红格钒铁精矿提质降杂新技术研究

池冬瑞，顾畔，严伟平，郭万中，班小淇，徐东

（1.东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819；2.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041；3.辽宁省国家新型原材料基地建设工程中心，辽宁 沈阳 110032）

红格地区是攀西钒钛磁铁矿储量规模最大的矿区，拥有我国目前最大的钒钛磁铁矿矿床。红格矿区现已成为我国可供工业开采和冶炼的主要铁矿资源基地[1-2]。目前攀西红格矿区已进入中深部开采成熟阶段，在中深部的钒钛资源开发利用过程中，岩石类型发生了重大变化，辉长岩、辉石岩的比例逐渐减少，而转向橄辉岩型矿石为主[3]。深部橄辉岩型钒钛磁铁矿资源矿物组成种类繁多，结构构造和矿物嵌布特征更为复杂，矿石含铁量低，且有用矿物的嵌布粒度粗细不均。因此，加强探索新技术工艺，进一步提高钒铁精矿品位、降低杂质含量，已成为钒钛资源充分利用的关键所在[4-6]，从而实现提质增效的目的，更有利于企业未来可持续发展。

通过大量试验研究，并参考相关研究成果[7-9]。采用不同的提质设备、选别工艺（单一提质降杂工艺、联合提质降杂工艺等）以及优化参数试验，针对红格钒钛磁铁矿选铁中间产品的钒铁精矿，进行了“细磨-深选”、“细磨-新型复合力场精选机精选”两种工艺方案的提质降杂试验研究。本文重点介绍两种工艺研究的结果，为同类型钒钛资源的提质降杂提供参考。

1 矿样性质

试验矿样取自红格南矿区钒钛磁铁矿选铁中间产品。矿样中主要有用矿物为钛磁铁矿，其次是钛铁矿；主要脉石矿物为橄榄石、辉石。试样的主要化学成分分析结果见表1，矿物组成见表2，粒度分析结果见表3，解离度分析结果见表4。

表1 试样主要化学成分/%Table1 Main chemical composition of samples

由表1 可知，混合矿选铁的钒铁精矿TFe 品位54.08%，TiO212.55%，V2O50.54%，SiO23.46%，Al2O32.02%，MgO 4.03%，S 0.13%。

表2 试样矿物组成/%Table 2 Mineral composition of samples

表3 试样粒度组成分析Table3 Size composition analysis of samples

表4 试样主要矿物解离度Table 4 Dissolution of main minerals of the samples

由表2、表3分析结果可见，试样在-0.038 mm 56.06%，该且试样中钛磁铁矿含量86.40%，粒状钛铁矿3.71%，硫化物（主要是磁黄铁矿）含量0.12%，其他脉石矿物橄榄石5.84%，辉石3.20%。从表4 解离度分析结果可见产品中磁铁矿解离度为91.30%，解离较好，其余未解离的部分主要呈现包裹体、固溶体（格子状、乳滴状、叶片状等）以及微量贫连生体形式存在，尤其是钛铁矿对磁铁矿的品位影响最大；脉石矿物辉石和橄榄石，整体解离度为68.60%，互相之间镶嵌。

2 钒铁精矿提质降杂工艺

2.1 细磨-深选工艺试验

2.1.1 细磨-深选条件试验

试样中磁铁矿整体解离较好，主要脉石矿物辉石和橄榄石的整体解离度为68.60%，大部分呈微细粒单体形式存在，其余部分多呈包裹体形式和磁铁矿和钛铁矿连生。对原料进一步细磨可不同程度的提高其TFe 品位，一方面有利于有用矿物及脉石矿物的单体解离度，另一方面可借助磨矿过程减轻原料的磁团聚现象，达到提质降杂的目的。试样经脱磁后，在磁场强度为71.64 kA/m条件下，进行湿式磁选磨矿细度试验，试验流程见图1，结果见图2。

图1 试样再磨-磁选流程Fig .1 Process of regrinding-magnetic separation

图2 试样再磨-磁选磨矿细度试验结果Fig .2 Test results of f ineness of regrinding-magnetic separation

由图2 可知，随着磨矿细度越细，磁选获得的铁精矿产率越来越低，含TFe 品位越来越高，TFe回收率也呈下降趋势。当磨矿细度达到-0.038 mm 87.67%时，原料通过再磨再磁选后铁精矿产品TFe品位达到56.11%，回收率91.14%。故在-0.038 mm 87.67%的条件下，对试样进行弱磁选磁场强度条件试验，试验结果见图3。

图3 再磨-磁选磁场强度条件试验结果Fig .3 Condition test results of regrinding-magnetic intensity separation

由图3 可知，随着磁选场强的变化，获得的铁精矿产品TFe品位变化并不大；当磨矿细度为-0.038 mm 87.67%，磁选场强大小在95.52 kA/m 时，铁精矿产品TFe 品位可达到56%。综合考虑品位及回收率指标，确定弱磁选场强大小为95.52 kA/m。

