陕西某超贫钒钛磁铁矿石选铁试验研究*

邓 冰 张 渊 杨永涛 王 婧

(1.中国地质科学院矿产综合利用研究所；2.国土资源部钒钛磁铁矿综合利用重点实验室；3.中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心)

陕西某超贫钒钛磁铁矿石选铁试验研究*

邓 冰1，2，3张 渊1，2，3杨永涛1，2，3王 婧1，2，3

(1.中国地质科学院矿产综合利用研究所；2.国土资源部钒钛磁铁矿综合利用重点实验室；3.中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心)

陕西安康某磁铁矿石主要含铁矿物为磁铁矿和钛磁铁矿，主要脉石矿物为橄榄石、长石、辉石。矿石破碎至-6 mm后，在磁场强度为358.2 kA/m条件下进行粗粒干式抛尾，可获得铁品位为16.81%、回收率为90.80%的预选精矿，抛出产率为16.67%、铁品位为8.52%的合格尾矿。预选精矿经两段阶段磨矿阶段磁选试验，获得的铁精矿铁品位为61.22%、TiO2品位为2.39%，铁回收率为36.69%、TiO2回收率为6.47%，尾矿TiO2含量为3.87%、回收率为85.77%。该工艺不仅可以较好地回收利用磁性铁矿物，还有利于后续选钛。

钒钛磁铁矿 粗粒抛尾 阶段磨矿 磁选

据国土资源部统计，截至2013年底，我国已探明的保有铁矿石储量为798.5亿t，其中表外矿、超贫矿占比大于50%，随着钢铁工业的快速发展，铁矿石的大量开采，表内矿已开采殆尽，以往受技术水平和经济效益制约而未开发利用的大量废置表外矿，以及多年来勘探发现的大量呆滞超贫铁矿石资源受到广泛重视，研究如何高效开发利用超贫矿石已成为增加我国可利用铁矿石资源储量，缓解铁矿资源紧缺，提高铁矿石自给率，平抑和降低进口增幅，缓解我国铁矿供需矛盾的有效途径[1-5]。

秦岭成矿带属于我国钒钛磁铁矿的重要产区，主要分布于陕西石泉县—紫阳县—岚皋县—镇坪县，向东延伸至湖北郧阳、襄阳地区以及河南洛宁县一带，在宽20～40 km、长100 km的广阔区域，成带分布着碱基性岩体数百个，其中规模较大的侵入体80多个。目前已发现钒钛磁铁矿矿点10多个，含矿岩体有碱性辉绿岩、辉绿岩、辉石岩、辉石角闪岩等，具有大型钒钛磁铁矿床的资源前景[6-7]。由于该地区超贫钒钛磁铁矿铁品位低、选铁选钛的工艺技术研究深度不够，没有形成适合该地区矿石性质的选冶技术，目前尚未形成规模开发利用[8-9]。本研究以陕西安康地区某超贫钒钛磁铁矿石为试验矿样，探索适合该地区超贫钒钛磁铁矿的选矿工艺技术和方法，对开发利用储量巨大、外部条件尚可的秦岭成矿带超贫钒钛磁铁矿呆滞铁矿资源具有重要意义。

1 原矿性质

试验矿样采自陕西安康，矿石中主要可利用铁矿物为磁铁矿(钛磁铁矿)，其主要有如下几种产状形式：①呈他形晶粒状与脉石或粒状钛铁矿密切共生，粒度较粗，接触界线平坦，易于解离，是主要回收对象；②呈自形-半自形晶粒状包含于脉石矿物中，粒度细、含量低，分布于辉石、橄榄石、角闪石、斜长石中，不易解离；③呈他形晶粒状以单体和集合体形式与脉石和粒状钛铁矿密切共生。脉石矿物主要为橄榄石、长石、辉石，以及普通角闪石、绿泥石、尖晶石、蛇纹石、榍石等。矿石的构造主要有中等浸染状构造、稀疏浸染状构造、星散浸染状构造、斑杂状构造。矿石主要结构包括自形粒状结构、半自形粒状结构、他形粒状结构、海绵陨铁结构。矿区母岩为基性、超基性岩石，以橄榄辉长岩为主。脉石矿物以硅酸盐矿物为主，包括橄榄石、辉石、长石、角闪石等。多为半自形晶，少数为他形晶。

原矿的化学多元素分析结果见表1，铁物相分析结果见表2。

表1 原矿化学多元素分析结果 %

成分TFeFeOFe2O3TiO2V2O5SiO2Al2O3Cr2O3含量15.1710.709.923.280.1037.5413.080.11成分CaOMgOCuCoNiSP含量10.348.410.0080.0100.0040.460.56

