安登氣

(1.中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院，湖南長沙 410083;2.長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙 410012)

釩鈦磁鐵礦的開發(fā)利用，其主要目的是將礦石中的有價礦物，按其不同性質(zhì)分選成各類產(chǎn)品，近代選礦技術(shù)的發(fā)展，為分選富集釩鈦磁鐵礦提供了技術(shù)保證，磁力分選技術(shù)能大規(guī)模地從礦石中分選出含釩的鈦磁鐵礦產(chǎn)品(鐵精礦)，重力選礦的發(fā)展與應(yīng)用，能有效地分選出鈦鐵礦產(chǎn)品(鈦精礦)［1］。陜西某釩鈦磁鐵礦資源，TFe品位為15.85%，TiO2品位2.94%、V2O5品位0.14%，屬于富磷含硫酸性低品位釩鈦磁鐵礦礦石。可回收目的礦物主要是鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，金屬礦物主要是鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，次為假象赤鐵礦和褐鐵礦;脈石礦物以斜長石和角閃石居多，次為輝石、黑云母、絹云母、綠泥石、磷灰石和榍石等［2］。目的礦物與脈石礦物嵌布關(guān)系比較復(fù)雜，屬難利用低品位釩鈦資源，通過對該礦采用新型ZCLA選礦機(jī)［3］進(jìn)行粗粒濕式拋尾，再采用弱磁選回收釩鈦磁鐵礦，強(qiáng)磁選－重選工藝回收鈦鐵礦，最終實現(xiàn)該礦鐵鈦釩資源的綜合利用，釩鈦磁鐵礦產(chǎn)率13.37%，品位可達(dá)到60.18%～65.27%，磁性鐵回收率達(dá)到98%以上，鈦鐵礦產(chǎn)率1.94%，鈦鐵礦回收率 84.09%以上，鐵精礦含 V2O5富集到0.89%～0.93%，改變了現(xiàn)場只能實現(xiàn)鐵資源回收的現(xiàn)狀，開創(chuàng)了釩鈦資源選礦的新工藝。

1 原礦性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)成分

試驗樣多元素分析結(jié)果列于表1，鐵、鈦的化學(xué)物相分析結(jié)果分別列于表2、表3。

表1 礦石的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

表2 礦石中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

表3 礦石中鈦的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

從表1、表2和表3可知，礦石中可供選礦回收的組分主要是鐵和鈦，二者品位分別為15.85%和2.94%;V2O5的含量為0.14%，可作為綜合利用的對象。需要選礦排除的造巖組分主要是 SiO2和Al2O3，二者合計含量達(dá)45.77%。有害雜質(zhì)砷和硫的含量都很低，對選礦產(chǎn)品的質(zhì)量影響甚微，但磷的含量較高，需要關(guān)注其走向。礦石中鐵主要以兩種形式產(chǎn)出:一是賦存在鈦磁鐵礦中的鐵，分布率占44.86%;二是以高價氧化鐵的形式賦存在赤(褐)鐵礦中，分布率為22.02%。礦石中鈦的賦存狀態(tài)亦主要分為兩種:一是呈鈦鐵礦產(chǎn)出，分布率為57.82%;二是以類質(zhì)同像形式分布于鈦磁鐵礦中的 TiO2占16.33%。

1.2 礦物組成及含量

礦石具稀疏－星散浸染狀構(gòu)造。經(jīng)鏡下鑒定、X射線衍射分析和掃描電鏡分析綜合研究查明，礦石中金屬礦物主要是鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，次為假象赤鐵礦和褐鐵礦;脈石礦物以斜長石和角閃石居多，次為輝石、黑云母、絹云母、綠泥石、磷灰石和榍石等。礦石中主要礦物的重量含量列于表4。

表4 礦石中主要礦物的含量 %

2 試驗方案的確定

根據(jù)礦石性質(zhì)，該礦屬于低品位難選釩鈦資源，若僅采用傳統(tǒng)的選礦工藝和設(shè)備進(jìn)行綜合回收利用，經(jīng)濟(jì)效益不明顯，甚至可能處于虧損的邊緣。為此，要實現(xiàn)該礦的鐵、鈦的綜合回收利用，必須在設(shè)備選擇和選別工藝方面有所創(chuàng)新，ZCLA選礦機(jī)非常適合釩鈦磁鐵礦資源綜合回收鐵鈦，可以實現(xiàn)釩鈦磁鐵礦資源6～0 mm或3～0 mm的濕式粗粒拋尾，大量節(jié)省磨礦成本及運行成本［3］，從而為低品位難選釩鈦礦石回收、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價值提供了途徑。同時，高壓輥磨技術(shù)的成熟和有效推廣，使破碎粒度達(dá)到－3 mm成為可能，現(xiàn)許多礦山已經(jīng)成功應(yīng)用［4，5］。

3 試驗結(jié)果及討論

3.1 ZCLA選礦機(jī)粗粒拋尾研究

ZCLA選礦機(jī)是一種永磁磁系的內(nèi)筒式選礦設(shè)備，主要工藝參數(shù)為坡度、轉(zhuǎn)數(shù)、磁介質(zhì)和尾礦清洗水量等，試驗樣品經(jīng)過工藝參數(shù)的研究后，選擇最優(yōu)的工藝參數(shù)條件進(jìn)行了6～0 mm和3～0 mm拋尾試驗，最終推薦采用3～0 mm進(jìn)行濕式粗粒拋尾試驗，試驗結(jié)果列于表5。

