攀枝花太陽灣釩鈦磁鐵礦石選礦試驗(yàn)研究

王 勇

（1.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計研究院；2.釩鈦資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

礦產(chǎn)資源是不可再生資源，是人類賴以生存、社會賴以發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，充分利用好有限的礦產(chǎn)資源是各礦山企業(yè)所面臨的主要課題［1-2］。

攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司朱蘭采場是一座生產(chǎn)多年的大型釩鈦磁鐵礦采場，設(shè)計開采朱家包包、尖包包2個礦段的礦石資源，開采規(guī)模為1 500萬t/a。經(jīng)數(shù)十年的開采，產(chǎn)能逐步衰減。為了確保攀枝花本部礦區(qū)的可持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，對朱家包包礦段的北延部分——太陽灣礦段的礦石資源（低鐵高鈦型釩鈦磁鐵礦資源，礦石儲量約2.89億t，TFe、TiO2、V2O5平均品位分別為21.68%、9.86%、0.16%）開展了選礦試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 成分分析

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，碎至3～0 mm礦石的篩析結(jié)果見表2。

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從表1可看出，礦石中有價成分為鐵、鈦、釩，TFe、TiO2、V2O5品位分別為21.49%、10.54%、0.17%，屬酸性低鐵高鈦型原生釩鈦磁鐵礦石［3］；有害成分硫含量較高。

從表2可看出，礦石中鐵、鈦在各粒級分布較均勻，沒有明顯的富集現(xiàn)象。

1.2 主要有用礦物的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

攀枝花礦區(qū)礦床為輝長巖型礦床，脈石礦物以普通輝石為主，中-拉長石略低于普通輝石，并富含角閃石［4］。礦石主要礦物組成見表3。

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從表3可看出，礦石中主要有價金屬礦物為鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，含量分別為26.54%、19.53%，鐵主要由鈦磁鐵礦的形式存在，鈦主要以鈦磁鐵礦和鈦鐵礦的形式存在。

礦石中的鈦磁鐵礦與鈦鐵礦呈稀疏浸染狀構(gòu)造，鈦磁鐵礦與鈦鐵礦緊密共生，鈦磁鐵礦與鈦鐵礦均屬晚期交代充填脈石縫隙，鈦磁鐵礦與鈦鐵礦一般呈自形晶，鈦磁鐵礦與鈦鐵礦接觸界線平直，有些鈦磁鐵礦與鈦磁鐵礦的浸染體共生，浸染程度有高有低，有的浸染體只連生少部分鈦磁鐵礦，但其中鈦磁鐵礦與浸染體之間的接觸界線都很平直。

鈦磁鐵礦內(nèi)部具有攀枝花鈦磁鐵礦的典型特征，鈦磁鐵礦內(nèi)部主要有微米級尖晶石片晶，有些區(qū)域尖晶石片晶形成格子狀，有些區(qū)域尖晶石則呈幾微米的粒狀；鈦磁鐵礦內(nèi)部的另一個重要特征是含有鈦鐵礦片晶，在正交鏡下鈦鐵礦片晶呈平行排列，在高倍鏡下鈦鐵礦片晶、鈦鐵晶石以磁鐵礦為基底形成布紋狀、蠕蟲狀的片晶，其粒度都在1μm以下；鈦鐵礦內(nèi)部一般比較純凈，少數(shù)鈦鐵礦內(nèi)部有不規(guī)則嵌布的脈石雜質(zhì)，大部分鈦鐵礦破碎解離后比較純凈；其中的硫化物多為粒狀，也有脈狀、荊棘狀；脈石礦物在該物料中的粒度較粗，但有相當(dāng)一部分脈石礦物中含有雨點(diǎn)狀含鐵礦物。

礦石中鈦鐵礦與鈦磁鐵礦的共生關(guān)系見圖1。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)太陽灣礦的礦石性質(zhì)，采用階段磨選流程選鐵，選鐵尾礦采用兩段強(qiáng)磁選+浮選流程選鈦。

2.1 選鐵試驗(yàn)

