攀西釩鈦磁鐵礦鉻元素工藝礦物學研究

李瀟雨，周滿賡，王 婧，王 越

(1.中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041；2. 國土資源部釩鈦磁鐵礦綜合利用重點實驗室，四川 成都 610041)

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攀西釩鈦磁鐵礦鉻元素工藝礦物學研究

李瀟雨1,2，周滿賡1,2，王 婧1,2，王 越1,2

(1.中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041；2. 國土資源部釩鈦磁鐵礦綜合利用重點實驗室，四川 成都 610041)

對攀西釩鈦磁鐵礦攀枝花、白馬、太和和紅格4大礦區(qū)和選廠的礦樣進行了詳細的工藝礦物研究，認為紅格作為超大型鉻鐵礦礦床，其鉻元素的研究和利用必須與其他礦區(qū)區(qū)分。紅格礦區(qū)鉻有五種產(chǎn)出形式，鉻鈦鐵礦含鉻最高但礦物含量甚微，故鉻元素主要賦存于鈦磁鐵礦-鉻鈦磁鐵礦和鉻鈦磁鐵礦中，且鉻含量嚴格受礦石基性程度的控制，多分布于橄輝巖、輝石巖中，在以后的開發(fā)利用中需要加強對上述巖石的監(jiān)測，而鉻的單礦物是否會隨之增加仍有待繼續(xù)研究，最終方可制定合理的綜合利用措施。而其他三大礦區(qū)鉻元素則主要賦存于鈦磁鐵礦中，鈦磁鐵礦亦是鐵精礦的主要回收礦物，結(jié)合鉻元素的利用現(xiàn)狀，認為在目前的選礦工藝下，在提高鐵精礦品位和回收率的同時，釩、鉻的選礦回收率也將得到提高。

攀西釩鈦磁鐵礦；鉻元素；工藝礦物學

攀西釩鈦磁鐵中鉻元素在不同礦區(qū)或不同礦帶中的含量相差很大：攀枝花、白馬、太和礦鈦磁鐵礦含鉻量很低，變化范圍從0.002%～0.07%，回收利用難度大；而紅格礦原礦和鈦磁鐵礦含鉻量雖不很高，變化范圍從0.013%～0.59%，但集中在輝石巖和橄輝巖類型礦石中，經(jīng)四川省106地質(zhì)隊儲量計算，鉻為超大型鉻鐵礦礦床。對鉻元素的工藝礦物學研究、鉻的綜合利用的設計與布局顯然必須遵從其空間分布的規(guī)律，將紅格礦區(qū)與其他3個礦區(qū)區(qū)別開來。

1 攀西鉻鈦鐵礦成因研究

紅格礦床賦存于巨大的層狀-似層狀中堿性-基性-超基性分異雜巖體中，巖漿分異作用好，巖體呈韻律式層狀構(gòu)造，釩鈦磁鐵礦礦礦體呈層狀、似層狀透鏡體賦存于各韻律層的下部-底部構(gòu)成含礦層(帶)。

前人對紅格礦區(qū)內(nèi)冕寧-路枯巖體群中的米易新街巖體進行了詳細的研究，證明其有三個火成堆積旋回[6]。在其下部(第一)旋回底層單輝橄欖巖中有厚1～2m的浸染狀鈦鉻磁鐵礦礦層，推測此類暗色巖層理侵入體的鉻礦石相當于布什維爾德(IA)型的上部堆積旋回；其浸染狀鐵鉻磁鐵礦礦層顯然也是正常的火成堆積作用產(chǎn)物，而其脈狀鈦鉻鐵礦礦石又像是鉻鐵礦礦漿冷凝而成的。最終推斷該區(qū)鉻鈦鐵礦為層理暗色巖型層狀鉻礦床[5]。

2 紅格礦區(qū)總脈石中鉻元素分布

攀西釩鈦磁鐵礦的脈石主要由中-拉長石、輝石和橄欖石組成，后期巖漿熱液活動部份礦段有一定數(shù)量的角閃石和碳酸鹽礦物出現(xiàn)，紅格礦區(qū)總脈石中的Cr2O3變化范圍從0.005%～0.040%,見表1。

3 紅格礦區(qū)鉻在礦石中的賦存規(guī)律

紅格礦區(qū)主要礦石中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析表見表2。

從表2中可以看出，紅格礦區(qū)鉻的變化規(guī)律總體隨鐵的品位呈正比例升降，但由于鈦鉻鐵礦等鉻的單礦物的存在，鉻與鈦磁鐵礦關(guān)系的規(guī)律性要弱于釩與鈦磁鐵礦。