表5 ZCLA濕式粗粒拋尾試驗結(jié)果 %

表5的結(jié)果表明，采用ZCLA選礦機(jī)對試驗樣進(jìn)行粗粒拋尾，可以拋出產(chǎn)率21.29%的尾礦，TFe回收率達(dá)到90.79%，TiO2回收率達(dá)到94.54%。

3.2 選鐵試驗結(jié)果

經(jīng)ZCLA拋尾后，試驗樣鐵鈦品位得到富集，拋棄了產(chǎn)率21.29%的尾礦。粗粒拋尾精礦需要經(jīng)過磨礦、弱磁選粗選、弱磁精選最終獲得鐵精礦產(chǎn)品。不同的磨礦細(xì)度條件下可以獲得不同品位的鐵精礦，試驗結(jié)果列于表6。

表6 不同磨礦細(xì)度磁選試驗結(jié)果 %

從表6的試驗結(jié)果看，磨礦粒度越細(xì)，獲得的鐵精礦品位越高，而鐵精礦含鈦越低，與攀西地區(qū)的釩鈦資源相比，鐵精礦含鐵更高，鐵精礦中釩鈦磁鐵礦的晶胞含有的鈦鐵礦和鈦鐵尖晶石遠(yuǎn)低于攀西地區(qū)，更有利于普通高爐冶煉［1］。

3.3 綜合利用不同工藝對比研究

根據(jù)工藝礦物學(xué)研究，若要獲得45%以上品位的鈦精礦產(chǎn)品，磨礦細(xì)度需要達(dá)到－74 μm占80%～90%，故兼顧鐵精礦品位和鐵精礦的回收，選擇－74 μm占85%作為綜合回收流程的磨礦細(xì)度。對比流程中，新工藝:采用ZCLA選礦機(jī)進(jìn)行3～0 mm粗粒拋尾，拋尾精礦經(jīng)磨礦－弱磁選獲得鐵精礦，選鐵尾礦經(jīng)ZH強(qiáng)磁選－搖床重選獲得鐵精礦產(chǎn)品;對比工藝:3～0 mm試驗樣入磨機(jī)磨礦－弱磁選獲得鐵精礦，選鐵尾礦同樣采用ZH強(qiáng)磁選－搖床重選獲得鐵精礦產(chǎn)品。兩種流程相同工藝時選擇同樣的工藝參數(shù)和條件，試驗結(jié)果分別如圖1、圖2所示。

圖1 －3 mm ZCLA拋尾－磨礦－弱磁選鐵－強(qiáng)磁拋尾－搖床選鈦試驗數(shù)質(zhì)量流程圖

對比圖1和圖2結(jié)果，兩種工藝獲得的鐵精礦和鈦精礦指標(biāo)非常接近，鐵精礦產(chǎn)率分別為13.37%和13.34%，全鐵品位為61%左右，鈦精礦產(chǎn)率分別為1.94%和1.96%，二氧化鈦品位分別為45.70%和45.53%，因此，采用ZCLA選礦機(jī)進(jìn)行3～0 mm粗粒拋尾，拋尾效果非常好，適合于該釩鈦磁鐵礦資源綜合回收工藝，較傳統(tǒng)工藝設(shè)備及流程，減少磨礦量21.29%，且鐵、鈦資源在ZCLA粗粒拋尾中損失非常小。

4 結(jié)論

陜西某釩鈦磁鐵礦資源，采用ZCLA粗粒拋尾，拋尾精礦磨礦－弱磁選獲得鐵精礦，選鐵尾礦經(jīng)ZH強(qiáng)磁選－搖床工藝獲得合格的鈦精礦產(chǎn)品，鐵精礦產(chǎn)率13.37%，品位可達(dá)到60.18%～65.27%，磁性鐵回收率達(dá)到98%以上，鈦鐵礦產(chǎn)率1.94%，鈦鐵礦回收率 84.09%以上，鐵精礦含 V2O5富集到0.89%～0.93%，開創(chuàng)了一種釩鈦鐵資源綜合回收的新工藝。

圖2 磨礦－弱磁選鐵－強(qiáng)磁拋尾－搖床選鈦試驗數(shù)質(zhì)量流程圖

［1］ 朱俊士.中國釩鈦磁鐵礦選礦［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1995.

［2］ 劉興華.元素賦存狀態(tài)查定及其選礦意義——以畢機(jī)溝鈦磁鐵礦石為例［J］.中國鉬業(yè)，1996，20(6):12－14.

［3］ 安登氣，曾維龍.新型ZCLA永磁高梯度磁選機(jī)及選別攀枝花鈦鐵礦的研究［J］.礦冶工程，2010，30:151－154.

［4］ 張光宇.礦山行業(yè)用高壓輥磨機(jī)的技術(shù)及其發(fā)展［J］.金屬礦山，2011，(增刊1):82－86.

［5］ 趙昱東.高壓輥磨機(jī)在國內(nèi)外金屬礦山的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景［J］.礦山機(jī)械，2011，39(9):65－68.