2.1.1 一段磨選試驗(yàn)

一段磨選試驗(yàn)固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占48.20%，一段弱磁選試驗(yàn)磁選場強(qiáng)為207 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

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由表4可知，原礦經(jīng)一段磨礦、弱磁選，可獲得產(chǎn)率為24.37%、TFe品位為44.90%、TiO2品位為12.21%、TFe回收率為50.92%的弱磁選粗精礦，弱磁粗選尾礦TiO2品位為10.00%、回收率為71.77%。

2.1.2 二段磨選試驗(yàn)

弱磁選粗精礦二段磨選試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度為-0.074mm占70.70%，二段弱磁選試驗(yàn)磁場強(qiáng)度為151 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可知，一段磨選精礦經(jīng)二段磨選，可獲得作業(yè)產(chǎn)率為76.14%、TFe品位54.06%、Ti O2品位為11.66%、TFe作業(yè)回收率為91.67%的弱磁選精礦，弱磁精選尾礦TiO2品位13.97%、作業(yè)回收率為27.29%。

從上述試驗(yàn)結(jié)果可看出，原礦經(jīng)兩階段磨礦、弱磁選，可獲得產(chǎn)率為18.56%、TFe品位54.06%、TiO2品位11.66%、TFe回收率為46.68%的鐵精礦。

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2.2 選鐵尾礦分析

對2.1節(jié)的弱磁粗選尾礦和弱磁精選尾礦分別進(jìn)行顯微鏡觀察，礦物含量及解離度統(tǒng)計結(jié)果見表6。

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從表6可看出，弱磁粗選尾礦和弱磁精選尾礦中的主要金屬礦物為鈦鐵礦，弱磁粗選尾礦中的鈦鐵礦的單體解離度只有67.85%，根據(jù)鈦鐵礦的選別經(jīng)驗(yàn)，這一解離度不夠，后續(xù)選鈦需要進(jìn)行磨礦；弱磁精選尾礦中的鈦鐵礦單體解離度為86.45%，基本達(dá)到單體解離要求。

將弱磁粗選尾礦和弱磁精選尾礦按流程產(chǎn)率混合，得到的選鐵尾礦TFe品位為14.07%、TiO2品位為10.28%、-0.074 mm占48.00%。該選鐵尾礦為選鈦原料，將采用兩段強(qiáng)磁選+浮選流程選鈦。

2.3 選鈦試驗(yàn)

2.3.1 一段強(qiáng)磁選試驗(yàn)

首先進(jìn)行強(qiáng)磁選拋尾，以拋掉其中的脈石礦物。試驗(yàn)采用SLon-500型立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)，2次粗選流程的背景磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為0.71、0.79 T，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

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從表7可看出，選鐵尾礦經(jīng)過2次強(qiáng)磁粗選，可獲得作業(yè)產(chǎn)率為37.22%、TiO2品位為18.72%、TiO2作業(yè)回收率為67.78%的強(qiáng)磁粗選1精礦，以及作業(yè)產(chǎn)率為14.88%、Ti O2品位為11.96%、Ti O2作業(yè)回收率為17.31%的強(qiáng)磁粗選2精礦，二者混合TFe品位為18.13%、Ti O2品 位 為16.79%、TiO2作 業(yè) 回 收 率85.09%，對應(yīng)的-0.074 mm占44.60%。

2.3.2 強(qiáng)磁粗選精礦磨礦—弱磁選除鐵試驗(yàn)

顯微鏡下分析發(fā)現(xiàn)，一段強(qiáng)磁粗選精礦鈦礦物與鐵礦物及脈石礦物解離不充分，要獲得較高品質(zhì)的鈦精礦，必須通過再磨提高鈦礦物的解離度［5］。結(jié)合選礦廠的工藝流程和探索試驗(yàn)結(jié)果，對一段強(qiáng)磁粗選精礦進(jìn)行篩分，+0.125 mm粒級進(jìn)行閉路磨礦，-0.125 mm粒級進(jìn)行弱磁選除鐵，磁場強(qiáng)度為207 kA/m，除鐵試驗(yàn)結(jié)果見表8。

