某含钒钛铁精矿工艺矿物学研究*

王云龙 王 帅 徐宝金 刘 军 陈 洲

（1.巴州敦德矿业有限责任公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司；3.宝武资源有限公司）

钒、钛作为工业基础原材料，是国家发展的重要战略资源，目前普遍应用于航空航天、化工、军工和新能源等领域［1-2］。钒作为“现代工业的味精”，具有极高的延展性、耐热性和强度，是生产高强度钢铁必不可少的原材料［3-6］。钛拥有“战略金属”、“太空金属”和“第四代材料”等诸多美誉，具有耐腐蚀、强度高和温度适应范围广等优点［7-10］，保证钒钛产业的健康稳定发展具有重大的战略意义。因此，对某含钒钛铁精矿进行工艺矿物学研究，为该铁精矿钒钛的回收利用提供理论支撑。

1 矿样性质

1.1 化学成分分析

矿样化学成分分析结果见表1。

由表1 可知，矿样TFe 品位67.54%；V2O5、TiO2含量分别为0.387%、0.904%，此外还含有SiO2、CaO、Al2O3、MgO、S 等杂质；ω（CaO+MgO）/ω（SiO2+Al2O3）=0.47，为酸性铁矿石。

1.2 铁物相分析

矿样铁物相分析结果见表2。

由表2可知，矿样中的铁主要以磁性铁的形式存在，分布率为93.56%；其次是以赤褐铁的形式存在，分布率为5.33%；少量以碳酸铁和黄铁矿的形式存在，分布率分别为0.74%和0.30%；其他含铁矿物含量较少。

1.3 矿物组成及含量分析

将样品分别磨制成光片和薄片后，在显微镜下采用线段法对各种矿物进行含量统计，同时结合扫描电镜EDS 分析结果计算矿物含量，矿物含量统计结果见表3。

由表3 可知，精矿产品中主要金属矿物为磁铁矿，含量85.50%，其次为赤铁矿，含量7.38%，还有少量菱铁矿、黄铁矿、闪锌矿；非金属矿物含量总体较少，主要为硬石膏、钠长石、绿泥石、石英，含量分别为0.72%，0.72%，0.68%，0.67%，其次为辉石、铁白云石、黑云母、钾长石、方解石和磷灰石，其他矿物含量较少。

2 矿样工艺粒度分析

对矿样中含铁、钒、钛的主要载体矿物磁铁矿、赤铁矿进行工艺粒度分析，结果见表4。

由表4 可知，磁铁矿呈细粒分布，-0.07 mm 粒级分布率为90.86%，其中-0.04 mm 占75.06%，且部分磁铁矿呈微细粒分布，-0.01 mm 粒级分布率为29.36%；赤铁矿的粒度相对磁铁矿更细，在-0.07 mm粒级分布率为98.39 %，其中-0.04 mm 占92.74%，微细粒级别-0.01 mm占36.79%。

3 主要含钒钛铁矿物的产出形式及共生关系

3.1 磁铁矿

矿样中的磁铁矿主要以单体解离形式存在（图1（a）），连生体中大部分磁铁矿与假象赤铁矿相互共生（图1（b）、（c）），部分磁铁矿与硬石膏、钠长石、菱铁矿、石英等矿物相互共生（图1（d）～图1（g）），还有少量磁铁矿与黄铁矿相互共生（图1（h））。

3.2 赤铁矿

矿样中的赤铁矿主要为假象矿，大多与磁铁矿紧密共生形成半假象矿（图2（a）、（b）），部分赤铁矿与脉石矿物相互共生（图2（c）），还有少量赤铁矿与黄铁矿相互共生（图2（d））。

4 元素铁、钒、钛的赋存状态及平衡计算

4.1 元素铁

对矿样中的元素铁进行平衡计算，配分结果见表5。

由表5 可知，元素铁主要赋存在磁铁矿中，分布率为91.04%，其次赋存在赤铁矿中，分布率为7.56%，少量赋存在菱铁矿、黄铁矿、闪锌矿中，其他矿物中分布较少。

4.2 元素钒

对矿样中元素钒进行平衡计算，配分结果见表6。

由表6 可知，钒主要赋存在磁铁矿中，分布率为95.24%，少量赋存在赤铁矿中，分布率为4.76%，其他矿物中分布较少。

4.3 元素钛

对矿样元素钛进行平衡计算，配分结果见表7。

由表7 可知，钛主要赋存在磁铁矿中，分布率为90.56%，其次赋存在赤铁矿中，分布率为5.66%，少量分布在金红石和黑云母中，其他矿物中分布较少。

5 主要含铁、钒、钛矿物的解离度和定量嵌连关系分析

对矿样中主要含铁、钒、钛矿物磁铁矿、赤铁矿的解离度和嵌布关系进行定量测试，解离度分析结果见表8。

注：平衡系数K=0.998 4，精矿产品含铁67.54%。

由表8 可知，磁铁矿的解离情况较好，单体解离度为90.16%，富连生体占比较多，为7.53%；赤铁矿的单体解离度相对较低，为66.80%。

对矿样中的磁铁矿和赤铁矿的嵌布关系进行定量测试，测试结果见表9、表10。

由表9、表10 可知，精矿产品中磁铁矿呈单体形式存在的为79.71%，与赤铁矿的连生比例为10.45%，与脉石矿物的连生比例为9.84%；赤铁矿呈单体解离形式存在的为30.18%，与磁铁矿的连生比例为36.62%，与脉石矿物的连生比例为33.20%；由于磁铁矿和赤铁矿（假象矿）均属于目的矿物，紧密连生的磁铁矿和赤铁矿（假象矿）在磨矿过程中无需完全解离即可回收。

6 结论

（1）该矿样全铁品位67.54%，V2O5和TiO2含量分别为0.387%和0.904%，有害元素S 含量0.39%，主要含铁、钒和钛元素的矿物为磁铁矿和赤铁矿，2 种矿物的含量分别为85.50%和7.38%。

（2）铁、钒、钛主要载体矿物磁铁矿呈细粒分布，在-0.07 mm 粒级分布率为90.86%，部分磁铁矿呈微细粒分布，在-0.01 mm 粒级分布率为29.36%；赤铁矿（假象矿）的粒度相对磁铁矿更细，在-0.07 mm 粒级分布率为98.39%，-0.01 mm占36.79%。

（3）元素钒主要赋存在磁铁矿中，分布率为95.24%，少量赋存在赤铁矿中，分布率为4.76%；元素钛主要赋存在磁铁矿中，分布率为90.56%，其次赋存在赤铁矿中，分布率为5.66%，少量分布在金红石和黑云母中。

（4）精矿中磁铁矿的解离情况较好，赤铁矿解离相对较差，磁铁矿的单体解离度为90.16%；赤铁矿的单体解离度为66.80%。精矿产品中磁铁矿呈单体解离形式存在的为79.71%，与赤铁矿的连生比例为10.45%，与脉石矿物的连生比例为9.84%；赤铁矿呈单体解离形式存在的为30.18%，与磁铁矿的连生比例为36.62%，与脉石矿物的连生比例为33.20%。