印尼海濱砂礦與攀西釩鈦磁鐵礦選鐵差異性研究

王洪彬，劉志雄，祝勇濤，陳 碧，張 旺

（1.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計研究院,四川 攀枝花 617063；2.釩鈦資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 攀枝花 617000）

0 引言

釩鈦磁鐵礦是一種由鐵、釩、鈦和多種有價金屬元素共生組成的復(fù)合型礦產(chǎn)資源[1]，主要分為原生巖礦型和次生砂礦型兩種礦床類型。巖礦型釩鈦磁鐵礦主要分布于俄羅斯、南非和中國等；砂礦型釩鈦磁鐵礦主要為海濱砂礦，在印度尼西亞、馬來西亞、澳大利亞、新西蘭等近海國家分布廣泛[2]，海濱砂礦是指在海濱地帶由河流、海浪、潮汐及海流共同作用下，由砂質(zhì)沉積物中的重礦物碎屑富集而形成的礦床[3]。國內(nèi)釩鈦磁鐵礦主要分布在攀西的攀枝花、紅格、白馬、西昌太和四大礦區(qū)[4]，攀西釩鈦磁鐵礦利用普遍采用“先選鐵后選鈦”的原則流程[5]，并已逐步形成“兩段階磨階選”選鐵和“強(qiáng)磁-強(qiáng)磁-浮選”選鈦的成熟工藝流程[6]。除新西蘭北海岸的含釩鈦海濱砂礦通過重選獲得含釩鈦的鐵精礦后，采用回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原-電爐法得到小規(guī)模利用外，其他尚未得到利用[7]。

近年來我國釩、鈦、鐵等礦產(chǎn)進(jìn)口量居高不下[8]，伴隨著我國“一帶一路”國際合作的深入開展[9]，許多鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)越來越關(guān)注國外的鐵礦資源，特別是與我國鄰近的印度尼西亞海濱砂礦成為關(guān)注的重點(diǎn)。印尼海濱砂礦主要分布在爪哇島南部沿海，西蘇門答臘、南加里曼丹和南蘇拉威西，探明儲量約21 億t，但開發(fā)利用較少。筆者以TFe 品位接近的攀西某釩鈦磁鐵礦干拋尾礦作為對比樣，進(jìn)行印尼海濱砂礦和攀西釩鈦磁鐵礦的選鐵對比試驗(yàn)研究，從選鐵流程指標(biāo)、選鐵成本和精礦質(zhì)量上分析其差異性，以便為今后利用印尼海濱砂礦資源提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支持。

1 試樣性質(zhì)研究

1.1 試樣元素分析

試樣為印尼某海濱砂礦（以下簡稱“印尼礦”），屬細(xì)砂狀；對比樣為攀西某釩鈦磁鐵礦干拋尾礦（以下簡稱“攀西礦”），屬大塊狀，將其破碎至?3 mm，其化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Results of chemical multi-element analysis of samples %

從表1 可看出，印尼礦和攀西礦中有價元素均為鐵和鈦，其中印尼礦TFe 含量18.36%、TiO2含量3.18%，攀西礦TFe 含量15.48%、TiO2含量6.13%；印尼礦的V2O5含量0.186%，高出攀西礦約1/2；印尼礦的MgO 含量18.34%，為攀西礦的3 倍，而Al2O3含量3.80%，約為攀西礦的四分之一；印尼礦有害元素S 含量0.016%，較攀西礦低很多。

1.2 試樣粒度篩析

從表2 可看出，印尼礦細(xì)且較均勻，0.4 mm 以上粒級產(chǎn)率4.21%；攀西礦粗且不均勻，2 mm 以上粒級產(chǎn)率18.97%。印尼礦TFe 和TiO2品位都隨粒度變細(xì)呈逐漸提高的趨勢；攀西礦TFe 和TiO2品位都隨粒度變細(xì)呈逐漸提高然后下降的趨勢。印尼礦TFe 和TiO2金屬主要分布在0.125～0.25 mm 的中間粒級，其分布率分別為92.74%、91.64%；攀西礦TFe 和TiO2金屬主要分布在0.4～2 mm 的較粗與0.074 mm 以下的較細(xì)粒級，其分布率分別為66.20%、65.01%。

