陕西某低品位钒钛磁铁矿资源综合利用新工艺研究

安登气

(1.中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙 410083;2.长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙 410012)

钒钛磁铁矿的开发利用，其主要目的是将矿石中的有价矿物，按其不同性质分选成各类产品，近代选矿技术的发展，为分选富集钒钛磁铁矿提供了技术保证，磁力分选技术能大规模地从矿石中分选出含钒的钛磁铁矿产品(铁精矿)，重力选矿的发展与应用，能有效地分选出钛铁矿产品(钛精矿)［1］。陕西某钒钛磁铁矿资源，TFe品位为15.85%，TiO2品位2.94%、V2O5品位0.14%，属于富磷含硫酸性低品位钒钛磁铁矿矿石。可回收目的矿物主要是钛磁铁矿和钛铁矿，金属矿物主要是钛磁铁矿和钛铁矿，次为假象赤铁矿和褐铁矿;脉石矿物以斜长石和角闪石居多，次为辉石、黑云母、绢云母、绿泥石、磷灰石和榍石等［2］。目的矿物与脉石矿物嵌布关系比较复杂，属难利用低品位钒钛资源，通过对该矿采用新型ZCLA选矿机［3］进行粗粒湿式抛尾，再采用弱磁选回收钒钛磁铁矿，强磁选－重选工艺回收钛铁矿，最终实现该矿铁钛钒资源的综合利用，钒钛磁铁矿产率13.37%，品位可达到60.18%～65.27%，磁性铁回收率达到98%以上，钛铁矿产率1.94%，钛铁矿回收率 84.09%以上，铁精矿含 V2O5富集到0.89%～0.93%，改变了现场只能实现铁资源回收的现状，开创了钒钛资源选矿的新工艺。

1 原矿性质

1.1 矿石化学成分

试验样多元素分析结果列于表1，铁、钛的化学物相分析结果分别列于表2、表3。

表1 矿石的化学成分(质量分数) %

表2 矿石中铁的化学物相分析结果 %

表3 矿石中钛的化学物相分析结果 %

从表1、表2和表3可知，矿石中可供选矿回收的组分主要是铁和钛，二者品位分别为15.85%和2.94%;V2O5的含量为0.14%，可作为综合利用的对象。需要选矿排除的造岩组分主要是 SiO2和Al2O3，二者合计含量达45.77%。有害杂质砷和硫的含量都很低，对选矿产品的质量影响甚微，但磷的含量较高，需要关注其走向。矿石中铁主要以两种形式产出:一是赋存在钛磁铁矿中的铁，分布率占44.86%;二是以高价氧化铁的形式赋存在赤(褐)铁矿中，分布率为22.02%。矿石中钛的赋存状态亦主要分为两种:一是呈钛铁矿产出，分布率为57.82%;二是以类质同像形式分布于钛磁铁矿中的 TiO2占16.33%。

1.2 矿物组成及含量

矿石具稀疏－星散浸染状构造。经镜下鉴定、X射线衍射分析和扫描电镜分析综合研究查明，矿石中金属矿物主要是钛磁铁矿和钛铁矿，次为假象赤铁矿和褐铁矿;脉石矿物以斜长石和角闪石居多，次为辉石、黑云母、绢云母、绿泥石、磷灰石和榍石等。矿石中主要矿物的重量含量列于表4。

表4 矿石中主要矿物的含量 %

2 试验方案的确定

根据矿石性质，该矿属于低品位难选钒钛资源，若仅采用传统的选矿工艺和设备进行综合回收利用，经济效益不明显，甚至可能处于亏损的边缘。为此，要实现该矿的铁、钛的综合回收利用，必须在设备选择和选别工艺方面有所创新，ZCLA选矿机非常适合钒钛磁铁矿资源综合回收铁钛，可以实现钒钛磁铁矿资源6～0 mm或3～0 mm的湿式粗粒抛尾，大量节省磨矿成本及运行成本［3］，从而为低品位难选钒钛矿石回收、实现经济价值提供了途径。同时，高压辊磨技术的成熟和有效推广，使破碎粒度达到－3 mm成为可能，现许多矿山已经成功应用［4，5］。