4 紅格礦區(qū)主要鉻礦物和產(chǎn)出形式

攀西四大礦區(qū)中鉻的含量差異很大，僅紅格礦區(qū)達到千分至萬分級含量，且存在鈦鉻鐵礦等鉻的

單礦物，具綜合利用的可能。紅格礦區(qū)鉻的含量嚴格受礦石基性程度的控制，見表3。

4.1 紅格礦區(qū)含鉻礦物產(chǎn)出形式

據(jù)前人的研究[4]，紅格鈦磁鐵礦根據(jù)含鉻量與產(chǎn)出的特點，屬鈦磁鐵礦——鈦鉻鐵礦系列礦物，含鉻礦物為鉻鈦磁鐵礦和鈦鉻鐵礦，產(chǎn)出形式有四種，見表4。

對紅格礦區(qū)內(nèi)8個礦樣中含鉻礦物的相對含量統(tǒng)計(表5)可以看出：含鉻礦物主要由鈦磁鐵礦-鉻鈦磁鐵礦、鉻鈦磁鐵礦和鉻鈦磁鐵礦-鈦鉻鐵礦等系列礦物組成，其中鈦鉻鐵礦單礦物雖然含鉻量最高，但是由于其含量甚微，故認為鉻元素主要賦存于鈦磁鐵礦-鉻鈦磁鐵礦和鉻鈦磁鐵礦中。

表1 紅格礦區(qū)總脈石中鐵、釩、鉻變化統(tǒng)計表/%

表2 紅格礦區(qū)主要礦石中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析表

表3 各巖石中Cr2O3品位表[3]

表4 紅格礦區(qū)鉻礦物產(chǎn)出形式

表5 紅格礦區(qū)巖石中含鉻礦物相對含量表

4.2 主要礦物特征

紅格礦區(qū)鈦鉻鐵礦主要有3種賦存狀態(tài)。第一種是以粒狀鈦鉻鐵礦單礦物存在，多呈自形或半自形晶，粒度細微(粒度范圍在10μm左右)；第二種是與鉻鈦磁鐵礦共生，形成嵌晶或團粒狀結(jié)構(gòu)，鈦鉻鐵礦多呈粒狀或塵點狀，粒度細微；第三種是與脈石礦物共生形成嵌晶(包含)結(jié)構(gòu)，鈦鉻鐵礦一般呈自形粒狀包含于粗大的輝石或角閃石中(圖1)。

紅格礦區(qū)的鉻鈦磁鐵礦由鉻磁鐵礦主礦物和鈦鐵礦、鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石等客晶礦物組成。能譜面掃描和探針結(jié)果證實，在較純凈的鉻磁鐵礦基底中，鈦、釩、鉻等元素取代鐵的相應質(zhì)點，呈類質(zhì)同象存在；而在客晶礦物鈦鐵礦、鈦鐵晶石和鎂鋁尖晶石中均未發(fā)現(xiàn)鉻元素的富集點。紅格礦區(qū)不同品級礦樣中釩鈦磁鐵礦-鉻鈦磁鐵礦成份數(shù)據(jù)見表6。

圖1 鈦鉻鐵礦與輝石形成嵌晶結(jié)構(gòu)

對紅格礦樣中鈦磁鐵礦-鉻鈦磁鐵礦、鉻鈦磁鐵礦-鈦鉻鐵礦和粒狀鈦鉻鐵礦等系列礦物做了詳細的能譜分析，與前人的研究成果基本吻合。鉻鈦磁鐵礦系列礦物的能譜結(jié)果見表7。

5 紅格礦區(qū)主要含鉻礦物工藝粒度統(tǒng)計

紅格礦區(qū)主要含鉻礦物為鈦磁鐵礦、鈦磁鐵礦-鉻鈦磁鐵礦和鈦鉻鐵礦，從原生工藝粒度統(tǒng)計結(jié)果(表8)可以看出，紅格礦區(qū)的鉻鈦磁鐵礦系列礦物的工藝粒度均集中于3～0.1mm粒級中。

鉻單礦物的粒度統(tǒng)計結(jié)果見表9，鉻鈦鐵礦和鉻鈦磁鐵礦-鈦鉻鐵礦均工藝粒度微細，多集中在10～45μm左右，選別存在一定難度。

表6 紅格礦區(qū)不同品級礦樣中釩鈦磁鐵礦-鉻鈦磁鐵礦成份數(shù)據(jù)表/%

表7 鈦磁鐵礦-鈦鉻鐵礦系列礦物化學成分(能譜分析結(jié)果)

