攀西某钒钛铁精矿提质技术研究①

陈福林， 文永才， 王志杰， 黄 延， 黄立雨， 李 硕

（1.攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室，四川 攀枝花 617000； 2.攀钢集团新白马矿业有限责任公司，四川 攀枝花 617000）

钢铁工业作为国民经济的重要基础产业，为我国国民经济的快速发展作出了巨大贡献[1-2］。 钒钛磁铁矿以富含钒、钛为特征，主要分布于攀枝花-西昌地区，该区累计探明钒钛磁铁矿资源量占我国同类型矿产95%以上，占全国铁矿总储量15%以上[3-7］。 利用钒钛磁铁矿铁精矿生产生铁的主体流程为采矿-选矿-烧结（球团）-高炉冶炼[1-2，8］。 钒钛磁铁矿铁精矿富含TiO2，导致入炉炉料TFe 品位不高，且高炉冶炼过程中影响铁水、炉渣黏度，造成渣铁分离困难[8］。 长期以来，利用钒钛磁铁矿铁精矿炼铁的入炉TFe 品位远低于普通铁矿石，造成了煤焦等燃料量和能耗偏高，推高了炼铁成本，影响了企业的竞争能力[8-10］。 降低钒钛铁精矿中杂质含量、提高TFe 品位有利于降低高炉炼铁燃料比、能耗和碳排放量。 本文以攀西某钒钛铁精矿为研究对象，在工艺矿物学基础上进行了实验室提质试验，以降低杂质含量、提高TFe 品位。

1 试验原料

试验原料采自四川攀枝花某选矿厂，矿样化学成分分析结果见表1。 由表1 可知，矿样主要有价成分为Fe 和V2O5，影响铁精矿TFe 品位的主要脉石成分为TiO2、SiO2、Al2O3、MgO。

表1 矿样化学成分分析结果（质量分数）%

矿样矿物组成见表2，钛元素赋存状态见表3。 矿样中脉石主要为绿泥石、蛇纹石、镁铝尖晶石和粒状钛铁矿等；钛铁矿（客晶）及镁铝尖晶石（客晶）以网格状、针状、絮状、细脉状和条带状镶嵌于钛磁铁矿基底，粒度普遍小于5 μm，形成特有的钒钛磁铁矿固熔体结构；橄榄石、绿泥石等脉石多呈粗粒且普遍与钛磁铁矿连生。

表2 矿样矿物组成及含量（质量分数）%

表3 钛元素赋存状态分析结果

2 实验室提质试验

2.1 预先分级粒度对产品指标的影响

矿样脱磁后，采用筛分法对矿样进行预先分级，预先分级粒度对矿样粗、细粒产品产率、TFe 品位及主要脉石组分的影响见表4。 由表4 可知，经预先分级，粗粒级产品和细粒级产品的TFe 品位和SiO2＋Al2O3＋MgO含量差异明显；随着分级粒度变细，各粒级粗、细产品的TFe 品位和SiO2＋Al2O3＋MgO 含量差异呈收窄趋势。

表4 预先分级粒度对产品指标影响

2.2 粗粒级产品磨矿-磁选试验

以0.074 mm 分级粗粒级产品为研究对象，采用图1所示流程进行磨矿-磁选试验，磁选设备为SXCT0503高频谐波磁场磁选机150 mT 和250 mT 各1 台，磨矿细度对试验结果的影响见表5。 由表5 可知，粗粒级产品经磨矿-磁选，TFe 品位显著提高；随着磨矿细度提高，精矿产率、TFe 回收率和SiO2＋Al2O3＋MgO 含量逐渐降低，精矿TFe 品位逐渐升高；精矿TiO2品位随磨矿细度变化不大。

图1 粗粒级产品磨矿-磁选试验流程

表5 粗粒级产品磨矿-磁选试验结果

2.3 细粒级产品磁选试验

采用图2 所示流程对细粒级产品进行磁选试验，磁选设备为SXCT0503 高频谐波磁场磁选机150 mT和250 mT 各1 台，试验结果见表6。 由表6 可知，经两段磁选，可使细粒级产品TFe 品位提高0.88 ～1.37个百分点；随着分级粒度变细，精矿产率、精矿TFe 作业收率和SiO2＋Al2O3＋MgO含量逐渐降低，精矿TFe品位、尾矿TFe 品位和精矿铁金属损失率逐渐升高；精矿TiO2品位小幅变动，即使－0.038 mm 细粒级产品采用磁选也难使TiO2含量降低。

图2 细粒级产品磁选试验流程

表6 细粒级产品磁选试验结果

2.4 综合试验

综合表5 及表6 数据，采用脱磁-预先筛分分级（0.074 mm）-粗粒级再磨（－0.074 mm 粒级占92.85%）-磁选-细粒级磁选的分磨分选工艺进行试验，试验流程见图3，结果汇总于表7。 由表7 可知，采用脱磁-预先筛分分级（0.074 mm）-粗粒级再磨（－0.074 mm 粒级占92.85%）-磁选-细粒级磁选的分磨分选工艺，可获得产率91.72%、TFe 品位59.02%、TFe 回收率96.96%的提质总铁精矿，TFe 品位提高了3.19 个百分点，SiO2＋Al2O3＋MgO 含量降低了3.91 个百分点，尾矿产率8.28%、TFe 品位20.50%；无论细粒级产品磁选，还是粗粒级产品细磨后磁选，皆不能使TiO2含量降低；在图3 的粒度和分选条件下，总铁精矿SiO2＋Al2O3＋MgO 含量达7.03%；样品中钛磁铁矿与钛铁矿（客晶）和镁铝尖晶石（客晶）的特殊结构决定了其TiO2和SiO2＋Al2O3＋MgO 难以深度脱除。

图3 脱磁-粗细分磨分选试验流程

表7 脱磁-粗细分磨分选试验结果

3 结论

1） 影响该钒钛铁精矿品质的化学成分主要为TiO2、SiO2、Al2O3和MgO，矿样主要脉石矿物为绿泥石、蛇纹石、镁铝尖晶石及钙长石，粗粒级脉石多与钛磁铁矿连生，细粒级脉石少且以单体为主。

2） 采用脱磁-预先筛分分级-粗粒级再磨-磁选-细粒级磁选的分磨分选工艺，可使精矿TFe 品位提高3.19个百分点、SiO2＋Al2O3＋MgO 含量降低3.91 个百分点。

3） 钛铁矿（客晶）及镁铝尖晶石（客晶）以格片状、细脉状、条带状、网格状及针状镶嵌于钛磁铁矿基底，形成钛磁铁矿特有结构，造成了矿样中TiO2、SiO2、Al2O3、MgO 难以深度脱除。