表1表明：试验矿样的主要可回收金属元素为铁、钛，其含铁为15.17%、含TiO2为3.28%；伴生V2O5含量为0.10%；有色金属元素铜、钴、镍含量均很低；有害元素硫、磷含量相对较高，分别为0.46%和0.56%。矿石铁钛比TFe/TiO2=4.63，属低铁低钛型矿石。

表2 原矿铁物相分析结果 %

铁物相含量分布率磁性铁中铁6.3341.78钛铁矿中铁0.986.47菱铁矿中铁0.483.17赤、褐铁中铁3.2721.58硫化铁中铁0.654.29硅酸铁中铁3.4422.71总铁15.15100.00

由表2可知：矿石中磁性铁是铁的主要赋存形式，其分布率为41.78%；赤褐铁矿和硅酸铁中铁含量其次，铁分布率分别为21.58%和22.71%。

2 试验结果与讨论

2.1 粗粒预选抛尾试验

矿石属于低铁低钛型钒钛磁铁矿，其原矿铁品位非常低，为了提高设备处理能力，降低生产成本，拟在磨前采用预选抛尾工艺提前抛除合格尾矿，为此，开展了原矿分别破碎至不同粒度后的湿式预选抛尾工艺与干式预选抛尾工艺对比试验。粗粒预选抛尾试验各样品粒度组成见表3。

表3 粗粒抛尾样品粒度组成

2.1.1 湿式预选抛尾试验

湿式预选试验采用实验室DZCS-200mm×300mm粗粒永磁筒式湿式预选磁选机，其筒表磁感应强度350mT，湿式预选抛尾工艺要求给矿粒度较细，因此仅进行了-3mm和-1mm粒级样品的湿式预选抛尾试验。

表4 湿式预选抛尾试验结果

从表4可知，湿式预选抛尾虽然能够抛除大量尾矿，但铁、钛金属损失量大，-3mm粒级湿式抛尾铁、钛回收率均低于70%，粗粒抛尾后的精矿品位提升幅度也有限，因此不采用。

2.1.2 干式预选抛尾试验

采用CTZ-50/40型中场强永磁磁滑轮进行干式磁选抛尾磁场强度与给料粒度的条件试验。

对-10mm粒级样品进行磁滑轮不同磁场强度干式预选抛尾试验，结果见表5。

表5 干式预选抛尾磁场强度试验结果

由表5可知，随着磁场强度升高，预选精矿铁、钛回收率升高，尾矿产率降低，磁场强度为358.2kA/m时，试验指标较佳，确定干式预选抛尾磁场强度为358.2kA/m。

干式抛尾粒级选择至关重要，粒级过细时会因夹杂严重和分选角变小而降低抛尾效果。表6所示为磁场强度为358.2kA/m时，不同给矿粒度样品对干式预选抛尾效果的影响试验结果。

表6 给矿粒度对干式预选抛尾的影响

由表6可知，给矿粒度为-6mm时，抛尾效果较好。确定干式预选抛尾试验的给矿粒度为 -6mm。

2.1.3 预选精矿样的制备

对-6mm粒级试样在磁场强度为358.2kA/m条件下进行粗粒干式预选抛尾扩大试验，结果见表7。

表7 粗粒干式抛尾制样试验结果 %

产品产率品位TFeTiO2回收率TFeTiO2预选精矿83.3316.813.6490.8092.11尾矿16.678.521.569.207.89原矿100.0015.433.29100.00100.00

由表7可知，干式预选可以抛除产率为16.67%的尾矿，铁钛金属损失率在10%以内。干式预选精矿作为阶段磨选作业给矿。

2.2 阶段磨矿阶段选铁试验

试验矿石属于超贫矿石，以两段磨选的阶段磨矿阶段选别流程作为处理预选精矿的原则流程，粗磨选铁及时抛除粗粒脉石以降低生产成本，铁粗精矿细磨精选提高铁精矿品位。磁选试验设备采用XCRS型湿式弱磁选机。

2.2.1 一段磨选试验

在磁场强度为121.6kA/m条件下对预选精矿进行一段磁选磨矿细度试验，结果见图1。

图1 一阶段磨选磨矿细度试验结果

◆—Fe品位；▲—Fe作业回收率；■—TiO2品位；●—TiO2作业回收率

由图1可知，随着一段磨矿粒度的变细，铁粗精矿铁品位大幅提高，铁、钛作业回收率均呈下降趋势。仅就提高铁精矿质量而言，磨矿粒度越细越好，权衡磨矿成本的增加和铁金属回收率的变化，一段磨矿粒度应相对较粗，以抛除大量尾矿为主要目标，同时结合矿石铁矿物和钛矿物的嵌布粒度特征，选择一段磨矿细度为-0.074mm占40%，此时获得的铁粗精矿铁品位为43.81%、作业回收率为45.47%。