表8 紅格礦區(qū)主要含鉻礦物的原生粒度

表9 紅格礦區(qū)鉻單礦物的粒度

6 紅格礦區(qū)選礦產(chǎn)品中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析

紅格礦區(qū)選礦產(chǎn)品中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析，見表10。

紅格礦區(qū)鐵精礦對原礦的富集比為：TFe，2.44；TiO2,1.42;V2O5,3.05;Cr2O3,3.13。

7 攀西其他礦區(qū)鉻元素分布情況

攀西四大礦區(qū)中鉻的含量差異很大，雖然僅紅格礦區(qū)存在鉻的單礦物，具備綜合利用的可能，但在其他三大礦區(qū)中，鉻多賦存在鈦磁鐵礦中，而鈦磁鐵礦又是鐵精礦回收的主要礦物，這導致鉻80%以上跟隨鐵精礦進入選礦和冶煉工藝，鉻的回收利用可隨鐵精礦的質(zhì)量和回收的提高而提高。下面將對比介紹三大礦區(qū)中鉻元素的詳細分布情況。

7.1 鉻元素在巖石中的走向規(guī)律

1)攀西三大礦區(qū)主要巖石中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析見表11。

2)三大礦區(qū)總脈石鐵、釩、鉻的變化見表12。

攀西釩鈦磁鐵礦的脈石主要由中-拉長石、輝石和橄欖石組成，從上表可以看出Cr2O3在三大礦區(qū)的脈石中含量差異很大，攀枝花礦區(qū)從0.0006%～0.001%，而白馬礦區(qū)則從0.005%～0.011%。

7.2 鉻元素在礦石中的賦存規(guī)律

攀西三大礦區(qū)主要礦石中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析表見表13。

從化學多項分析結(jié)果可以看出礦石樣品特征：攀枝花、白馬、太和礦區(qū)中鉻的變化規(guī)律隨鐵的品位呈正比例升降。

表10 紅格礦區(qū)選礦產(chǎn)品中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析表

表11 攀西三大礦區(qū)主要巖石中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析表

表12 攀西三大礦區(qū)總脈石中鐵、釩、鉻變化統(tǒng)計表/%

7.3 攀西三大礦區(qū)主要鉻礦物和產(chǎn)出形式

攀枝花礦區(qū)綜合大樣鉻元素平衡計算90%以上富集于鈦磁鐵礦中[1]。除紅格礦區(qū)外，三價鉻置換鈦磁鐵礦的三價鐵，鉻比較均勻地分布在鈦磁鐵礦中，更準確的說是分布于鈦磁鐵礦主晶磁鐵礦中，而不是以典型的鉻鐵礦的包體或混合體形式出現(xiàn)。

將攀西三大礦區(qū)鈦磁鐵礦中主次成份規(guī)律性數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下。

1)攀枝花。攀枝花礦區(qū)釩鈦磁鐵礦成份數(shù)據(jù)見表14。

2)白馬。白馬礦區(qū)鈦磁鐵礦成份數(shù)據(jù)見表15。

表13 攀西三大礦區(qū)主要礦石中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析表

表14 攀枝花礦區(qū)釩鈦磁鐵礦成份數(shù)據(jù)/%

表15 白馬礦區(qū)釩鈦磁鐵礦成份數(shù)據(jù)表/%

3)太和。太和礦區(qū)鈦磁鐵礦成份數(shù)據(jù)見表16。

從以上表格中可以看出，三大礦區(qū)鈦磁鐵礦中鉻含量均較低，變化范圍從0.002%～0.07%，相對紅格礦區(qū)來說鉻的回收利用難度較大。

7.4 三礦區(qū)主要含鉻礦物工藝粒度統(tǒng)計

攀西礦區(qū)(除紅格礦區(qū)外)主要含鉻礦物為鈦磁鐵礦，工藝粒度統(tǒng)計結(jié)果見表17。

從上表可以看出，攀枝花礦區(qū)鈦磁鐵礦的工藝粒度均集中于3～0.1mm粒級中，白馬工藝粒度集中于1～0.2mm粒級中，平均粒徑0.6mm。

表16 太和礦區(qū)釩鈦磁鐵礦成份數(shù)據(jù)表/%

7.5 攀西三大礦區(qū)選礦產(chǎn)品中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析

攀西三大礦區(qū)選礦產(chǎn)品中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析，見表18。

1)攀枝花礦區(qū)。密地選鐵廠鐵精礦對原礦的富集比TFe 1.95，TiO20.98，V2O52.73，Cr2O35.05。選鈦廠次鐵精礦對原礦的富集比TFe 3.43，TiO20.98，V2O57.81，Cr2O34.04。

