攀西钒钛磁铁矿铬元素工艺矿物学研究

李潇雨，周满赓，王 婧，王 越

(1.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041；2. 国土资源部钒钛磁铁矿综合利用重点实验室，四川 成都 610041)



攀西钒钛磁铁矿铬元素工艺矿物学研究

李潇雨1,2，周满赓1,2，王 婧1,2，王 越1,2

(1.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041；2. 国土资源部钒钛磁铁矿综合利用重点实验室，四川 成都 610041)

对攀西钒钛磁铁矿攀枝花、白马、太和和红格4大矿区和选厂的矿样进行了详细的工艺矿物研究，认为红格作为超大型铬铁矿矿床，其铬元素的研究和利用必须与其他矿区区分。红格矿区铬有五种产出形式，铬钛铁矿含铬最高但矿物含量甚微，故铬元素主要赋存于钛磁铁矿-铬钛磁铁矿和铬钛磁铁矿中，且铬含量严格受矿石基性程度的控制，多分布于橄辉岩、辉石岩中，在以后的开发利用中需要加强对上述岩石的监测，而铬的单矿物是否会随之增加仍有待继续研究，最终方可制定合理的综合利用措施。而其他三大矿区铬元素则主要赋存于钛磁铁矿中，钛磁铁矿亦是铁精矿的主要回收矿物，结合铬元素的利用现状，认为在目前的选矿工艺下，在提高铁精矿品位和回收率的同时，钒、铬的选矿回收率也将得到提高。

攀西钒钛磁铁矿；铬元素；工艺矿物学

攀西钒钛磁铁中铬元素在不同矿区或不同矿带中的含量相差很大：攀枝花、白马、太和矿钛磁铁矿含铬量很低，变化范围从0.002%～0.07%，回收利用难度大；而红格矿原矿和钛磁铁矿含铬量虽不很高，变化范围从0.013%～0.59%，但集中在辉石岩和橄辉岩类型矿石中，经四川省106地质队储量计算，铬为超大型铬铁矿矿床。对铬元素的工艺矿物学研究、铬的综合利用的设计与布局显然必须遵从其空间分布的规律，将红格矿区与其他3个矿区区别开来。

1 攀西铬钛铁矿成因研究

红格矿床赋存于巨大的层状-似层状中碱性-基性-超基性分异杂岩体中，岩浆分异作用好，岩体呈韵律式层状构造，钒钛磁铁矿矿矿体呈层状、似层状透镜体赋存于各韵律层的下部-底部构成含矿层(带)。

前人对红格矿区内冕宁-路枯岩体群中的米易新街岩体进行了详细的研究，证明其有三个火成堆积旋回[6]。在其下部(第一)旋回底层单辉橄榄岩中有厚1～2m的浸染状钛铬磁铁矿矿层，推测此类暗色岩层理侵入体的铬矿石相当于布什维尔德(IA)型的上部堆积旋回；其浸染状铁铬磁铁矿矿层显然也是正常的火成堆积作用产物，而其脉状钛铬铁矿矿石又像是铬铁矿矿浆冷凝而成的。最终推断该区铬钛铁矿为层理暗色岩型层状铬矿床[5]。

2 红格矿区总脉石中铬元素分布

攀西钒钛磁铁矿的脉石主要由中-拉长石、辉石和橄榄石组成，后期岩浆热液活动部份矿段有一定数量的角闪石和碳酸盐矿物出现，红格矿区总脉石中的Cr2O3变化范围从0.005%～0.040%,见表1。

3 红格矿区铬在矿石中的赋存规律

红格矿区主要矿石中铁、钛、钒、铬的化学分析表见表2。

从表2中可以看出，红格矿区铬的变化规律总体随铁的品位呈正比例升降，但由于钛铬铁矿等铬的单矿物的存在，铬与钛磁铁矿关系的规律性要弱于钒与钛磁铁矿。

4 红格矿区主要铬矿物和产出形式

攀西四大矿区中铬的含量差异很大，仅红格矿区达到千分至万分级含量，且存在钛铬铁矿等铬的

单矿物，具综合利用的可能。红格矿区铬的含量严格受矿石基性程度的控制，见表3。

4.1 红格矿区含铬矿物产出形式

据前人的研究[4]，红格钛磁铁矿根据含铬量与产出的特点，属钛磁铁矿——钛铬铁矿系列矿物，含铬矿物为铬钛磁铁矿和钛铬铁矿，产出形式有四种，见表4。

对红格矿区内8个矿样中含铬矿物的相对含量统计(表5)可以看出：含铬矿物主要由钛磁铁矿-铬钛磁铁矿、铬钛磁铁矿和铬钛磁铁矿-钛铬铁矿等系列矿物组成，其中钛铬铁矿单矿物虽然含铬量最高，但是由于其含量甚微，故认为铬元素主要赋存于钛磁铁矿-铬钛磁铁矿和铬钛磁铁矿中。