3 试验结果及讨论

3.1 ZCLA选矿机粗粒抛尾研究

ZCLA选矿机是一种永磁磁系的内筒式选矿设备，主要工艺参数为坡度、转数、磁介质和尾矿清洗水量等，试验样品经过工艺参数的研究后，选择最优的工艺参数条件进行了6～0 mm和3～0 mm抛尾试验，最终推荐采用3～0 mm进行湿式粗粒抛尾试验，试验结果列于表5。

表5 ZCLA湿式粗粒抛尾试验结果 %

表5的结果表明，采用ZCLA选矿机对试验样进行粗粒抛尾，可以抛出产率21.29%的尾矿，TFe回收率达到90.79%，TiO2回收率达到94.54%。

3.2 选铁试验结果

经ZCLA抛尾后，试验样铁钛品位得到富集，抛弃了产率21.29%的尾矿。粗粒抛尾精矿需要经过磨矿、弱磁选粗选、弱磁精选最终获得铁精矿产品。不同的磨矿细度条件下可以获得不同品位的铁精矿，试验结果列于表6。

表6 不同磨矿细度磁选试验结果 %

从表6的试验结果看，磨矿粒度越细，获得的铁精矿品位越高，而铁精矿含钛越低，与攀西地区的钒钛资源相比，铁精矿含铁更高，铁精矿中钒钛磁铁矿的晶胞含有的钛铁矿和钛铁尖晶石远低于攀西地区，更有利于普通高炉冶炼［1］。

3.3 综合利用不同工艺对比研究

根据工艺矿物学研究，若要获得45%以上品位的钛精矿产品，磨矿细度需要达到－74 μm占80%～90%，故兼顾铁精矿品位和铁精矿的回收，选择－74 μm占85%作为综合回收流程的磨矿细度。对比流程中，新工艺:采用ZCLA选矿机进行3～0 mm粗粒抛尾，抛尾精矿经磨矿－弱磁选获得铁精矿，选铁尾矿经ZH强磁选－摇床重选获得铁精矿产品;对比工艺:3～0 mm试验样入磨机磨矿－弱磁选获得铁精矿，选铁尾矿同样采用ZH强磁选－摇床重选获得铁精矿产品。两种流程相同工艺时选择同样的工艺参数和条件，试验结果分别如图1、图2所示。

图1 －3 mm ZCLA抛尾－磨矿－弱磁选铁－强磁抛尾－摇床选钛试验数质量流程图

对比图1和图2结果，两种工艺获得的铁精矿和钛精矿指标非常接近，铁精矿产率分别为13.37%和13.34%，全铁品位为61%左右，钛精矿产率分别为1.94%和1.96%，二氧化钛品位分别为45.70%和45.53%，因此，采用ZCLA选矿机进行3～0 mm粗粒抛尾，抛尾效果非常好，适合于该钒钛磁铁矿资源综合回收工艺，较传统工艺设备及流程，减少磨矿量21.29%，且铁、钛资源在ZCLA粗粒抛尾中损失非常小。

4 结论

陕西某钒钛磁铁矿资源，采用ZCLA粗粒抛尾，抛尾精矿磨矿－弱磁选获得铁精矿，选铁尾矿经ZH强磁选－摇床工艺获得合格的钛精矿产品，铁精矿产率13.37%，品位可达到60.18%～65.27%，磁性铁回收率达到98%以上，钛铁矿产率1.94%，钛铁矿回收率 84.09%以上，铁精矿含 V2O5富集到0.89%～0.93%，开创了一种钒钛铁资源综合回收的新工艺。

图2 磨矿－弱磁选铁－强磁抛尾－摇床选钛试验数质量流程图

［1］ 朱俊士.中国钒钛磁铁矿选矿［M］.北京:冶金工业出版社，1995.

［2］ 刘兴华.元素赋存状态查定及其选矿意义——以毕机沟钛磁铁矿石为例［J］.中国钼业，1996，20(6):12－14.

［3］ 安登气，曾维龙.新型ZCLA永磁高梯度磁选机及选别攀枝花钛铁矿的研究［J］.矿冶工程，2010，30:151－154.

［4］ 张光宇.矿山行业用高压辊磨机的技术及其发展［J］.金属矿山，2011，(增刊1):82－86.

［5］ 赵昱东.高压辊磨机在国内外金属矿山的应用现状和发展前景［J］.矿山机械，2011，39(9):65－68.