵礦和金紅石，分布率分別為22.07%和13.83%；其他鈦分布率為6.92%。

1.3 試樣的礦物組成

試樣的X 射線衍射分析結(jié)果見圖1，主要含鐵、鈦礦物見表4。

由圖1 和表4 可知，金屬礦物主要為鈦鐵礦、磁鐵礦和黃鐵礦，含量分別為6.90%、1.98%和1.52%；非金屬礦物主要為長石、石英、輝石等。

2 主要礦物的解離特征

利用光學(xué)顯微鏡分別對鈦鐵礦、磁鐵礦的解離特征進(jìn)行研究。

（1）鈦鐵礦。鈦鐵礦是試樣中的主要金屬礦物，也是重要回收礦物。鈦鐵礦的連生體情況統(tǒng)計結(jié)果見表5。

由表5 可知，鈦鐵礦的單體解離度較低，為47.60%；主要與非金屬礦物連生。

鈦鐵礦與非金屬礦物結(jié)合類型統(tǒng)計結(jié)果見表6。

由表6可知，鈦鐵礦多以毗連型和包裹型形成連生體。鈦鐵礦多以自形或半自形粒狀產(chǎn)出，分布或穿插于脈石中，有些常被脈石沿其解理縫充填或浸蝕交代，呈梳狀或文象狀，少量鈦鐵礦呈片狀、格狀分布在磁鐵礦中。鈦鐵礦連生體的主要結(jié)合類型為毗連型（圖2（a）、圖2（b）），鈦鐵礦與脈石連生邊界線呈線性彎曲狀，毗連型連生體含量為68.36%；鈦鐵礦的包裹型（圖2（c））連生體主要為細(xì)粒鈦鐵礦分布在脈石中，鐵礦物在其中所占的比例一般較低，包裹型連生體含量為23.20%；鈦鐵礦的反包裹型（圖2（d））連生體為鈦鐵礦中包裹細(xì)粒脈石，反包裹型連生體含量為8.44%。由于包裹型連生體和反包裹型連生體中的鈦鐵礦與脈石通過磨礦難以完全解離，選別過程中既容易流失在尾礦中，造成鈦的損失，也容易夾雜在精礦中，影響鈦精礦品位。

（2）磁鐵礦。磁鐵礦是試樣中的次要金屬礦物，也是主要回收礦物，含量為1.98%。磁鐵礦的連生體情況統(tǒng)計結(jié)果見表7,與非金屬礦物結(jié)合類型統(tǒng)計結(jié)果見表8。

由表7 可知，磁鐵礦的單體解離度較低，為46.92%；主要與非金屬礦物連生。

由表8可知，磁鐵礦多以毗連型形成連生體。磁鐵礦多以自形、半自形粒狀產(chǎn)出，少量則以他形粒狀和不規(guī)則狀產(chǎn)出，呈浸染狀穿插分布于脈石中，或在脈石裂隙間發(fā)育，磁鐵礦在空間上分布較均勻，但粒度粗細(xì)不均勻。磁鐵礦毗連型連生體（圖3（a））含量為62.77%，與脈石連生邊界線呈線性彎曲狀；反包裹型（圖3（b））連生體為磁鐵礦中包裹微細(xì)粒脈石，或脈石穿插充填在磁鐵礦的裂隙、孔洞中，含量為15.66%；包裹型（圖3（c））連生體為磁鐵礦分布在脈石中，鐵礦物在連生體中所占的比例一般較低，包裹型連生體含量為21.57%。

3 主要礦物的浸染粒度

試樣中鈦鐵礦和磁鐵礦的粒度測定結(jié)果分別見表9、表10。

從表9 可知，鈦鐵礦+0.075 mm 粒級產(chǎn)率為71.58%，-0.037 mm 粒級產(chǎn)率為12.33%，可見鈦鐵礦的粒度以中粗粒為主，粒度分布不均勻。

從表10 可知，磁鐵礦+0.075 mm 粒級產(chǎn)率為45.98%，-0.037 mm 粒級產(chǎn)率為14.69%，可見磁鐵礦的粒度以中細(xì)粒為主，不利于單體解離且粒度分布不均勻。

4 結(jié)論

（1）陜西某尾礦庫堆存的釩鈦磁鐵礦尾礦中的鐵和鈦為主要回收元素，含量分別為10.40%、3.33%，硅、鋁、鈣、鎂含量分別為43.43%、14.31%、12.71%、7.64%，有害成分硫含量不高、磷含量較低。試樣中赤褐鐵分布率為30.18%、磁性鐵分布率為14.66%，鈦鐵礦中鈦分布率為57.18%、釩鈦磁鐵礦和金紅石中鈦分布率分別為22.07%和13.83%。金屬礦物主要為鈦鐵礦、磁鐵礦和黃鐵礦，含量分別為6.90%、1.98%和1.52%；非金屬礦物主要為長石、石英、輝石等。

（2）試樣中鈦鐵礦的單體解離度為47.60%，主要與非金屬礦物連生，連生關(guān)系多為毗連型和包裹型；鈦鐵礦多以自形或半自形粒狀產(chǎn)出，分布或穿插于脈石中。由于鈦鐵礦包裹型連生體和反包裹型連生體通過磨礦難以完全解離，選別過程中既容易流失在尾礦中，造成鈦的損失，也容易夾雜在精礦中，影響鈦精礦品位。磁鐵礦的單體解離度為46.92%，主要與非金屬礦物連生，連生關(guān)系多為毗連型；磁鐵礦多以自形、半自形粒狀產(chǎn)出，少量則以他形粒狀和不規(guī)則狀產(chǎn)出，呈浸染狀穿插分布于脈石中，或在脈石裂隙間發(fā)育，磁鐵礦在空間上分布較均勻，但粒度粗細(xì)不均勻。

（3）鈦鐵礦粒度分布不均勻，以中粗粒為主，+0.075 mm 粒級產(chǎn)率為71.58%，-0.037 mm 粒級產(chǎn)率為12.33%；磁鐵礦粒度分布不均勻，以中細(xì)粒為主，+0.075 mm 粒級產(chǎn)率為45.98%，-0.037 mm 粒級產(chǎn)率為14.69%，粒度偏細(xì)不利于實現(xiàn)單體解離。