表1 红格矿区总脉石中铁、钒、铬变化统计表/%

表2 红格矿区主要矿石中铁、钛、钒、铬的化学分析表

表3 各岩石中Cr2O3品位表[3]

表4 红格矿区铬矿物产出形式

表5 红格矿区岩石中含铬矿物相对含量表

4.2 主要矿物特征

红格矿区钛铬铁矿主要有3种赋存状态。第一种是以粒状钛铬铁矿单矿物存在，多呈自形或半自形晶，粒度细微(粒度范围在10μm左右)；第二种是与铬钛磁铁矿共生，形成嵌晶或团粒状结构，钛铬铁矿多呈粒状或尘点状，粒度细微；第三种是与脉石矿物共生形成嵌晶(包含)结构，钛铬铁矿一般呈自形粒状包含于粗大的辉石或角闪石中(图1)。

红格矿区的铬钛磁铁矿由铬磁铁矿主矿物和钛铁矿、钛铁晶石、镁铝尖晶石等客晶矿物组成。能谱面扫描和探针结果证实，在较纯净的铬磁铁矿基底中，钛、钒、铬等元素取代铁的相应质点，呈类质同象存在；而在客晶矿物钛铁矿、钛铁晶石和镁铝尖晶石中均未发现铬元素的富集点。红格矿区不同品级矿样中钒钛磁铁矿-铬钛磁铁矿成份数据见表6。

图1 钛铬铁矿与辉石形成嵌晶结构

对红格矿样中钛磁铁矿-铬钛磁铁矿、铬钛磁铁矿-钛铬铁矿和粒状钛铬铁矿等系列矿物做了详细的能谱分析，与前人的研究成果基本吻合。铬钛磁铁矿系列矿物的能谱结果见表7。

5 红格矿区主要含铬矿物工艺粒度统计

红格矿区主要含铬矿物为钛磁铁矿、钛磁铁矿-铬钛磁铁矿和钛铬铁矿，从原生工艺粒度统计结果(表8)可以看出，红格矿区的铬钛磁铁矿系列矿物的工艺粒度均集中于3～0.1mm粒级中。

铬单矿物的粒度统计结果见表9，铬钛铁矿和铬钛磁铁矿-钛铬铁矿均工艺粒度微细，多集中在10～45μm左右，选别存在一定难度。

表6 红格矿区不同品级矿样中钒钛磁铁矿-铬钛磁铁矿成份数据表/%

表7 钛磁铁矿-钛铬铁矿系列矿物化学成分(能谱分析结果)

表8 红格矿区主要含铬矿物的原生粒度

表9 红格矿区铬单矿物的粒度

6 红格矿区选矿产品中铁、钛、钒、铬的化学分析

红格矿区选矿产品中铁、钛、钒、铬的化学分析，见表10。

红格矿区铁精矿对原矿的富集比为：TFe，2.44；TiO2,1.42;V2O5,3.05;Cr2O3,3.13。

7 攀西其他矿区铬元素分布情况

攀西四大矿区中铬的含量差异很大，虽然仅红格矿区存在铬的单矿物，具备综合利用的可能，但在其他三大矿区中，铬多赋存在钛磁铁矿中，而钛磁铁矿又是铁精矿回收的主要矿物，这导致铬80%以上跟随铁精矿进入选矿和冶炼工艺，铬的回收利用可随铁精矿的质量和回收的提高而提高。下面将对比介绍三大矿区中铬元素的详细分布情况。

7.1 铬元素在岩石中的走向规律

1)攀西三大矿区主要岩石中铁、钛、钒、铬的化学分析见表11。

2)三大矿区总脉石铁、钒、铬的变化见表12。

攀西钒钛磁铁矿的脉石主要由中-拉长石、辉石和橄榄石组成，从上表可以看出Cr2O3在三大矿区的脉石中含量差异很大，攀枝花矿区从0.0006%～0.001%，而白马矿区则从0.005%～0.011%。

