浅析钒钛磁铁矿矿区表外矿综合利用的实践

付冠文

(重庆钢铁集团矿业有限公司，重庆 400080)

太和铁矿为攀西地区四大钒钛磁铁矿床之一，已探明的工业储量2.35亿t，远景储量3.5亿t。原采矿设计能力为原矿70万t/a，设计服务年限为20年，目前已开采18年，境界内可供利用的矿石量已十分有限。

从目前宏观资源需求看，2005～2010年，国内铁矿石消费需求将呈上升趋势，国际国内市场对钛金属的需求旺盛，国际市场上钒产品价格坚挺，相应的矿石价格也已经开始涨升。国内铁矿石价格在2003年10月创新高后，价格一直维持在较高水平波动。攀西地区钒钛磁铁矿由于含较高价值的钛矿和钒矿，其钒钛磁铁精矿TFe品位≥55.5%价格约为300～350元/t，钛精矿TiO2品位≥47.0%的价格约为500～600元/t。因此，在目前技术经济条件下，充分回收矿产资源，具有较大的经济效益和社会效益。

矿石按工业划分，一般分为表内矿和表外矿。表内矿是满足工业品位要求的矿石，表外矿是指介于边界品位和工业品位之间，被列为工业上暂时不能利用的矿石。表外矿是在一定技术经济条件下定义的，是个动态指标。随着选矿工艺技术水平的提高和矿石价格的增长，特别是可供利用的资源条件的限制，对表外矿的综合回收利用进行实践和研究，其现实意义和紧迫性就显得尤为重要。

1 太和铁矿利用表外矿的现状

在太和铁矿这么多年的生产中，对表外矿的利用进行了一定的摸索，得出了一些结论。结合生产的技术条件和宏观条件下矿石价格因数，笔者认为，表外矿的利用主要存在以下问题：

1.1 表外矿的可选性较差，但有差异

表外矿和表内矿的区别，主要在于含铁品位的高低差距，相应的矿物成分也存在差异。表外矿的选别效果，就选铁而言，表外矿比表内矿差，这是由于矿石中铁金属含量有别；但也存在部分表外矿的选铁效果比有些难选表内矿还好的现象。同样，从选钛效果来看，整体上表外矿的含钛品位比表内矿低，造成表外矿的选钛效果比表内矿的差；但从选钛目的矿物钛铁矿的含量分析，部分表外矿中钛铁矿相对含量高，甚至比表内矿中的高品位矿石的钛铁矿相对含量还要高些，这就出现了部分表外矿的选钛效果甚至比表内矿要好。

上述表外矿的可选性分析结论，是基于其矿石的矿物组成、含量和选别试验结果分析得出的，也表明了表外矿的选矿特性的复杂性。

1.2 表外矿的矿石类型多样

表外矿和表内矿性质相近，仅以含铁品位的高低区分，因此表外矿也与表内矿矿石类型一致；而不同类型的矿石，其矿物组成不同，含量不同，矿石的选矿性质差异也较大，这也会造成表外矿利用时的不稳定性和复杂性。

1.3 表外矿中有用矿物综合回收利用的问题

太和铁矿在选矿厂选钛工程完成以前，一直单一回收铁，对钛、钴、硫等矿物无力进行回收，因此综合经济效益不高。在选矿完成改造后，尤其是选钛工艺流程完成技术改造后，对矿石进行综合回收，生产铁精矿、钛精矿、钴硫精矿。从生产实际看，低品位矿石对生产钛精矿、钴硫精矿相对有利。在近几年矿产品价格维持较高价位的情况下，可以适当增加选矿生产成本，增大选矿比，降低入选矿石品位。通过多回收矿产资源，多生产矿产品来增加生产总值，从而增加经济效益。但表外矿能否全部利用，能用的那部分有什么特性？这为表外矿的利用带来了较大难度，需要在实践中摸索和总结。

2 表外矿的利用条件和分布状况

2.1 利用条件

在目前的技术经济条件下，表外矿可以考虑进行利用，但表外矿并非能够全部利用，对其合理利用是有条件的。具体表现为：①表外矿必须分布在开采境界范围内，这样无需增加剥离、运输等费用，而只需相应增加选矿等后续生产费用。②表外矿有较好的选矿性能。③矿山的具体设备、设施条件允许，如选矿厂的能力有潜力、尾矿场有足够的容积等。④技术经济条件允许。

2.2 开采范围内表外矿资源数量

太和铁矿自1988年生产自立措施小方案投产以来，根据发展的客观条件，于2000年又在小方案的基础上作了扩帮延伸方案，2004年又作了原矿300万t/a规模的方案(中方案)。各方案圈定的矿量见表1。