表2 試樣全粒級篩析結(jié)果Table 2 Results of full size sieve analysis

1.3 礦物組成賦存

試樣礦物組成及單體解離度測定結(jié)果如表3 所示。從表3 可看出，印尼礦中鈦磁鐵礦含量22.42%，較攀西礦的9.53%高12.89 個百分點(diǎn)；印尼礦中鈦鐵礦、硫化物、脈石含量都較攀西礦低，分別低4.24、1.53 和5.42 個百分點(diǎn)。印尼礦中鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、脈石的單體解離度分別為82.92%、60.89%、84.27%，較攀西礦分別高51.66、33.97、5.08 個百分點(diǎn)，表明攀西礦下步選鐵試驗(yàn)需要加大磨礦。

表3 主要礦物含量及單體解離度測定結(jié)果Table 3 Determination results of main mineral content and monomer dissociation degree

鏡鑒結(jié)果表明，印尼礦中鈦磁鐵礦以圓粒狀為主，嵌布粒度0.003～0.31 mm，大部分以單體呈現(xiàn)（見圖1（a）），部分呈圓粒狀稀疏嵌布于脈石中（見圖1（c））。攀西礦中鈦磁鐵礦以半自形晶與鈦鐵礦連生，嵌布粒度0.03～0.70 mm，單體很少（見圖1（b）），大部分的鈦磁鐵礦品質(zhì)不高，含雜質(zhì)較多，微細(xì)粒級的與鈦鐵礦一起嵌布在脈石中形成包裹體（見圖1（d））。

圖1 印尼礦、攀西礦中鈦磁鐵礦賦存狀態(tài)Fig.1 Occurrence of titanomagnetite in Indonesian and Panxi ores

2 試驗(yàn)方案

印尼礦粒度0.9 mm 以下，其鈦磁鐵礦嵌布粒度0.003～0.31 mm，大部分以單體呈現(xiàn)，部分以圓粒狀包裹于脈石中；攀西礦粒度3 mm 以下，其鈦磁鐵礦嵌布粒度0.03～0.70 mm，單體較少。因此，本著“能拋早拋、能收早收”的原則，擬在實(shí)驗(yàn)室對印尼礦和攀西礦分別采用“一段磨選”、“兩段階磨階選”原則流程進(jìn)行鈦磁鐵礦的高效回收[10]，其設(shè)備為XMQ350×160 mm 錐形球磨機(jī)、XCRS-?400×240 mm電磁濕法多用鼓形磁選機(jī)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 流程指標(biāo)差異

3.1.1 磨選試驗(yàn)

根據(jù)攀西釩鈦磁鐵礦選鐵經(jīng)驗(yàn)及條件試驗(yàn)確定兩種礦石的磨選試驗(yàn)參數(shù)：磨礦濃度75%，印尼礦磁場強(qiáng)度96 kA/m，攀西礦一段、二段磁場強(qiáng)度分別為240 kA/m 與96 kA/m。試驗(yàn)結(jié)果見表4～6。

表4 印尼礦磨選試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results of Indonesian mine grinding

從表4 可看出，隨著磨礦細(xì)度?0.074 mm 含量增加，精礦產(chǎn)率和回收率逐漸降低，精礦中TFe 和TiO2品位逐漸提高；當(dāng)磨礦細(xì)度?0.074 mm 含量80.60%時，可獲得產(chǎn)率13.84%、TFe 品位54.27%、TiO2品位10.64%、TFe 回收率40.84% 的精礦，此時尾礦TFe 品位12.76%；綜合考慮成本、精礦品位和回收率等，確定印尼礦磨礦細(xì)度為?0.074 mm 含量80.60%。

從表5 可看出，隨著磨礦細(xì)度?0.074 mm 含量增加，精礦產(chǎn)率和回收率逐漸降低，精礦中TFe 和TiO2品位逐漸提高；當(dāng)磨礦細(xì)度?0.074 mm 含量35.40%時，可獲得產(chǎn)率21.12%、TFe 品位36.39%、TiO2品位9.42%、TFe 回收率49.65%的精礦，此時尾礦TFe 品位9.88%；綜合考慮成本、精礦產(chǎn)率和回收率，確定攀西礦一段磨礦細(xì)度為?0.074 mm 含量35.40%。

表5 攀西礦一段磨選試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Test results of primary grinding in Panxi mine

從表6 可看出，隨著磨礦細(xì)度?0.074 mm 含量增加，精礦產(chǎn)率和回收率逐漸降低，精礦中TFe 和TiO2品位逐漸提高；當(dāng)磨礦細(xì)度?0.074 mm 含量90.00%時，可獲得產(chǎn)率54.08%、TFe 品位54.15%、TiO2品位10.35%、TFe 回收率80.47% 的精礦，此時尾礦TFe 品位15.47%；綜合考慮成本、精礦產(chǎn)率和回收率，確定攀西礦二段磨礦細(xì)度為?0.074 mm含量90.00%。