7.2 铬元素在矿石中的赋存规律

攀西三大矿区主要矿石中铁、钛、钒、铬的化学分析表见表13。

从化学多项分析结果可以看出矿石样品特征：攀枝花、白马、太和矿区中铬的变化规律随铁的品位呈正比例升降。

表10 红格矿区选矿产品中铁、钛、钒、铬的化学分析表

表11 攀西三大矿区主要岩石中铁、钛、钒、铬的化学分析表

表12 攀西三大矿区总脉石中铁、钒、铬变化统计表/%

7.3 攀西三大矿区主要铬矿物和产出形式

攀枝花矿区综合大样铬元素平衡计算90%以上富集于钛磁铁矿中[1]。除红格矿区外，三价铬置换钛磁铁矿的三价铁，铬比较均匀地分布在钛磁铁矿中，更准确的说是分布于钛磁铁矿主晶磁铁矿中，而不是以典型的铬铁矿的包体或混合体形式出现。

将攀西三大矿区钛磁铁矿中主次成份规律性数据统计如下。

1)攀枝花。攀枝花矿区钒钛磁铁矿成份数据见表14。

2)白马。白马矿区钛磁铁矿成份数据见表15。

表13 攀西三大矿区主要矿石中铁、钛、钒、铬的化学分析表

表14 攀枝花矿区钒钛磁铁矿成份数据/%

表15 白马矿区钒钛磁铁矿成份数据表/%

3)太和。太和矿区钛磁铁矿成份数据见表16。

从以上表格中可以看出，三大矿区钛磁铁矿中铬含量均较低，变化范围从0.002%～0.07%，相对红格矿区来说铬的回收利用难度较大。

7.4 三矿区主要含铬矿物工艺粒度统计

攀西矿区(除红格矿区外)主要含铬矿物为钛磁铁矿，工艺粒度统计结果见表17。

从上表可以看出，攀枝花矿区钛磁铁矿的工艺粒度均集中于3～0.1mm粒级中，白马工艺粒度集中于1～0.2mm粒级中，平均粒径0.6mm。

表16 太和矿区钒钛磁铁矿成份数据表/%

7.5 攀西三大矿区选矿产品中铁、钛、钒、铬的化学分析

攀西三大矿区选矿产品中铁、钛、钒、铬的化学分析，见表18。

1)攀枝花矿区。密地选铁厂铁精矿对原矿的富集比TFe 1.95，TiO20.98，V2O52.73，Cr2O35.05。选钛厂次铁精矿对原矿的富集比TFe 3.43，TiO20.98，V2O57.81，Cr2O34.04。

2)白马矿区。芨芨坪流程样铁精矿对原矿的富集比TFe 1.94，TiO21.59，V2O52.39，Cr2O34.09。田家村流程样铁精矿对原矿的富集比TFe 2.39，TiO22.20，V2O53.10，Cr2O311.51。

3)太和矿区。铁精矿对原矿的富集比TFe 2.17，TiO21.11，V2O52.76，Cr2O322.46。

8 铬利用现状及潜力评价

1)在红格矿区，铬主要以铬钛磁铁矿、钛磁铁矿—铬钛磁铁矿产出，并且有少量的钛铬铁矿等铬的单矿物存在。其中钛磁铁矿-铬钛磁铁矿中Cr含量变化范围从0.53%～0.98%，多呈海绵陨铁状结构存在；铬钛磁铁矿中Cr含量变化范围从1.19%～7.75%，呈嵌晶状或呈片晶状存在于橄榄石晶粒中；铬钛磁铁矿-钛铬铁矿中Cr含量变化范围15.2%～17.82%，呈团粒状结构存在于原矿中；钛铬铁矿中Cr含量变化范围20.04%～27.72%，粒度细微，矿物含量<0.04%。钛铬铁矿单矿物含量很少且粒度微细，目前并不影响物理选矿工艺效果，但其可以说明铬与钛磁铁矿关系的规律性要弱于钒与钛磁铁矿的原因。随着将来红格矿区开发的深入，铬的单矿物含量是否会有增加，铬的赋存状态是否有新的变化，将有待更深入的研究。