小方案境界内圈定表内矿石1068.2万t，表外矿126.5万t。截至2004年，已开采至圈定境界的最底部1734 m标高水平，矿石基本采完,只残留北部暂不能开采的中高品位矿石。2005年已进行扩帮延伸方案的开采，开采高度降至1722 m标高水平，是过渡方案的开采。根据采场的发展条件，目前已开始进行中方案(300万t/a)的扩能改造建设。中方案圈定矿石量大，表外矿达 1649.5万t，如能合理利用好这部分表外矿，将产生巨大的效益。

2.3 表外矿的性质特点

太和铁矿属晚期岩浆分异型矿床，根据矿石含铁品位划分成表内、表外矿两个工业类型，本质上表内、表外矿性质相似，只是有用矿物成分含量的差异。对比表内矿，对表外矿进行分类：按脉石矿物和副矿物含量分为长石型、辉石型、磷灰石型、硫化物型、橄榄石型等五种类型；按构造特征分为稀疏侵染状和条带状类型。在实际生产中，以脉石矿物含量的多少来划分其类型。在目前开采的矿区境界中，以长石型、辉石型、硫化物型三种为主。对出露的表外矿取样进行含量和物相分析，同时也对表内矿中的低品位矿石进行取样，两者进行对比，矿样分析结果见表2。

表2 矿体样分析结果表/%

从表2中可以看出，表内矿品级矿石和表外矿品级矿石矿物组成基本一致，矿物含量相似，只是以TFe的含量来划分区别。因此，表外矿和表内矿性质相似，可以考虑进行利用。对表外矿的物相分析表明，其有用成分含量，除铁的含量较低外，另一重要用有用成分TiO2的含量也较高，部分表外矿的TiO2含量甚至超过表内矿，这更表明了需对表外矿进行综合回收利用的必要。因此，根据表外矿的性质特点，可以对其进行回收利用。

2.4 表外矿的选别性能

表外矿能否利用，其中一个重要的因素是其矿石的选别性能如何，这是表外矿能否合理利用的重要条件。在选矿流程和选矿工艺一定的条件下，矿石的选别性能如何，直接决定选矿生产指标，如选矿比、精矿品位、金属回收率等。这些指标决定了选矿生产成本，相应也就决定了其经济效益。因此，对表外矿的利用，要考虑在技术上是否可行，经济上是否合理。根据试验和生产的实际经验，在处于表外矿和表内矿之间范围内的矿石，其性质相近，选矿效果相差不大。品位过低的表外矿，选矿效果则会变得很差。因此，攻关组根据目前采场出露的表外矿分布情况，对表外矿中品位略低一些的矿石进行了取样、化验分析，并按生产中配矿条件和配矿安排，进行了综合配矿后的选别试验，其指标见表3、表4。

表3 试验配矿样数据表

表4 配矿样选矿试验结果/%

在选别试验中，不同的含铁品位代表了不同矿体中的矿石。利用的表外矿TFe 17.42%，基本为矿区的表外矿的平均品位略高，具有较高的代表性。试验中，T1样全部为表内矿，其余三个样都配比了一定的表外矿。试验表明，在同样的矿石中，同样条件下加入一定的表外矿，经选别后精矿品位略低一些，产率、回收率相差不大。在不同的矿石中加入一定的表外矿，则差别较大，与表内矿的矿石性质、选别特性密切相关。但总体上看，加入一定的表外矿后，可以选别出合格的精矿产品，金属回收率也比较高。

综合表外矿的成分含量和选别试验数据分析，此次试验利用的表外矿具有较好的选矿性能，在实际生产中应予以充分利用。

2.5 矿山生产条件

太和铁矿完成选矿厂技改扩能工程后，形成年处理原矿300万t的能力，尾矿场也有足够的库容，这些具体设备、设施条件允许对表外矿进行回收利用,不会增加新的设备、设施投入。

2.6 技术经济条件允许

选矿技术的发展，尤其是选钛生产中采用强磁-浮选选钛工艺流程，充分回收了价值较高的钛矿，因此也增加了低品位矿石的价值。在目前矿石价格一直维持在较高水平波动的情况下，生产矿产品的利润空间较大，相应矿产品价值增大。在这样的技术经济条件下，可以考虑低品位矿石，尤其是表外矿的综合回收利用。

3 表外矿利用实践

对表外矿的利用，按以下方法进行：

①提高矿产资源综合利用水平，延长矿山服务年限。②增加矿石总量，提高矿山企业经济效益。

按照表外矿利用计划方案，品位在18%以上的表外矿石考虑全部利用，只对少数极难选别的这个区间的表外矿不利用。品位在18%以下的表外矿石，先了解矿石特性，考虑暂不生产利用，少数选钛效果特别好的表外矿可以少量利用。

2005年计划入选原矿165万t，实际入选原矿155万t。上半年，选矿技改扩能前，平均入选矿石品位较高，表外矿利用量不大；下半年产能扩大，入选矿石品位降低，对表外矿利用量增加了。