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從表8可看出，一段強(qiáng)磁粗選精礦磨礦后弱磁選可拋出作業(yè)產(chǎn)率為1.26%、TFe品位為34.61%、TiO2品位為13.74%的高鐵產(chǎn)品，脫鐵產(chǎn)品TiO2品位為16.83%、作業(yè)回收率達(dá)98.97%，對應(yīng)的-0.074 mm含量為70.20%。

2.3.3 二段強(qiáng)磁選試驗(yàn)

采用SLon-500型立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)對脫鐵產(chǎn)品進(jìn)行二段強(qiáng)磁選，背景磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為0.71、0.79 T，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

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從表9可看出，脫鐵產(chǎn)品經(jīng)過強(qiáng)磁精選，可獲得作業(yè)產(chǎn)率為47.92%、TiO2品位為24.50%、TiO2作業(yè)回收率為69.76%的強(qiáng)磁精選精礦1，以及作業(yè)產(chǎn)率為13.48%、Ti O2品 位為21.76%、Ti O2作 業(yè) 回收率為17.43%的強(qiáng)磁精選精礦2，二者混合TFe品位為22.37%、TiO2品位為23.90%、TiO2作業(yè)回收率為87.19%，對應(yīng)的-0.10 mm占99.40%。

2.3.4 浮選試驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)場鈦鐵礦浮選生產(chǎn)實(shí)踐，強(qiáng)磁精選精礦浮鈦以MOH為捕收劑，試驗(yàn)采用浮選脫硫+1粗3精浮鈦工藝流程，開路浮選試驗(yàn)結(jié)果見表10。

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從表10可看出，強(qiáng)磁精選精礦浮硫后采用1粗3精浮鈦開路流程處理，能獲得作業(yè)產(chǎn)率為37.07%、Ti O2品位為47.00%、Ti O2作業(yè)回收率為72.90%的鈦精礦，浮選尾礦Ti O2品位為3.78%。

2.4 全流程試驗(yàn)

礦石采用兩階段磨礦（一段磨礦-0.074 mm占48.20%、二段磨礦-0.074 mm占70.70%）弱磁選（一段磁場強(qiáng)度207 kA/m、二段磁場強(qiáng)度151 kA/m）流程選鐵、2次強(qiáng)磁粗選拋尾（背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.71 T和0.79 T）、磨礦至0.125～0 mm后弱磁選（磁場強(qiáng)度為207 kA/m）脫鐵、2次強(qiáng)磁精選（背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.71 T和0.79 T）、浮硫后1粗3精開路浮選流程浮鈦，最終產(chǎn)品指標(biāo)見表11。

從表11可看出，礦石經(jīng)上述流程處理，可獲得產(chǎn)率 為18.56%、TFe品 位 為54.06%、TiO2品 位 為11.66%、TFe回收率為46.69%的鐵精礦，以及產(chǎn)率為9.54%、Ti O2品位為47.00%、TiO2回收率為42.54%的鈦精礦。

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3 結(jié)論

（1）攀鋼太陽灣礦段的礦石TFe、TiO2、V2O5品位分別為21.49%、10.54%、0.17%，屬酸性低鐵高鈦型原生釩鈦磁鐵礦石，有害成分硫含量較高。

（2）礦石經(jīng)兩階段磨礦弱磁選，可獲得產(chǎn)率為18.56%、TFe品位為54.06%、TiO2品位為11.66%、TFe回收率為46.69%的鐵精礦；弱磁選鐵尾礦經(jīng)過兩段強(qiáng)磁選+浮選流程處理，獲得了產(chǎn)率為9.54%、Ti O2品位為47.00%、TiO2回收率為42.54%的鈦精礦。

（3）太陽灣釩鈦磁鐵礦石具有較高的開發(fā)利用價值，充分利用太陽灣礦石資源可以提高攀枝花本部資源的保障能力及利用水平，延長礦山穩(wěn)產(chǎn)服務(wù)年限。