表17 攀西各矿区主要含铬矿物的原生粒度

表18 攀西三大矿区选矿产品中铁、钛、钒、铬的化学分析表

2)攀西除红格矿区外，铬主要赋存于钛磁铁矿中，而选矿工艺可用的铁亦主要赋存于钛磁铁矿中，故铬的品位虽然远低于工业利用的要求，但在冶炼的钒渣中却有富集。由铁精矿带入冶炼的铬，采用预还原、电炉熔分、转炉吹炼工艺试验，生产出钒铬渣，钒铬渣含V2O59.42%，Cr2O319.25%。钒铬渣钠化焙烧→浸出、沉淀分离或萃取法分离钒、铬，分别得到五氧化二钒(V2O5>90%)和三氧化二铬(Cr2O3>98%)。从原矿到产品的回收率钒为39.89%～51.97%，铬为39.46%～55.05%。

9 结论

1)铬的含量以红格矿区最高，而红格矿区又以北矿区和南矿区的马松林矿段为最富，具有工业回收的价值，目前资料表明攀西其余矿区都有铬存在，但含量相对较低回收利用难度大。红格矿铬含量严格受矿石基性程度的控制，多分布于橄辉岩、辉石岩中，在以后的开发利用中需要加强对上述成分的监测，采取综合利用措施。

2)钛磁铁矿和钛磁铁矿-铬钛磁铁矿(红格矿区)、铬钛磁铁矿(红格矿区)是目前铬元素主要富集平台和载体，应以这几类矿物作为铬元素的回收目标。而这几类矿物亦是铁精矿的主要回收矿物，在目前选矿工艺下，综合考虑选矿的效益和资源的利用，铁精矿品位和回收率仍有小幅度提升空间，在提高铁精矿品位和回收率的同时，钒、铬的选矿回收率也将得到提高。

[1] 吴本羡，孟长春，范章杰，等. 攀枝花钒钛磁铁矿工艺矿物学[M]. 成都：四川科学技术出版社，1998.

[2] 丁其光，徐明. 攀西钒钛磁铁矿共伴生资源高效利用潜力调查研究报告[R]. 成都：中国地质科学院矿产综合利用研究所，2013.

[3] 周满赓，李潇雨，王婧，等.攀枝花钒钛磁铁矿主要有价元素走向及其状态研究[R]. 成都：中国地质科学院矿产综合利用研究所，2013.

[4] 卢记仁，张承信，顾光先. 四川红格层状钒钛磁铁矿床铬的分布和状态[J]. 中国地质科学院院报矿床地质研究所分刊，1980, 1(1): 5-24, 151.

[5] 梅厚均. 蛇绿岩铬矿床的分布与成因及中国铬矿床的类型[J]. 岩石学报，1995(zk)：42-61.

[6] 骆耀南. 攀枝花地区辛阶含钦铬铁矿的层状超镁铁一镁铁岩岩体的矿化特征[J]. 地球化学，1981(1): 66-74.

Study on process mineralogy of Chromium in the West Panzhihua vanadium titanium magnetite

LI Xiao-yu1,2， ZHOU Man-geng1,2，WANG Jing1,2，WANG Yue1,2

(1.Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources, Chengdu 610041, China；2.Key Laboratory of Vanadium-Titanium Magnetite Comprehensive Utilization, Ministry of Land and Resources, Chengdu 610041, China)

After detailed process of mineral research on PanXi vanadium-titanium magnetite core sample in Panzhihua, Baima, Taihe and Hongge, the Big Four mining areas,we think chromium in Hongge mining area should be distinguished with others: it has five output form, although contained in titanium iron ore with highest level, it mainly occurs in chromium-titanium magnetite and vanadium-titanium magnetite in Hongge(further research on single mineral chromium increase), while it mainly occurs in titanic magnetite in other mining areas. In Hongge mining area, chromium-titanium magnetite and vanadium-titanium magnetite are the main carrier of chromium element, and also the main recycling mineral of iron concentrate. Combined with current utilization of chromium, we believe there is still minor promotion space of iron concentrate grade and recovery with current mineral processing technology. During improving the iron concentrate grade and recovery of vanadium, in the meantime to get chromium ore dressing recovery rate improved.

Panxi vanadium-titanium magnetite; chromium; process mineralogy

2015-05-28

P57

A

1004-4051(2016)11-144-08

中国铬矿资源比较贫乏，目前铬产量只能满足国内需求的6%，其他主要依靠进口。至2008年底，铬铁矿查明基础储量577万t，其中富铬矿245.6万t。主要集中在西藏、甘肃、内蒙古、新疆四省(区)。