攀枝花、白馬釩鈦磁鐵礦鐵精礦提質(zhì)的難點研究

陳 碧 李韋韋 王 勇3

（1.攀鋼集團礦業(yè)有限公司設(shè)計研究院；2.釩鈦資源綜合利用國家重點實驗室）

經(jīng)過50多年的開發(fā)利用，攀枝花礦區(qū)朱蘭釩鈦磁鐵礦采礦進入了深部開采階段，礦石品位下降、結(jié)晶粒度變細、難磨選礦石占比增大，導(dǎo)致鐵精礦產(chǎn)率及質(zhì)量下降。白馬礦區(qū)的白馬選礦廠自2007年試生產(chǎn)以來，礦石性質(zhì)也有所變化，原工藝系統(tǒng)的適應(yīng)性正在下降。

針對鋼鐵系統(tǒng)入料TFe品位提高1個百分點，則焦比降低2個百分點、高爐利用系數(shù)提高3個百分點，而目前攀枝花鐵精礦TFe品位在53.8%左右，白馬選礦廠鐵精礦TFe品位在55.5%（白馬提質(zhì)鐵精礦TFe品位57%左右）。因此，鋼鐵公司對鐵精礦提質(zhì)有著強烈的要求。

1 成礦巖體差異

攀西地區(qū)的釩鈦磁鐵礦［1］產(chǎn)生在基性巖、基性巖-超基性巖體中，基性巖、基性巖-超基性巖體都屬于硅不飽和巖，Si O2含量小于45%，造巖成分富Ca、Mg、Al，少K、Na。攀枝花地區(qū)的釩鈦磁鐵礦產(chǎn)于攀枝花層狀基性巖——輝長巖中，礦床分為9個礦帶，其中下部暗色層狀輝長巖相的Ⅷ礦帶為主要礦層。白馬含礦基性-超基性（包括橄欖巖、橄輝巖、輝橄巖、純橄欖巖等）層狀巖體I級韻律旋回的中下部。白馬巖體的成礦與攀枝花巖體有所不同，釩鈦磁鐵礦主要賦存在巖體下部的層狀超基性形巖和橄欖輝長巖、橄長巖內(nèi)，形成大規(guī)模的浸染狀和條帶狀礦石；礦石基性較攀枝花重，橄欖石含量較攀枝花巖體高。白馬礦區(qū)礦石主要特征為三高三低，即鐵鈦比高、鈦磁鐵礦含鐵高、含釩高，原礦及鈦磁鐵礦含鈦低、鈦鐵礦理論品位低。

2 影響釩鈦磁鐵礦鐵精礦品位的重要因素

鈦磁鐵礦礦物名稱的由來，是由于主晶磁鐵礦中有大量的含有鈦成分的固溶體分離物（客晶礦物）：鈦鐵片晶、鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石。鐵精礦品位是一個不穩(wěn)定的變數(shù)，基本因素由兩方面決定。

2.1 鈦磁鐵礦客晶礦物的類別和含量影響

客晶礦物一般粒度0.005～0.05 mm，少數(shù)可達0.1 mm；如果是片晶，厚一般0.000 5～0.001 mm?？途УV物含量隨礦石品級增高而增多，從Fe1至Fe4（將礦石劃分為4個工業(yè)等級，F(xiàn)e1為富礦，TFe品位＞45%；Fe2為中礦，TFe品位30%～45%；Fe3為貧礦，TFe品位30%～20%；Fe4為表外礦，TFe品位20%～15%），客晶礦物含量從45%降至22%，貧礦中鈦磁鐵礦客晶礦物較少，礦物含鐵量較高。鈦磁鐵礦中客晶礦物含量見表1，客晶礦物種類見表2。

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由表1、表2可知：白馬礦區(qū)的客晶礦物含量較攀枝花礦少，種類也有區(qū)別。

2.2 鈦磁鐵礦物理性質(zhì)

鈦磁鐵礦是本礦山生產(chǎn)鐵精礦的唯一回收礦物，要想獲得高品位鐵精礦，就必須提高精礦中鈦磁鐵礦的含量，減少其他礦物的夾雜和貧連生的進入。這一目標(biāo)的實現(xiàn)與鈦磁鐵礦及其伴生礦物的物理性質(zhì)相關(guān)。

