攀西地区白马辉长岩型超低品位钒钛磁铁矿选铁试验研究

陈福林，杨晓军，蔡先炎，吴宁

（1.攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，四川 攀枝花 617000；2.四川省地质矿产勘查开发局成都综合岩矿测试中心，四川 成都 610081；3.稀有稀土战略资源评价与利用四川省重点实验室，四川 成都 610081）

钒钛磁铁矿是一种分布广泛的含铁、钒、钛矿物，在全球矿藏分布很广，该类型矿石主要生成于基性、超基性浸入矿床（岩浆型铁矿床），以富含钒、钛为特征[1-3]。据资料统计，世界上已探明的钒钛磁铁矿储量达400 亿t，主要集中在俄罗斯、南非、中国、美国、加拿大、挪威、芬兰、印度和瑞典等国[4-6]。各国钒钛磁铁矿资源由于矿石特性各异，其开发利用侧重面也不同，有些矿山主要利用铁资源，有些矿山侧重于利用钒资源，有些矿山侧重于利用钛资源[7-8]。总体而言，国外岩浆型钒钛磁铁矿矿床目前尚未得到大规模开发利用，综合利用钒钛磁铁矿资源，目前我国具世界领先地位[4]。

我国钒钛磁铁矿矿床分布广泛，储量丰富，在我国矿产资源开发利用及国民经济发展战略中具有极大的意义，属关系国计民生发展的重大战略资源。攀西地区钒钛磁铁矿在我国有特殊的重要地位，该区已探明大型、特大型矿床7 处，中型矿床6 处，已探明储量约100 亿t，远景储量达300亿t 以上，该类型矿石中钒资源量占世界第三位、我国第一位，钛资源量占全国90%，为世界第一[9-11]。白马矿为攀西地区四大钒钛磁铁矿床之一，至07 年年底累计探明资源量17.42 亿t，伴生TiO2资源1.08 亿t，伴生V2O5资源389.51 万t[12]。白马岩体上部为闪长岩，中部为辉长岩，下部为橄榄辉长岩、斜长橄榄岩和橄榄岩[1,12-14]。

1 试验部分

1.1 试验原料及性质

试样采自于白马矿田家村-青杠坪矿段地表，矿石类型为辉长岩型。试样的化学成分分析见表1，铁化学物相见表2，TiO2化学物相见表3。

表1 试样化学成分分析结果/%Table 1 Analysis results of chemical composition of the samples

表2 试样中铁的化学物相分析Table 2 Chemical phase anelysis of iron in the samples

表3 试样中TiO2 的化学物相分析Table 3 Chemical phase analysis of titanium clioxiche in the samples

矿石中主要金属矿物为磁铁矿、钛磁铁矿和钛铁矿，含少量磁黄铁矿、黄铁矿和赤铁矿，偶见黄铜矿和紫硫镍矿；主要非金属矿物斜长石、普通辉石，少量橄榄石和绿泥石。

1.2 试验方法

在白马辉长岩型低品位钒钛磁铁矿选铁试验中，主要进行了不同粒级不同磁场强度干式磁选抛尾试验、干式抛尾粗精矿一段磨矿弱磁-强磁联合选别试验、一段磁选粗精矿二段磨矿选铁等试验，考察了铁、钛在各选别作业的分布情况。

2 研究结果与讨论

2.1 磁场强度及矿石粒度对干式磁选抛尾效果的影响

试验流程见图1，试验中扫选与粗选磁场强度相同，试验结果见表4。

图1 干式磁选抛尾试验流程Fig. 1 Experimental f low of tail-throwing of dry magnetic separation

表4 干式磁选抛尾试验结果Table 4 Test results of tail-throwing of dry magnetic separation

从表4 中可以看出，同一粒级条件下，磁场强度越高，废石产率越低，废石中TFe和TiO2含量越低，废石中损失的TFe 和TiO2越低；同一磁场条件下，粒度越细，废石产率越大，废石中TFe 和TiO2含量越低，废石中TFe 和TiO2的损失有所增大，但增大幅度不多。经比较，选取矿石粒度为-5 mm、磁场强度为0.5 T进行该样品的干式磁选抛尾是合适的，该条件下可抛掉产率22.40%，含TFe 5.59%、TiO22.39%，铁、钛损失率分别为8.64%、11.80%的废石，粗精矿含TFe 17.06%、TiO25.16%，铁、钛回收率分别为91.36%、88.20%。为了进一步说明干式磁选抛尾效果，将所抛废石进行了铁和钛的化学物相分析，结果分别见表5、表6。

