某深部钒钛磁铁矿选铁工艺流程探讨*

何 剑 杨晓军 毛素荣

(四川省地矿局成都综合岩矿测试中心)

某深部钒钛磁铁矿选铁工艺流程探讨*

何 剑 杨晓军 毛素荣

(四川省地矿局成都综合岩矿测试中心)

某深部低品位钒钛磁铁矿铁品位21.98%，TiO2品位为5.10%，铁主要以钛磁铁矿的形式存在，占总铁的65.92%，脉石矿物主要以橄榄石、普通辉石、中-拉长石、角闪石为主。为合理开发利用该钛、铁资源，提出了阶段磨矿—弱磁选、干式粗粒抛尾—磨矿—磁选和湿式抛尾—磨矿—弱磁选3种工艺方案进行选矿试验。结果表明，湿式抛尾—磨矿—弱磁选选铁工艺流程最终可获得产率23.87%、TFe品位56.43%、回收率62.81%的铁精矿，含TiO27.85%，指标良好。不但提高了后续磨选作业的入选品位，而且大大降低了磨矿成本，经济适用性较好，为后续选钛提供了条件。

钒钛磁铁矿 磁选 抛尾

某深部钒钛磁铁矿矿区赋矿岩体岩石类型自上而下是由辉长岩、含橄辉长岩、橄榄辉长岩组合的基性—超基性岩体，具明显的相带特征。组成各个岩相带的岩石自上而下岩性逐渐过渡，因而表现出明显的韵律式变化，即自上而下岩石基性程度和含矿性逐渐增加。该深部钒钛磁铁矿主要金属矿物为钛磁铁矿和钛铁矿，其他含铁矿物还有黄铁矿、磁黄铁矿以及脉石矿物中的辉石、橄榄石、中—拉长石等。

对该深部钒钛磁铁矿矿石分别采用阶磨阶选、干式粗粒抛尾—磁选和湿式抛尾—弱磁选3种工艺方案进行选铁试验，并根据试验结果确定最优的选铁工艺流程，选钛流程另作论述。

1 矿石性质

1.1 矿石组成

矿石化学多元素分析结果见表1，铁、钛物相分析结果分别见表2、表3。

表1 矿石化学多元素分析结果 %

表1、表2和表3表明，该钒钛磁铁矿铁品位为21.98%，钛品位为5.10%，铁、钛是主要有价元素；65.92%的铁和53.22%的TiO2都以钛磁铁矿的形式存在，因此钛磁铁矿是试验要回收的主要目的矿物。

表2 铁物相分析结果 %

表3 原矿钛物相分析结果 %

1.2 嵌布特征

钛磁铁矿是重要的含铁矿物，也是钛、钒、铬、锰、镓、钴等元素的主要载体矿物。矿石中钛磁铁矿由固溶体分解形成，固溶体中含量较多的溶剂组分所形成的矿物为主矿物(主晶)，即磁铁矿；含量较少的溶质组分形成的矿物为客晶矿物(客晶)，即钛铁晶石、钛铁矿、镁铝尖晶石。钛磁铁矿是由主晶磁铁矿和客晶钛铁晶石、钛铁矿和镁铝尖晶石组成的复合矿物，呈他形晶粒状以单体和集合体形式与粒状钛铁矿密切共生，充填于早期结晶的脉石矿物间隙中，粒度较粗，接触界线平坦易于解离，是钛铁精矿的主要回收对象。钛磁铁矿呈自形—半自形晶粒状包含于脉石矿物中，粒度细含量少，与脉石不易解离。

钛铁矿(FeO·TiO2)是钛磁铁矿固溶体分离的客晶矿物，呈板状、片晶状，以显微片晶为主。显微片晶沿磁铁矿{100}和{111}晶面呈两组或三组均匀规律分布，构成格子状、网格状、平行四边或三角形架状连晶。板状片晶较宽者可大于0.05 mm，比较少见。在钛铁矿片晶中常包有尘点状或三角状的尖晶石垂直于片晶边缘排列，片晶宽度一般为0.01～0.02 mm。钛铁矿片晶的大小与矿石类型有关，稀疏浸染状矿石以片晶状为主，中等浸染状矿石以显微片晶、蠕虫状为主。

脉石矿物以橄榄石、普通辉石、中-拉长石、角闪石为主，还有少量至微量的方解石、石英、云母、磷灰石等，结晶程度好，多为半自形—自形晶，少数为他形晶，呈单体或集合体形式出现，粒度较大，一般为1～5 mm。