2.1.2 细磨-深选综合试验

在磨矿细度及磁场强度条件试验的基础上，选定较佳磨矿细度-0.038 mm 87.67%，磁选场强为95.52 kA/m，对试样进行细磨-深选综合试验。试验结果见表5。

表5 试样再磨-深选试验结果Table 5 Test results for regrinding and deep separation of specimens

再磨细度是决定铁精矿品质的关键因素，磁选的场强大小是决定磁选回收率的主要因素。试验最终确定：混合样铁精矿原料在磨矿细度-0.038 mm 87.67%的情况下；通过一次弱磁选（场强95.52 kA/m），可以获得铁精矿TFe 品位56.21%，回收率95.68%的良好指标。

2.2 细磨-新型复合力场精选机工艺

2.2.1 新型复合力场精选机探索试验

浮电磁精选机是中国地质科学院矿产综合利用研究所自主研发的一款提高铁精矿产品质量的设备。该设备主要适用于磁性铁精矿的提质降杂的高效分离设备。本次试验主要考察浮电磁精选机对铁精矿原料提质降杂的效果。对试样脱磁后再磨，在不同磨矿细度及药剂条件下，进行新型复合力场精选机精选试验，试验条件及流程见图4，试验结果见图5。

图4 再磨-新型复合力场精选机试验流程Fig .4 Test flow of regrinding-new compound force field conlentrator

图5 新型复合力场精选机条件对比试验结果Fig .5 Comparison of conditions of selection machine in new compound force f ield

由图5 可知，当磨矿细度为-0.038 mm 87.67%时，加少量十二胺捕收剂经新型复合力场精选机精选后效果会更好，可获得TFe 品位56.13%，TFe回收率97.29%的铁精矿。新型复合力场精选机指标优于单一磁选精选指标。

2.2.2 新型复合力场精选机磁场强度条件试验

在原料再磨细度-0.038 mm 87.67%，捕收剂十二胺用量35 g/t 的条件下进行精选机弱磁选磁场强度条件试验，结果见图6。

图6 新型复合力场精选机磁场强度条件试验结果Fig .6 Test results of magnetic field strength conditions of a new type of composite force f ield conlentrator

由图6 试验结果可知，随着磁场强度的加大，利用新型复合力场精选机获得的铁精矿产品产率越来越大，品位小幅度降低，综合各项指标情况考虑，最终确定新型复合力场精选机的磁场强度大小为31.84 kA/m。

2.2.3 新型复合力场精选机上升水流量条件试验

试在原料再磨细度-0.038 mm 87.67%，磁场强度大小为31.84 kA/m的条件下进行升水流量试验，试验结果见图7。

图7 新型复合力场精选机上升水流速试验结果Fig .7 Test results of rising water velocity on a new composite force f ield conlentrator

由图7 试验结果可知，上升水流量越大，铁精矿产品产率越来越低，品位越来越高，回收率逐渐下降。综合各项指标情况考虑，最终确定新型复合力场精选机的上升水大小为1.5 L/min。

2.2.3 细磨-新型复合力场精选机综合条件试验

在前期条件试验的基础上，选取磨矿细度-0.038 mm 87.67%的条件下，捕收剂十二胺用量35 g/t，新型复合力场精选机场强31.84 kA/m，上升水流量大小为1.5 L/min，进行综合条件试验。再磨-新型复合力场精选机试验流程见图4，试验结果见表6。

表6 再磨-新型复合力场精选机试验结果Table 6 Test results of regrinding-new compound force f ield selecter

从表6 结果得出，再磨-新型复合力场精选机精选可获得TFe 品位56.48% 的铁精矿产品，且指标优于细磨-一次弱磁磁选流程的指标，再TFe品位相当的情况下，TFe 回收率高1.65 个百分点。

3 结 论

（1）红格钒铁精矿产品中磁铁矿整体解离情况较好，主要脉石矿物橄榄石和辉石大部分呈微细粒单体形式存在，其余解离的部分主要呈现包裹体、固溶体形式与磁铁矿和钛铁矿连生。脉石矿物与微细粒磁铁矿等互相团聚或吸附在粗粒的铁矿物表面是影响铁矿物回收的主要原因。因此，对原料采取进一步细磨工艺可不同程度的提高其TFe 品位。

（2）针对红格地区TFe 品位54.08%、TiO2品位12.55%的钒铁精矿原料，开展了多种设备及工艺的试验研究，最终采用“细磨-深选”、“细磨-新型复合力场精选机精选”两种工艺方案为钒铁精矿合理的提质降杂流程。在磨矿细度-0.038 mm 87.67%情况下，细磨-深选工艺可获得钒铁精矿TFe 品位56.21%，回收率95.68%，TiO2品位11.84%的指标；细磨-新型复合力场精选机精选工艺可获得钒铁精矿品位56.48%，TFe 回收率97.33%，TiO2品位11.88%的指标。

（3）相比较而言，细磨-新型复合力场精选新技术工艺，进一步提高钒铁精矿品位、降低杂质含量，实现了提质增效的目的，更有利于企业未来可持续发展。为该地区钒铁精矿提质降杂提供参考依据。