新疆某超贫钒钛磁铁矿综合开发利用方案探讨

冯友全

(宝武集团新疆八一钢铁公司矿山部，新疆 乌鲁木齐 830000)

0 引言

随着新疆钢铁行业近些年的快速发展，疆内铁精粉产能大幅缩减，难以满足市场需求。目前，我国的钒、钛产业政策及市场需求前景非常可观，市场潜力大。因此如何合理开发、综合利用钒钛磁铁矿资源将显得尤为重要。

钒钛磁铁矿是一种以含铁、钛、钒为主的共伴生磁性复合铁矿，是钛、钒生产的主要来源。经过多年开采，达到工业品位的钒钛磁铁矿已基本采完，现已凸显出低品位钒钛磁铁矿的经济价值，疆内现有多家低品位钒钛磁铁矿在生产，除选铁外，对伴生的钛和钒也进行了回收利用。提升了资源综合利用率，增加了企业经济效益。

1 矿区概况

矿体主要产于辉石岩中，顶底板围岩为辉石岩、辉长岩及橄辉岩等含铁量较低的超镁铁质-镁铁质岩石。目前探明储量达约4 亿t，外围远景储量可达10 亿t，TFe 17%、mFe 8%、V2O5品位0.13%、TiO2品位7%。矿床成因岩浆分异作用为主，又有岩浆后期热液贯入作用形成的与攀枝花较相似的一种岩浆晚期分异-贯入叠加复合型矿床。

2 综合开发利用的可行性

2.1 综合利用的必要性

目前疆内铁精粉总产量不超过1 300 万t/a，铁精粉产量供不应求。还需从国外进口，不但成本高，而且矿石质量波动大、品质难以保证，疆内各钢铁企业在原料方面的竞争激烈。为从根本上缓解自有高炉原料紧张局势，就须开发建设自有矿山，以提高原料自给率，保障原料稳定供应，降低原材料成本，增强自有钢厂的盈利能力。

通过该矿综合开发利用，可以提升对疆内类似矿山的掌控力度。通过矿产品的深度加工，生产高性能的含钒钢铁、高钛渣等产品，可以丰富企业的产品结构，对以往单一性质的钢材产品形成互补，缩减目前国内产能过剩的普通钢材产品，增加附加值较高的钒钛产品，从而拓展企业的产品市场，增强企业的生存能力和市场竞争力。

2.2 综合利用的原则

该矿床综合开发利用要选用成熟、可靠、实用、先进的生产工艺和设备；采用新工艺、新技术做好钒钛资源综合利用；对生产过程中产生的各种污染源采取有效防治措施，达到国家和地方规定的有关排放标准；建设成为资源节约、环境友好、可持续发展的绿色矿山企业。

2.3 综合利用可行性分析

根据表1的化学多项分析结果显示，该矿石的主要金属成分为Fe﹑TiO2、V2O5，是选冶综合回收的主要有益元素，有害元素P、S含量相对较低，有利于矿石的选别和冶炼。铁化学物相分析该矿石中铁以钛磁铁矿中的铁为主，其它类型铁矿物含量过低，不具备开发利用价值。该矿的铁精矿回收率理论值为56.79%。钛化学物相分析钛的赋存相对集中，分布于钛铁矿中TiO2占总量的55.48%。原矿中有用矿物80%以上的磨矿粒度-0.074 mm含量需要达到80%以上，矿物才能充分单体解离。

表1 原矿化学多元素分析(质量分数) %

通过原矿性质比较分析，该矿床与国内攀枝花矿区的表外矿性质类似，根据原矿性质及选矿实验初步判定该矿床的可选性略优于攀枝花矿区的表外矿。主要有用矿物为钛磁铁矿和钛铁矿，并伴生有其它有价元素。攀枝花矿区表外矿的主要有价元素指标为：TFe品位16.50%、TiO2品位7.80%。攀枝花地区对表外矿的回收工艺非常成熟，主要产品为铁精矿和钛精矿，铁精矿TFe品位为54.00%，钛精矿TiO2品位47.00%。在目前市场行情下，铁精矿可以确保全厂持平不亏，钛精矿的产值为其纯利润。

因此，可以借鉴攀枝花矿区的表外矿生产经验，对矿区的铁、钛进行综合利用开发，利用新工艺、新技术完善选矿流程，降低生产成本。

3 综合开发利用方案的研究

3.1 工业指标的选择

该矿床是低品位钒钛磁铁矿，生产成本较高，抵抗市场风险的能力相对较弱。需加强工业指标、采矿、选矿等方面的分析研究工作，选择适合该矿床的工业指标、采矿方式及规模，选矿工艺等，提高企业的抗风险能力。

考虑矿体的完整性、连续性，结合当前铁、钛市场行情测算经济可行的情况下，参考《超贫磁铁矿勘查技术规程》(暂行)中矿床开采技术指标(边界品位mFe≥6%，工业品位mFe≥8%)，结合本矿床拟进行露天开采的实际情况，故对最小可采厚度及夹石剔除厚度均采用上限值。即确定矿床矿石质量指标及开采技术条件指标：边界品位mFe 6%；工业品位mFe 8%；伴生有益组分品位TiO25%；V2O50.15%；最小可采厚度为4 m；夹石剔除厚度为2 m。

3.2 开采方式的选择

根据矿床的地形地质、矿体赋存条件分析，矿石品位较低，矿体规模大，适合进行露天采矿，采用自上而下、水平分台阶的露天采矿方法，最终边坡角控制在45°以内稳定性较好。采用钻机穿孔、多孔微差爆破，挖掘机装车、矿用自卸汽车运输矿石至选矿厂。根据矿床规模及开采技术条件，确定露天采场生产规模为600 万t/a以上，服务年限20年以上。采场平均剥采比在1.1左右。

3.3 选矿工艺的选择

通过选矿实验数据显示，原矿中的有益元素均主要进入到铁精矿中，因此，对该矿进行综合利用，可以有效地降低磨选成本，通过选矿实验多方案测试分析，确定采用如下工艺：

选铁工艺：一段开路破碎+半自磨工艺+粗粒抛尾+旋流器/高频筛分级+球磨+两段弱磁精选，可获得TFe品位为57.17%、TiO2含量为10.35%，TFe回收率52.49%的铁精矿。

选钛工艺：浓缩脱泥+弱磁除铁+一段强磁+分级球磨+弱磁除铁+二段强磁+浓缩脱泥+一粗两扫四精浮钛+浓缩过滤+干燥包装得最终钛精矿，可获得TiO2品位48.40%、TiO2浮选作业回收率为72.17%，对原矿TiO2回收率36.28%，对选铁尾矿TiO2回收率46.57%。

3.4 经济效益简析

该矿设计采选规模600 万t/a，主要产品为钒钛磁铁精粉和钛精粉。项目总投资约14亿元，年产铁精粉95 万t，钛精矿24 万t。按目前疆内铁、钛市场行情测算，年利润约1.3 亿元。财务内部收益率为13%左右，投资回收期为13年，从经济的角度考虑是可行的。

4 结语

该矿的铁、钛资源储量大，但矿石品位低，选矿比大，只开发利用铁，选矿成本高、经济性较差。对伴生钛进行综合利用后，企业经济效益较好，增强了企业抵抗市场抗风险的能力。随着该矿的综合开发利用，提高了自有钢厂的原料自给率，保障了铁原料稳定供应。

在今后的开发过程中，要继续加强对钒资源及尾矿回收利用的研究工作，大力提高资源综合回收利用率，保障矿产资源开发利用的高效性。