2)白馬礦區(qū)。芨芨坪流程樣鐵精礦對原礦的富集比TFe 1.94，TiO21.59，V2O52.39，Cr2O34.09。田家村流程樣鐵精礦對原礦的富集比TFe 2.39，TiO22.20，V2O53.10，Cr2O311.51。

3)太和礦區(qū)。鐵精礦對原礦的富集比TFe 2.17，TiO21.11，V2O52.76，Cr2O322.46。

8 鉻利用現(xiàn)狀及潛力評價

1)在紅格礦區(qū)，鉻主要以鉻鈦磁鐵礦、鈦磁鐵礦—鉻鈦磁鐵礦產(chǎn)出，并且有少量的鈦鉻鐵礦等鉻的單礦物存在。其中鈦磁鐵礦-鉻鈦磁鐵礦中Cr含量變化范圍從0.53%～0.98%，多呈海綿隕鐵狀結(jié)構(gòu)存在；鉻鈦磁鐵礦中Cr含量變化范圍從1.19%～7.75%，呈嵌晶狀或呈片晶狀存在于橄欖石晶粒中；鉻鈦磁鐵礦-鈦鉻鐵礦中Cr含量變化范圍15.2%～17.82%，呈團粒狀結(jié)構(gòu)存在于原礦中；鈦鉻鐵礦中Cr含量變化范圍20.04%～27.72%，粒度細微，礦物含量<0.04%。鈦鉻鐵礦單礦物含量很少且粒度微細，目前并不影響物理選礦工藝效果，但其可以說明鉻與鈦磁鐵礦關(guān)系的規(guī)律性要弱于釩與鈦磁鐵礦的原因。隨著將來紅格礦區(qū)開發(fā)的深入，鉻的單礦物含量是否會有增加，鉻的賦存狀態(tài)是否有新的變化，將有待更深入的研究。

表17 攀西各礦區(qū)主要含鉻礦物的原生粒度

表18 攀西三大礦區(qū)選礦產(chǎn)品中鐵、鈦、釩、鉻的化學分析表

2)攀西除紅格礦區(qū)外，鉻主要賦存于鈦磁鐵礦中，而選礦工藝可用的鐵亦主要賦存于鈦磁鐵礦中，故鉻的品位雖然遠低于工業(yè)利用的要求，但在冶煉的釩渣中卻有富集。由鐵精礦帶入冶煉的鉻，采用預還原、電爐熔分、轉(zhuǎn)爐吹煉工藝試驗，生產(chǎn)出釩鉻渣，釩鉻渣含V2O59.42%，Cr2O319.25%。釩鉻渣鈉化焙燒→浸出、沉淀分離或萃取法分離釩、鉻，分別得到五氧化二釩(V2O5>90%)和三氧化二鉻(Cr2O3>98%)。從原礦到產(chǎn)品的回收率釩為39.89%～51.97%，鉻為39.46%～55.05%。

9 結(jié)論

1)鉻的含量以紅格礦區(qū)最高，而紅格礦區(qū)又以北礦區(qū)和南礦區(qū)的馬松林礦段為最富，具有工業(yè)回收的價值，目前資料表明攀西其余礦區(qū)都有鉻存在，但含量相對較低回收利用難度大。紅格礦鉻含量嚴格受礦石基性程度的控制，多分布于橄輝巖、輝石巖中，在以后的開發(fā)利用中需要加強對上述成分的監(jiān)測，采取綜合利用措施。

2)鈦磁鐵礦和鈦磁鐵礦-鉻鈦磁鐵礦(紅格礦區(qū))、鉻鈦磁鐵礦(紅格礦區(qū))是目前鉻元素主要富集平臺和載體，應以這幾類礦物作為鉻元素的回收目標。而這幾類礦物亦是鐵精礦的主要回收礦物，在目前選礦工藝下，綜合考慮選礦的效益和資源的利用，鐵精礦品位和回收率仍有小幅度提升空間，在提高鐵精礦品位和回收率的同時，釩、鉻的選礦回收率也將得到提高。

[1] 吳本羨，孟長春，范章杰，等. 攀枝花釩鈦磁鐵礦工藝礦物學[M]. 成都：四川科學技術(shù)出版社，1998.

[2] 丁其光，徐明. 攀西釩鈦磁鐵礦共伴生資源高效利用潛力調(diào)查研究報告[R]. 成都：中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所，2013.

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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

中國鉻礦資源比較貧乏，目前鉻產(chǎn)量只能滿足國內(nèi)需求的6%，其他主要依靠進口。至2008年底，鉻鐵礦查明基礎(chǔ)儲量577萬t，其中富鉻礦245.6萬t。主要集中在西藏、甘肅、內(nèi)蒙古、新疆四省(區(qū))。