陜西某釩礦石預(yù)富集工藝研究

陽(yáng)建國(guó) 韓康 李恒 陳勇

（中國(guó)有色金屬工業(yè)西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司）

釩是一種重要的戰(zhàn)略資源，含釩原材料被廣泛用于建筑、汽車、鐵路、醫(yī)療、國(guó)防軍工、航空航天、能源等領(lǐng)域［1］。隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)及釩液電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用的成熟，釩的需求量在不斷增長(zhǎng)，這部分增長(zhǎng)的釩其原料主要來(lái)源于黑色巖系釩礦［2-4］。黑色巖系釩礦一般V2O5含量在1%以內(nèi)，通過(guò)機(jī)械選礦方式提高原礦釩品位，能夠大大降低后續(xù)冶煉提釩成本和環(huán)保投入，因此，進(jìn)行選礦預(yù)富集研究意義重大［5］。

1 礦石性質(zhì)

試樣采自陜南某大型黑色巖系釩礦，具有一定的區(qū)域代表性。

1.1 礦石類型及特征

根據(jù)賦礦巖性等確定礦石主要有2種類型：一種為深灰色含碳硅質(zhì)板巖，一種為褐黃色-土黃色泥質(zhì)板巖。

深灰色含碳硅質(zhì)板巖硬度高，主要礦物為石英，其次有少量絹（釩）云母、有機(jī)碳等。石英呈他形粒狀均勻分布，絹（釩）云母含量少，呈線狀、星散狀沿礦石板理分布。因?yàn)槭⒑推渌V物的硬度差異較大，容易通過(guò)破碎將石英與云母類礦物解離［5］。

褐黃色-土黃色泥質(zhì)板巖礦物分布均勻，礦石硬度差異不大，主要礦物為石英、絹（釩）云母，其次有褐鐵礦等。絹（釩）云母與石英關(guān)系密切，粒度細(xì)小，在破碎、解離過(guò)程中，由于各向受力比較均勻，不能形成以石英為主硬度較大的集合體和以絹云母為主硬度較小的集合體，不能通過(guò)破碎將石英和云母類礦物充分解離。

1.2 試樣成分分析

試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，礦物組成見(jiàn)表2。

由表1可以看出，碳硅質(zhì)板巖和泥質(zhì)板巖釩礦石中主要成分為硅，碳硅質(zhì)板巖中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)95.82%，泥質(zhì)板巖中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)83.67%。

由表2 可以看出，2 種礦石中主要硅質(zhì)礦物為石英，碳硅質(zhì)板巖中石英含量92%，泥質(zhì)板巖中石英含量78%。

1.3 釩物相與價(jià)態(tài)分析

釩物相分析結(jié)果見(jiàn)表3，釩價(jià)態(tài)分析結(jié)果見(jiàn)表4。

從表3 可以看出，釩主要賦存在云母類礦物中，其次在氧化物及黏土礦物中。

從表4 可以看出，釩以三價(jià)為主，直接采用酸浸方式提釩，酸的消耗量較高，釩的回收率較低。

1.4 能譜分析

對(duì)有代表性樣品進(jìn)行的掃描電鏡觀察和能譜分析結(jié)果見(jiàn)表5。

從表5 可以看出，石英和黃鐵礦中不含釩，釩主要賦存在釩云母中。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 試樣的篩析

對(duì)2 種礦石樣（2～0 mm）分別進(jìn)行篩析，結(jié)果見(jiàn)表6。

從表6可以看出，釩在碳硅質(zhì)板巖細(xì)粒級(jí)有明顯的富集現(xiàn)象，基本呈現(xiàn)出粒度越細(xì)釩品位越高的狀況，-0.030 mm 粒級(jí)V2O5品位達(dá)2.45%、分布率高達(dá)77.36%；泥質(zhì)板巖僅-0.030 mm 粒級(jí)釩品位較高，其他粒級(jí)基本相當(dāng)。因此，碳硅質(zhì)板巖釩礦石通過(guò)破碎篩分方式富集釩礦物的效果較好，泥質(zhì)板巖也有富集效果，但富集效果略差。

2.2 多級(jí)篩分富集試驗(yàn)

根據(jù)生產(chǎn)中可以實(shí)現(xiàn)的破碎篩分工藝，進(jìn)行了礦石多級(jí)破碎篩分富集試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，結(jié)果見(jiàn)表7。

從表7 可以看出，破碎至30～0 mm 的碳硅質(zhì)板巖的-10 mm粒級(jí)產(chǎn)率41.48%，釩明顯得到富集，V2O5品位達(dá)1.08%，提高了1.03倍，金屬損失率僅15.09%；泥質(zhì)板巖的多級(jí)破碎篩分工藝難以拋廢，達(dá)不到預(yù)富集效果?？梢?jiàn)，多級(jí)破碎篩分工藝能提高碳硅質(zhì)板巖的品位，且金屬損失率較小，但該工藝不適用于泥質(zhì)板巖的預(yù)富集。

2.3 富集料對(duì)冶金提釩的影響試驗(yàn)

對(duì)碳硅質(zhì)板巖礦石及其預(yù)富集精礦進(jìn)行冶金提釩對(duì)比試驗(yàn)。在空白焙燒溫度880 ℃，焙燒時(shí)間5 h，熟料磨礦細(xì)度-200 目80%，H2SO4溶液濃度0.5%，液固質(zhì)量比2∶1，常溫浸出時(shí)間1 h 情況下，對(duì)比浸出試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8；在物料磨礦細(xì)度-200 目90%，H2SO4溶液質(zhì)量濃度20%，助浸劑質(zhì)量濃度2.5%，液固質(zhì)量比1.2∶1，浸出溫度80～90 ℃，浸出時(shí)間6 h 情況下，對(duì)比浸出試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

從表8、表9可以看出，原礦預(yù)富集與否對(duì)釩浸出率影響很小；焙燒可以大幅度提高釩浸出率。

3 結(jié)論

（1）陜南某大型黑色巖系釩礦有深灰色含碳硅質(zhì)板巖和泥質(zhì)板巖2種類型，深灰色含碳硅質(zhì)板巖硬度高，主要礦物石英呈他形粒狀均勻分布，絹（釩）云母等礦物呈線狀、星散狀沿礦石板理分布；泥質(zhì)板巖礦物硬度差異不大，主要礦物為石英、絹（釩）云母，絹（釩）云母與石英關(guān)系密切，粒度細(xì)小，在破碎過(guò)程中不能形成以石英為主硬度較大的集合體和以絹云母為主硬度較小的集合體，難以通過(guò)破碎將石英和云母類礦物充分解離。碳硅質(zhì)板巖SiO2含量95.82%，泥質(zhì)板巖SiO2含量83.67%；碳硅質(zhì)板巖中石英含量92%，泥質(zhì)板巖石英含量78%。釩主要賦存在云母類礦物中，其次在氧化物及黏土礦物中；釩以三價(jià)為主，直接采用酸浸方式提釩，酸的消耗量較高，釩的回收率較低。

（2）碳硅質(zhì)板巖可以通過(guò)破碎篩分方式進(jìn)行預(yù)富集，V2O5品位可以從0.53%提高到1.08%，且回收率高達(dá)84.91%；泥質(zhì)板巖的多級(jí)破碎篩分工藝難以拋廢，達(dá)不到預(yù)富集效果。

（3）原礦預(yù)富集與否對(duì)釩浸出率影響很??；焙燒可以大幅度提高釩浸出率。

（4）礦山企業(yè)可根據(jù)不同類型的礦石采取不同處理工藝，以降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。