表6 攀西礦二段磨選試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Test results of secondary grinding in Panxi mine

3.1.2 差異性分析

將攀西礦較佳磨礦細(xì)度下的一段磨選和二段磨選指標(biāo)計算匯總，并與印尼礦進(jìn)行流程與指標(biāo)的比較，比較結(jié)果見表7。

表7 流程與指標(biāo)比較結(jié)果Table 7 Comparison of processes and indicators %

從表7 可看出，印尼礦采用一段磨選流程，在磨礦細(xì)度?0.074 mm 含量80.60% 時獲得TFe 品位54.27%的精礦，而攀西礦需要“破碎+兩段階磨階選”流程、在二段磨礦細(xì)度?0.074 mm 含量90.00%時獲得TFe 品位54.15% 的精礦，印尼海濱砂礦不破碎、少磨礦的特點(diǎn)體現(xiàn)明顯。在精礦TFe 品位基本相同的情況下，印尼礦尾礦TFe 品位12.59%，較攀西礦的10.49%高1.10 個百分點(diǎn)，分析認(rèn)為是呈圓粒狀稀疏嵌布于脈石中的少部分鐵礦物在選別時進(jìn)入尾礦導(dǎo)致；印尼礦尾礦TiO2品位1.98%，較攀西礦的5.59%低3.61 個百分點(diǎn)，從歷來的鈦精礦市場行情看無回收鈦鐵礦價值。

3.2 選鐵成本差異

根據(jù)印尼礦與攀西礦的選鐵流程指標(biāo)，結(jié)合兩礦尾礦處理實(shí)際情況及攀西礦選鐵工序成本價格，對印尼礦和攀西礦進(jìn)行了選鐵成本估算對比，結(jié)果見表8。

表8 選鐵成本估算結(jié)果Table 8 Estimated results of iron selection cost

從表8 可看出，因印尼礦較攀西礦不需要破碎、二段磨礦及尾礦處理單位成本低等原因，導(dǎo)致印尼礦單位原礦成本較攀西礦低5.63 元，同時因選比的差異加劇印尼礦單位精礦成本較攀西礦低80.63 元。因此，不考慮原料采運(yùn)成本的前提下，在原礦品位接近、精礦TFe 品位相當(dāng)?shù)那闆r下，印尼礦的選鐵成本低于攀西礦。

3.3 精礦質(zhì)量差異

為掌握鐵精礦中元素含量情況，對印尼鐵精礦和攀西鐵精礦進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表9。

表9 精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 9 Results of chemical multi-element analysis of concentrate %

從表9 可看出，印尼精礦和攀西精礦中有價元素鐵、鈦、釩的含量相當(dāng)；印尼精礦的造渣元素（CaO+MgO+Al2O3+SiO2）=12.71%，較攀西精礦的11.63%高1.08 個百分點(diǎn)；印尼精礦有害元素S 含量0.042% 較攀西精礦低0.218 個百分點(diǎn)，但Cl 含量較攀西精礦高0.012 個百分點(diǎn)，能降低冶煉脫硫成本，同時需特別關(guān)注Cl 元素對高爐的腐蝕。

4 結(jié)論

1）印尼海砂礦屬均勻細(xì)砂狀，粒度在0.9 mm以下，TFe 和TiO2品位都隨粒度變細(xì)呈逐漸提高的趨勢，鈦磁鐵礦大部分以單體呈現(xiàn)；攀西釩鈦磁鐵礦屬于大塊狀，實(shí)驗(yàn)室需破碎處理，TFe 和TiO2品位都隨粒度變細(xì)呈逐漸提高然后下降的趨勢，鈦磁鐵礦單體很少。

2）獲得TFe 品位相當(dāng)?shù)木V時，印尼海砂礦選鐵工藝流程較攀西釩鈦磁鐵礦簡單，僅需要一段磨選流程，印尼海砂礦選礦成本較攀西釩鈦磁鐵礦低約80 元/t，但其選鐵尾礦TFe 品位稍高于攀西礦，同時其尾礦中TiO2品位較低，從歷來的鈦精礦市場行情看無回收鈦鐵礦價值。

3）印尼鐵精礦S 含量0.042%，能降低冶煉脫硫成本，但Cl 含量0.012%，需特別關(guān)注其對高爐的腐蝕。