安康某钒钛磁铁矿工艺矿物学研究及可选性分析

刘福源，刘 毅

(陕西延长石油中陕金属矿业有限公司，陕西 西安 710000)

陕西安康地区钒钛磁铁矿资源丰富，主要分布于石泉两河--紫阳高桥--岚皋官元--镇坪妖魔岩一带，长约130km，处于中国秦岭钒钛磁铁矿成矿带的核心部位，成矿带内已发现矿床（点）十余处，初步查明钛磁铁矿石总量为约4亿吨，远景储量在20亿吨以上[1]。由于该钒钛磁铁矿铁品位低，选冶技术研究尚待突破，目前没有大规模开发利用[2]。本文以安康地区某钒钛磁铁矿矿石为研究对象，开展了工艺矿物学研究，查明了矿石的化学成分、矿物组成及主要矿物的产出形式，并对矿石的可选性进行了试验和分析，研究结果可为该矿的开发利用提供了理论和实践依据。

1 原矿性质

1.1 矿石的化学成分及矿物组成

对矿石进行多项分析，结果见表1。

表1 矿石的化学多项分析结果

结果表明，矿石主要金属成分为Fe、Ti和V，其含量分别为TFe21.10%和TiO27.63%，V2O5为0.18%，碱性系数（CaO＋MgO）/(SiO2+Al2O3)=0.24，属于含硫低品位酸性含钛磁铁矿矿石。矿石经镜下鉴定、X射线衍射分析研究表明，主要金属矿物是钛磁铁矿和钛铁矿，脉石矿物种类繁多（见图1和表2）。

图1 矿石中脉石X射线衍射分析图谱

1.2 主要矿物的产出形式

（1）钛磁铁矿。自形、半自形等轴粒状，呈稀疏～星散浸染状构造，粒度一般介于0.1mm～0.5mm之间，晶体内部钛铁矿微片晶不十分发育。根据扫描电镜分析（图2），总体来看，矿石中钛磁铁矿（M）呈不规则的云雾状交代残余分布在榍石（Le）中（图1、2），极少构成集合体。

为查明钛磁铁矿的化学成分，采用扫描电镜对其进行了能谱微区成分分析，结果列于表3。

从表3可以看出，矿石中钛磁铁矿的化学成分较为稳定，折算平均含铁58.38%，钛磁铁矿含TiO2平均12.34%，由于其内部钛铁矿微片晶并不多见，各扫描点均未发现接近钛铁矿理论成分的峰值，因此可以认为钛主要是以类质同像的形式赋存于钛磁铁矿中，如采用磁选工艺选铁，这部分TiO2将随同钛磁铁矿一起进入铁精矿。

表2 矿物组成及相对含量/%

图2 钛磁铁矿（M）呈不规则的云雾状交代残余分布在榍石（Le）中

表3 钛磁铁矿能谱微区分析结果

（2）钛铁矿。根据扫描电镜分析（图3），钛铁矿呈自形、半自形板片状或不规则粒状，像钛磁铁矿一样，矿石中钛铁矿亦多呈浸染状嵌布在脉石中（图1、2）。钛铁矿的粒度略为细小。除少数粗者可至0.4mm左右外，普遍介于0.04mm～0.3mm之间，蚀变的强度和广泛程度明显低于钛磁铁矿，大多较为新鲜。

图3 钛铁矿（Il）嵌布在发生较强烈榍石化（Le）的钛磁铁矿（M）集合体中

（3）金属硫化物。金属硫化物主要是黄铁矿，偶见黄铜矿和磁黄铁矿，矿物颗粒较小，自形程度较差，粒度0.03mm～0.15mm不等，常呈不规则的蛇曲状沿钛磁铁矿或钛铁矿边缘及粒间充填，呈包裹状分布，在部分钛铁矿或含钛磁铁矿的颗粒中也包裹有黄铁矿颗粒。

2 可选性分析

根据工艺矿物学研究结果，可选性试验主要考虑选矿回收矿石中的铁资源和钛资源[2]，总体思路同攀枝花钒钛磁铁矿选矿工艺路线相似，采用弱磁选铁，磁选尾矿再经强磁-重选选钛工艺试验[3]。

2.1 选铁试验

由于绝大部分钛磁铁矿已发生不同程度的蚀变，使矿物粒度细化，经详细的细度及磁场强度条件试验后，制定并开展了细磨—选铁流程（图4）和粗磨—弱磁选—磁选柱选铁流程（图5）试验。采用流程获得的铁精矿品位分别为51.22%和48.76%，品位均太低，参照攀枝花的产品质量标准，铁精矿品位应达到54%以上，同时也没有达到目前市场合格精矿品位的要求。

图4 细磨-选铁流程数质量流程图

图5 粗磨—弱磁选—磁选柱选铁流程数质量流程图

2.2 选钛试验

图6 强磁选—摇床选钛流程数质量流程图

图7 强磁选—溜槽—摇床选钛流程数质量流程图

为了综合利用矿石中的钛铁矿，首先进行了磨矿—弱磁选—强磁选—摇床选钛流程试验，原矿磨细到-200目82%的粒度，在1100奥斯特和900奥斯特的磁场强度条件下，经过一次弱磁粗选和一次弱磁精选，弱磁选尾矿给入湿式高梯度强磁选设备，得到的粗钛精矿采用摇床进行分选，摇床一次选别得到部分钛精矿，一段摇床的中矿采用摇床再选，一段摇床精矿和二段摇床再选得到的精矿合并为最终钛精矿，数质量流程见图6所示。为了探索进一步提高钛精矿品位的可能性，在不改变磨矿细度的条件下，进行了磨矿—弱磁选—强磁选—溜槽—摇床流程的试验，数质量流程见图7所示。

从选钛流程试验可以看出，采用强磁选—摇床流程，得到的弱磁选铁精矿产率为15.15%，铁精矿品位为47.19%，铁精矿中TiO2含量为13.57%，得到的最终钛精矿产率为5.24%，品位为41.36%；采用强磁选—溜槽—摇床流程，得到的最终钛精矿产率为3.31%，品位为42.58%，钛精矿品位提高了1.22%。

3 结论

①工艺矿物学研究表明，矿石具稀疏～星散浸染状构造，钛磁铁矿和钛铁矿均已发生较强烈的蚀变，造成粒度变细，与脉石矿物之间的镶嵌关系更加复杂，即使细磨也很难充分解离，预计通过机械选矿工艺欲获得较高品位铁精矿和钛精矿难度较大。②钛磁铁矿平均含铁58.38%，即为采用单一弱磁选工艺分选矿石中铁矿物时铁精矿的理论品位，实际选铁作业难以实现，选铁可选性试验磨矿细度在-400目95%下获得铁精矿较高的品位才达到51.22%，以铁精矿为目标的利用途径较为困难。③钛铁矿晶体粒度较钛磁铁矿略为细小，选钛可选性试验获得钛精矿较高的品位为42.58%，但钛铁矿蚀变程度相对较低，提升精矿品位尚有空间，后续抛尾、脱泥及浮选试验研究是回收钛和提高钛精矿品位的努力方向。