2 试验结果与讨论

根据矿石性质，分别采用阶段磨矿—弱磁选、干式粗粒抛尾—磨矿—1粗1精1扫弱磁选和湿式抛尾—磨矿—弱磁选3种工艺方案进行选铁试验，以确定最优的选铁工艺流程。

2.1 阶段磨矿—弱磁选试验

阶段磨矿—弱磁选试验控制磨矿浓度62.50%，流程见图1，结果见表4。

图1 阶段磨矿—弱磁选试验流程

表4 阶段磨矿—弱磁选试验结果 %

产品产率品位TFeTiO2回收率TFeTiO2铁精矿23.4356.168.6762.3540.35中矿11.0417.595.489.2112.02尾矿65.539.163.6628.4447.63

从表4可以看出，阶段磨矿—弱磁选试验可以得到产率23.43%、TFe品位56.16%、回收率62.35%的铁精矿，指标较好；中矿、尾矿合并的选钛给矿产率76.57%、TiO2品位3.92%、TiO2回收率59.65%。

2.2 干式粗粒抛尾—磁选试验

原矿破碎至-5 mm进行干式粗粒抛尾—磨矿—磁选选铁试验。试验流程见图2，结果见表5。

图2 干式粗粒抛尾—磨矿—磁选试验流程

表5 干式粗粒抛尾—磨矿—磁选试验结果 %

产品产率品位TFeTiO2回收率TFeTiO2铁精矿23.3656.846.9960.7831.89磁选中矿1.7520.756.041.662.06尾矿52.4210.765.1325.8252.53废石22.4711.423.0811.7513.52

表5表明，原矿经干式粗粒抛尾—磨矿—磁选流程处理，可抛除产率22.47%、铁品位11.42%的废石，铁损失率13.52%，可获得产率23.36%、铁品位56.84%、回收率60.78%的铁精矿，中矿、尾矿合并的选钛给矿产率54.17%、TiO2品位5.16%、TiO2回收率54.59%。

2.3 湿式抛尾—磨矿—弱磁选试验

湿式抛尾—磨矿—弱磁选选铁工艺流程见图3，结果见表6。

图3 湿式抛尾—磨矿—弱磁选选铁工艺流程

表6 湿式抛尾—磨矿—弱磁选工艺试验结果 %

产品产率品位TFeTiO2回收率TFeTiO2铁精矿23.8756.437.8562.8137.76中矿29.3313.605.6818.6033.57湿抛尾矿46.808.523.0418.5928.67

从表6可以看出，湿式抛尾产率46.80%，抛尾效果较好。湿抛尾矿和中矿合并作为后续选钛给矿，其中的TiO2占总TiO2的62.24%，对后续选钛有利，且选铁工艺流程简单，指标较优。

3 选铁工艺比较

为确定适合该低品位钒钛磁铁矿的选铁工艺流程，对3种选铁工艺流程的铁精矿指标进行对比，结果见表7。

表7 3种选铁工艺铁精矿指标对比

由表7可知，阶段磨矿—弱磁选、干式粗粒抛尾—磨矿—弱磁选和湿式抛尾—磨矿—弱磁选3种选铁工艺流程最终铁精矿品位均达到56.0%以上，回收率分别为63.35%、60.78%、62.81%，且采用干式粗粒抛尾—磨矿—弱磁选和湿式抛尾—磨矿—弱磁选工艺破碎、磨矿能耗较阶段磨矿—弱磁选要少，在选别指标相近的条件下，具有一定的优势。其中湿式抛尾工艺采用复合磁场预分选抛尾技术，在原矿粒度为-2 mm时可抛掉46.80%的粗粒尾矿，精矿TFe品位可富集到32.82%。不但提高了后续磨选作业的入选品位，而且大大减少了磨矿入磨量，显著降低选矿成本。

因此从选矿指标和经济性考虑，选择湿式抛尾—磨矿—弱磁选流程作为该低品位钒钛磁铁矿的选铁工艺，最终铁精矿主要化学成分分析结果见表8。

表8 最终铁精矿产品主要化学成分分析结果 %

4 结 论

(1)某深部低品位钒钛磁铁矿TFe品位21.98%，TiO2品位5.10%。铁主要以磁性铁的形式存在，占总铁的65.92%。原矿中钛铁矿的含量为1.79%，占全钛的34.89%；有用矿物主要为钛磁铁矿和钛铁矿，脉石矿物以橄榄石、普通辉石、中-拉长石、角闪石为主，还有少量到微量的方解石、石英、云母、磷灰石等。

(2)湿式抛尾—磨矿—弱磁选选铁流程处理该钒钛磁铁矿，能兼顾经济性和选矿指标，最终可获得产率23.87%、TFe品位56.43%、回收率62.81%的铁精矿，有利于后续选钛。相比阶段磨矿—弱磁选，能实现提前抛尾，提高后续作业入选铁品位，显著降低磨矿成本；相比干式粗粒抛尾—磨矿—弱磁选，铁精矿回收率高2.09个百分点，指标更优。

*国土资源部公益性行业科研专项经费研究项目(编号：201411056—02)。

2016-10-25)

何 剑 (1979—)，男，工程师，610081 四川省成都市人民北路一段25号。