在磨矿细度为-0.074mm占40%条件下进行一段磁选磁场强度试验，结果见图2。

由图2可知，随着磁场强度的增强，铁粗精矿铁品位降低，另外，试验矿石中铁矿物磁性相对较强，磁场强度不宜过高，确定一段磁选磁场强度为115.4kA/m。

对预选精矿在磨矿细度为-0.074mm占40%、磁场强度为115.4kA/m条件下进行一段阶段磨选扩大试验，结果见表8。由表8可知，预选精矿经一段磨选试验，获得的铁粗精矿铁品位为43.46%、作业回收率为46.57%。

图2 一段阶段磨选磁场强度试验结果

◆—Fe品位；▲—Fe作业回收率；■—TiO2品位；●—TiO2作业回收率

表8 一段磁选制样试验结果 %

产品作业产率品位TFeTiO2作业回收率TFeTiO2铁粗精矿17.8043.463.7446.5716.07尾矿82.2010.804.2353.4383.93预选精矿100.0016.614.14100.00100.00

2.2.2 二段磨选试验

对铁粗精矿进行工艺矿物学分析，结果表明：铁粗精矿单体解离度不高，仅73.4%左右，还需进行再磨试验。固定二段磁选磁场强度为97.6kA/m，进行二段磨选再磨细度试验，结果见图3。

图3 二阶段磨选磨矿细度试验结果

◆—Fe品位；▲—Fe作业回收率；■—TiO2品位；●—TiO2作业回收率

由图3可知，随着铁粗精矿再磨粒度变细，铁精矿铁品位明显提升，而铁作业回收率降低的幅度较小，铁粗精矿再磨粒度从-0.074mm占45%提升到 -0.074mm占90%，精矿铁品位从54.07%提升到64.02%，提高了9.95个百分点，而铁金属作业回收率降低了3.12个百分点。铁粗精矿再磨粒度为 -0.074mm占55%以上时，精矿铁品位即可达到60%以上，进一步细磨至-0.074mm占65%，精矿铁品位可达到61.51%。综合考虑磨矿成本和铁精矿指标，确定二段阶段磨矿阶段磁选再磨细度为 -0.074mm占65%。

将铁粗精矿再磨至-0.074mm占65%，进行不同磁场强度磁选试验，结果见图4。

图4 二阶段磨选磁场强度试验结果

◆—Fe品位；▲—Fe作业回收率；■—TiO2品位；●—TiO2作业回收率

由图4可知，提高二段磁选磁场强度对铁精矿回收率提升不明显，确定二段磁选磁场强度以67.7kA/m为宜。

2.3 全流程试验

在条件试验的基础上，按图5所示流程进行选铁全流程试验，结果见表9。

图5 试验全流程

表9 全流程试验结果 %

由表9可知，采用粗粒干式抛尾—两段阶段磨选选铁工艺可以较好地回收该超贫钒钛磁铁矿中的磁性铁矿物，获得的精矿铁品位为61.22%、回收率为36.69%，对原矿磁性铁的回收率达到了87.82%；铁精矿TiO2含量为2.39%。有76.20%左右的TiO2进入了一段选铁尾矿，9.57%左右TiO2进入了二段选铁尾矿，该工艺不仅可以较好地回收利用磁性铁矿物，还有利于后续选钛。

3 结 论

(1)陕西安康某磁铁矿石主要含铁矿物为磁铁矿和钛磁铁矿；钛磁铁矿含量较少，金红石多呈微细粒包裹在钛铁矿中，难以解离。主要脉石矿物为橄榄石、长石、辉石等,以中等浸染状构造为主。

(2)原矿破碎至-6mm后，在磁场强度为358.2kA/m条件下进行干式抛尾，可抛除产率16.67%、铁品位8.52%，TiO2品位1.56%的合格尾矿，获得的预选精矿铁品位为16.81%、回收率为90.80%。预选精矿经两段阶段磨矿阶段磁选试验，获得的铁精矿铁品位为61.22%、TiO2品位为2.39%，铁回收率为36.69%、TiO2回收率为6.47%。试验确定的工艺流程不仅实现了有效回收铁矿物，还有利于后续选钛。

[1] 国土资源部．矿产资源概况[EB/OL]．[2015-06-08]．http：∥www．mlr.gov.cn/zygk/#．

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涟邵建工阶段矿房采矿技术获国家有色金属工业科技二等奖

近日，广东宏大爆破股份有限公司下属子公司——湖南涟邵建设工程(集团)有限责任公司(以下简称：涟邵建工)收到中国有色金属工业协会、中国有色金属学会颁发的中国有色金属工业科学技术奖证书，涟邵建工主导完成的“阶段矿房大矿段深孔落矿嗣后充填高效采矿技术”科技成果荣获二等奖。

*中国地质调查项目(编号：12120113088500)。

2015-05-18)

邓 冰(1986—)，男，助理工程师，硕士，610041 四川省成都市二环路南三段5号。