表5 废石中铁的化学物相分析结果Table 5 Results of chemical phase analysis of iron in the wasted ore

表6 废石中钛的化学物相分析结果/%Table 6 Results of chemical phase analysis of titanium in the wasted ore

物相分析研究表明，废石中铁主要以硅酸盐形式存在，钛铁矿、硫化物和赤褐铁矿相态中的铁分布次之，以磁性铁形式分布的铁含量较小，磁性铁的损失仅占原矿磁性铁的0.71%；废石中TiO2主要以钛铁矿和硅酸盐等两个相态存在，以钛磁铁矿和金红石形式存在的较少，废石中钛铁矿损失占原矿钛铁矿的15.39%。

2.2 干式磁选粗精矿一段磨矿磁选试验

一段磨矿磁选试验中以干式磁选（-5 mm粒级、0.5 T）粗精矿为研究对象，磨至不同粒度级别进行湿式弱磁-强磁联合试验，考察各产品中TFe 和TiO2走向。试验流程见图2，试验结果见表7。

图2 干抛粗精矿一段磨矿磁选试验流程Fig. 2 Test f low of the f irst stage grinding magnetic separation of coarse concentrate in dry magnetic separation

表7 干抛粗精矿一段磨矿磁选试验结果Table 7 Test results of one grinding magnetic separation of coarse concentrate in dry magnetic separation

表7 结果表明，入料磨至-0.5 mm 时试验效果较好，该细度条件下采用弱磁（0.16 T）-强磁（0.8 T）联合试验可获得产率38.66%（对原矿），含TFe 30.85%、TiO29.68%，铁回收率82.31%（对原矿）、钛回收率82.43%（对原矿）的粗精矿；一段磨矿磁选再次抛掉产率38.94%，含TFe 3.37%、TiO20.68%，TFe、TiO2损失率分别为9.05%、5.77%的尾矿。

2.3 一段磁选粗精矿二段磨矿磁选试验

试验流程见图3，试验结果见表8。

图3 一段磁选粗精矿二段磨矿磁选试验流程Fig. 3 The second stage grinding-magnetic separation test f low of coarse concentrate in f irst stage magnetic separation

表8 一段磁选粗精矿二段磨矿磁选试验结果Table 8 The second stage grinding-magnetic separation test results of coarse concentrate in the f irst stage magnetic separation

表8 结果表明，随着磨矿细度的增加铁精矿中TFe 含量逐渐增大，TiO2含量变化范围在1%左右；铁精矿中TFe 回收率随磨矿细度增大先降低后基本保持不变，铁精矿中TiO2分布率随磨矿细度的增大小幅度下降。

实验室中曾进行了精选铁精矿的二次精选试验及尾矿的扫选试验，其精选和扫选效果皆不理想，通过镜下观察发现铁精矿中非磁性矿物和弱磁性矿物单体颗粒很少；尾矿中强磁性矿物单体颗粒也很少，其强磁性矿物主要粘连在弱磁性矿物表面，少量的为贫连生体。铁精矿中主要矿物为钛磁铁矿和磁铁矿，钛磁铁矿为磁铁矿、钛铁矿、镁铝尖晶石等形成的固溶体[1-3]，因此，要进一步提高铁精矿中TFe含量和回收率存在一定的困难。虽然表面上看铁精矿中TFe 回收率偏低，但磁性铁矿物的回收率较高，如细度-0.074 mm 为80%的铁精矿中TFe 相对磁性铁回收率达98.70%。该细度条件下，铁精矿含V2O50.69%，铁精矿中V2O5回收率为78.26%。

3 结 论

（1）该矿石中铁以磁性铁形式仅占一半，1/4以上的以硅酸盐形式存在，其余以钛铁矿、硫化物和氧化铁形式存在，因此，要得到高TFe 回收率的铁精矿存在一定的困难。

（2）矿石中铁低于边界品位，采用细碎（-5 mm）干式磁选抛尾可抛弃22.40%的废石，一段磨矿（粗磨，-0.5 mm）磁选又可以丢弃约38.94%的尾矿，且废石和丢弃的尾矿中有价组分很低，大幅降低进入后续作业的矿量，提高了入选品位，大大降低作业成本。

（3）钒钛磁铁矿的固有特性决定了铁精矿中TFe 品位；表面上看铁精矿中TFe 回收率偏低，但磁性铁矿物的回收率较高，如磨矿细度-200 目占80%时铁精矿中磁性铁回收率达98.70%。同时高附加值的钒进入了铁精矿，其回收率达78.26%，可进一步综合利用。