攀枝花釩鈦磁鐵礦中的強磁性礦物除了鈦磁鐵礦，還有部分磁黃鐵礦。磁黃鐵礦的化學(xué)式為Fe1-xS，S含量不是36.4%，而是39%～40%，分為單斜晶系與六方晶系，單斜晶系的磁黃鐵礦具有鐵磁性，屬于強磁性礦物；六方晶系為順磁性，屬于弱磁性礦物。單斜晶系的磁黃鐵礦進入鐵精礦，必然影響鐵精礦品質(zhì)。鈦鐵礦、普通輝石、普通角閃石、橄欖石等均為弱磁性礦物，中拉長石、黃鐵礦等均為非磁性礦物［3］。

鈦磁鐵礦與磁鐵礦性質(zhì)類似，屬鐵磁性礦物。影響鈦磁鐵礦磁性特征的因素除了礦物的電子構(gòu)型和磁結(jié)構(gòu)，還與鈦、釩、鉻、銀、鎂、鈷、鎳等的含量有關(guān)，這些成分的存在使鈦磁鐵礦的比磁化系數(shù)比磁鐵礦低，而比飽和磁化強度、矯頑力等比磁鐵礦高。主要工藝礦物的物理性質(zhì)見表3。

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由表3可知：鈦磁鐵礦的密度與鈦鐵礦、硫化礦物的差別很小，采用重選不能實現(xiàn)鈦磁鐵礦與鈦鐵礦、硫化礦物的有效分離，但比磁化系數(shù)差別很大，因此，利用礦物的磁性差異可富集鈦磁鐵礦，可能有極少數(shù)單斜晶系的磁黃鐵礦進入鐵精礦，這正是攀枝花釩鈦磁鐵礦含硫較高的原因。

3 鐵精礦提質(zhì)難點

鈦磁鐵礦的基底礦物是磁鐵礦，由于成礦時物理、化學(xué)條件的變化，少量鈦、釩、鋁等以類質(zhì)同象或以微細鈦鐵礦、尖晶石等固溶體分離礦物狀態(tài)出現(xiàn)在鈦磁鐵礦中，這部分固溶體分離礦物粒度從不足1 μm至30 mm，通過細磨可以大量去除，但類質(zhì)同象雜質(zhì)則無法去除，這部分不純的磁鐵礦理論含鐵最高可達66%左右，明顯低于純磁鐵礦的含鐵量。參照鞍山式鐵精礦的品位與理論品位的差值，結(jié)合現(xiàn)場釩鈦磁鐵礦的情況，可以判斷現(xiàn)場生產(chǎn)的鐵精礦品位難以超過62%。

對于攀枝花的釩鈦磁鐵礦石，工藝礦物分鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、硫化物、脈石四大類；總體來說，鈦磁鐵礦次生和表生變化弱，但普遍存在，僅不同礦區(qū)不同地段強弱差異較大，有綠泥石化、磁赤鐵礦化、褐鐵礦化現(xiàn)象；磁赤鐵礦屬于強磁性礦物，是鈦磁鐵礦氧化成赤鐵礦的中間產(chǎn)物，只出現(xiàn)在強風(fēng)化礦中，綠泥石化的鈦磁鐵礦進入鐵精礦，影響鐵精礦品位，綠泥石化程度不同，影響精礦的程度也不同。

對鈦磁鐵礦的礦物學(xué)分析表明，傳統(tǒng)工藝礦物學(xué)得到的鈦磁鐵礦純礦物的含鐵量即為理論鐵品位，采用單礦物法測定的鈦磁鐵礦精礦的理論鐵品位見表4。

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由表4可知：白馬鐵精礦的理論品位下限較攀枝花高。

4 鐵精礦提質(zhì)試驗

為給生產(chǎn)提供依據(jù)，筆者課題組開展了攀枝花、白馬礦石鐵精礦提質(zhì)試驗，經(jīng)過七階段磨選，獲得的鐵精礦主要工藝礦物含量及單體解離度見表5。

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由表5可知：鐵精礦中鈦磁鐵礦的含量均超過97%，且基本單體解離。