对表外矿利用的实施过程：2005年1月开始实施，于1月份完成矿样的取制，并开始对表外矿进行了生产实际利用。8月份完成选别试验。1～6月进行18%以上表外矿利用的生产实施和工业试验，得出基本结论。7～10月进行15%～18%之间表外矿利用的工业试验。由于选矿技改和采场作业空间的限制，于10月底完成该项目。选矿技改后产量扩大，逐步加大了对表外矿利用力度。

通过对表外矿的原矿性质、选别试验进行调查摸索，结合生产中利用表外矿的实际情况，对采场的表外矿特性有了基本的、较为准确的结论。表外矿类型为长石型的，基本是较好选矿，尤其选铁效果好；表外矿类型为辉石型的，选矿效果较差一些的矿。从采场空间分布上看，北部的选钛、选铁效果都比南部好，尤其选钛效果好；东部比西部的选矿效果好。表外矿品位低于18%，则选矿效果就变差，选比增大，选钛产量也降低。只在采场中北部有一小区域，表外矿品位低但选矿效果好。在目前技术经济条件下，对品位在18%以上的表外矿，要考虑充分利用，低于18%的矿石暂考虑不利用，需进一步摸索工作。

从表外矿选别指标分析，由于其选比偏大，用其生产铁精矿后增加的成本较多，因此单独入选是不适合的，需配矿利用多少，是有一定的经济条件的。

4 效益分析

4.1 经济效益分析

太和铁矿近几年对表外矿的利用进行了实践摸索，其经济效益非常显著，以其中某一年的利用情况说明。

某年总回收表外矿为8.58万t，平均品位18.54%。尾矿品位按14.96%计算(实际尾矿品位要低于此数值)，选别作业后品位下降3.58%，按铁精矿品位55.50%，则1t表外矿可生产出合格铁精矿0.088t。总共利用表外矿生产出合格铁精矿7035.6t，其产值为 7550.4 ╳ 270 =2038608.0 (元)

表外矿分布在开采境界范围内，不需增加剥离、运输等费用，只需增加选矿等后续生产费用。则选矿的直接生产费用比较低，目前约为30.2元/t铁精矿,同时表外矿也伴生有钛矿，选铁的同时，其尾矿中的钛矿可回收为钛精矿。按目前尾矿中TiO2回收率31%计算，表外矿中TiO2品位按9.75%，可生产钛精矿(85800-7035.6)×9.75%×31%/47.0%=5056.2t，产值5056.2×500 =2528100.0 (元)

利用表外矿选铁、选钛后，增加的产值为2038608.0+2528100.0=4566708.0(元)

按目前选矿处理原矿的直接成本30.2元/t计算，入选8.58万t表外矿增加费用为：

8.58×30.2=2591160.0(万元)。每吨钛精矿生产费用195.3元计算，增加费用5056.2×195.3=987475.8(元)，总增加费用2591160.0+987475.8=3578635.8(元)，利润4566708.0-3578635.8=988072.2(元)。

以上只是对某年利用的表外矿增加的产值进行的计算。在太和铁矿实施的中方案中，圈定的开采境界内表外矿量为1649.5万t，约占整个矿石储量的20.52%，如能对这部分表外矿加以合理地利用，将会有巨大的经济价值。

4.2 社会效益分析

(1)对表外矿的合理回收利用，可以减轻堆放表外矿的土地压力，有利于排土场的稳定。

(2)对表外矿的合理回收利用，降低了剥采比，提高了开采的经济效益。

(3)增加矿石总量，延长了矿山服务年限，减轻了社会压力。

(4)少堆放表外矿，可以减少对环境的污染。

(5)金属钛、钒属国家珍贵资源，即使表外矿中有用成分少，没有太大的经济效益，作为国有企业也应尽可能回收利用。

(6)攀西地区同类型的钒钛磁铁矿石储量丰富。我们对钒钛磁铁矿表外矿的综合回收利用取得了一定的基础资料和经验后，将提高矿产资源综合利用水平。从而可进行最低可采工业指标的研究、修订，这样可以使同类矿山既考虑了动态收益率，又使国家可以更多地回收矿产资源。

5 存在的问题

表外矿的利用涉及矿山的资源综合利用的研究、评价和矿床经济评价的诸多内容。本次表外矿利用实践技术攻关，仅对开采区出露的表外矿进行了矿样的化验分析、部分矿石的物相分析、部分矿石的选别试验，以及较大量的生产实践(相当于工业试验)。缺乏15%～17%之间低品位表外矿的物相分析资料，表外矿的选别试验少，对利用表外矿缺乏详细的经济评价，得出的结论是比较粗略的、片面的，对生产有一定的现实指导意义。在今后长期的采矿活动中，需不断开展基础工作，建立各种分析模型。这样才能全面评价表外矿的特性和利用价值，更充分合理地利用表外矿，充分回收矿产资源。