攀枝花、白馬精礦-38μm均達到90%以上，前者七階段磨選精礦產(chǎn)率為32.45%、TFe品位57.30%、回收率為62.94%；后者七階段磨選精礦產(chǎn)率24.61%、TFe品位59.58%、回收率58.69%。

通過試驗與現(xiàn)場生產(chǎn)比較，現(xiàn)場鐵精礦鈦磁鐵礦含量一般在95%左右，脈石礦物與細泥的夾雜現(xiàn)象較普遍，部分鈦磁鐵礦綠泥石化，客晶礦物較原礦少，說明通過磨礦，部分客晶礦物與鈦磁鐵礦分離。

5 現(xiàn)場鐵精礦分析

取攀枝花生產(chǎn)的鐵精礦和白馬2個流程的鐵精礦（其一為兩階段磨選鐵精礦，簡稱白馬1#；其二為塔磨后再選精礦，簡稱白馬2#，白馬1#精礦磨礦后再選成白馬2#精礦），這3種精礦篩析結(jié)果見表6，主要礦物含量及單體解離度見表7，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表8。

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由表6可知：攀枝花鐵精礦+0.074 mm粒級產(chǎn)率最高，-0.038 mm粒級產(chǎn)率最低，TFe品位也最低；白馬2#精礦+0.074 mm粒級產(chǎn)率最低，-0.038 mm粒級產(chǎn)率最高，TFe品位也最高。因此，要提高精礦鐵品位，鈦磁鐵礦單體解離是關(guān)鍵，理論上磨礦細度越高解離度越高，但磨礦粒度太細會影響另一種有用礦物鈦鐵礦的回收，造成資源浪費，所以適度、選擇性磨礦［5］是關(guān)鍵。

由表7可知：攀枝花鐵精礦的鈦磁鐵礦含量及單體解離度最低，白馬2#精礦鈦磁鐵礦含量最高，回收效果較理想，且鈦鐵礦、脈石含量均低于白馬1#精礦。

由表8可知：白馬2#精礦TFe品位最高，同時V2O5含量也最高，TiO2含量最低；攀枝花鐵精礦正好相反，這與白馬鐵礦高鐵、高釩、低鈦有關(guān)；白馬1#精礦經(jīng)過再磨再選成白馬2#精礦，Ti O2、Si O2、Al2O3、MgO含量都有所下降，V2O5含量隨鐵品位升高而升高，對釩的提取有利，這也是攀枝花釩鈦磁鐵礦的特征。

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6 結(jié)論

（1）攀枝花地區(qū)的釩鈦磁鐵礦床產(chǎn)于攀枝花層狀基性巖的輝長巖體中，白馬礦床在基性-超基性層狀巖體的中下部；白馬礦區(qū)礦石主要特征為三高三低，即礦石鐵鈦比高，鈦磁鐵礦含鐵高，含釩高，鈦鐵礦的理論品位低。

（2）釩鈦磁鐵礦是以磁鐵礦為基底，客晶礦物（鈦鐵片晶、鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石）為輔的復(fù)合性礦物，影響鐵精礦品位的主要因素：一是鈦磁鐵礦客晶礦物的含量和客晶礦物的類別，二是鈦磁鐵礦與伴生礦物的物理性質(zhì)。

（3）鈦磁鐵礦是攀枝花釩鈦磁鐵礦可利用的復(fù)合鐵礦物，通過細磨可以去除相當(dāng)部分的固溶體分離物，但類質(zhì)同象性質(zhì)的雜質(zhì)無法去除，這也是鈦磁鐵礦提質(zhì)的難度所在。

（4）攀枝花礦區(qū)的鐵精礦理論TFe品位為56.36%～61.36%、白馬礦區(qū)為59.26%～60.60%，白馬鐵精礦的理論品位下限較攀枝花高。

（5）試驗確定的攀枝花鐵精礦TFe品位上限57.30%，白馬鐵為59.58%；現(xiàn)場攀枝花鐵精礦質(zhì)量最差（TFe品位53.78%），白馬1#精礦TFe品位為55.24%；白馬1#精礦再磨再選而得到的白馬2#精礦TFe品位為57.13%，鐵精礦質(zhì)量最好，最接近理論品位下限或機械選別上限。