攀西钒钛磁铁矿分布特征及采矿选矿技术

董连委

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摘要：随着科技的迅速发展，钢铁工业作为国民经济重要基础产业，为国民经济快速发展做出了巨大贡献。钒钛是重要的战略资源，在钢铁冶炼、航空航天材料生产加工中具有重要地位。对国防、国民经济建设和社会发展具有极其重要的战略意义。钒钛磁铁矿作为我国铁矿石资源的重要组成部分，主要生成于基性、超基性浸入矿床。随着钢铁企业成本和竞争压力的增大，高钛型铁矿高炉冶炼对钒钛铁精矿的TFe品位提出了新的更高要求。

关键词：攀西钒钛磁铁矿；分布特征；采矿选矿技术

引言

钒钛磁铁矿是一种复合型矿产资源，该类型矿石主要生成于基性、超基性浸入矿床，主要含铁、钛和钒，其次还含有钴、铬、镍、镓和钪等多种有价金属元素，是一种极其重要的战略矿产资源。钒钛磁铁矿在全球储量较大，但是大部分集中于三个国家，分别是俄罗斯、南非和中国。四川攀西地区是我国钒钛磁铁矿储量最大的地方，钒钛磁铁矿主要在四大矿区分布，其次是河北承德，少部分分布在辽宁朝阳、山西代县和陕西汉中等地区。钒钛磁铁矿在我国矿产资源开发利用及国民经济发展战略中具有极大的意义，属关系国计民生发展的重大战略资源，目前，随着我国钒钛磁铁矿资源的持续开发利用，高品位矿石消耗殆尽，低品位资源的利用提上日程，该部分资源的低成本开发迫在眉睫。

1钒钛磁铁矿的性质特点及资源特性

钒钛磁铁矿是一种含钒、钛、铁及钪、铬、钴、镍、铜、铀、锌等多种金属元素共伴生的复合铁矿，因而具有很高的利用价值。由于钒与铁的原子半径相近，使得钒可以与铁呈类质同相赋存在磁铁矿中，所以钒没有独立的矿物，而是钒铁共生在磁铁矿中。钒钛磁铁矿的形状多呈片晶或半自形粒状，蓝灰色、有金属光泽，耐王水、盐酸的腐蚀。根据矿石中钛含量（TiO2）的不同，可以分为高、中、低不同钛型的钒钛磁铁矿；根据矿石中铬含量（Cr2O3）的不同，又可以分为低铬型和高铬型钒钛磁铁矿。钒钛磁铁矿中钒的含量（以V2O5计，下同）从0.1%到2.0%不等，是目前提钒的主要矿物来源，其主要分布在基性和超基性侵入岩中，矿石以铁、钛含量高为其基本特征。含矿岩石组合类型主要有辉长岩型、辉长岩-橄榄岩-橄榄辉长岩型、和斜长岩-辉长岩-苏长岩型等。其中，在中国有分布的含钒钛磁铁矿岩石类型主要是辉长岩型和斜长岩-辉长岩-苏长岩型。

2选矿试验

钒钛磁铁矿通常主要回收矿物为钛磁铁矿和钛铁矿，因钛磁铁矿具有强磁性，通常采用弱磁选回收，但难点在于回收钛磁铁矿的同时需充分考虑钛铁矿的过磨问题，为避免钛铁矿的过磨，采用阶磨阶选弱磁流程进行铁的回收，再采用淘洗进一步提高铁精矿品位。

2.1一段磨矿细度试验

磨矿细度指矿石中−0.074mm部分占比。首先对原矿进行了一段不同磨矿细度弱磁试验，试验设备采用实验室鼓形弱磁选机，磁场强度为0.15T。随着磨矿细度的提高，粗精矿TFe品位随之升高。当磨矿细度从55%提高到65%，铁精矿品位提升幅度较小，因此一段磨矿细度选择−0.074mm占55%。

2.2二段磨矿细度试验

对一段弱磁精矿进行了不同再磨细度试验，二段弱磁选磁场强度为0.12T。磨矿细度为−0.074mm占70%时，铁精矿TFe品位为51.67%，当磨矿细度为−0.074mm占80%时，铁精矿TFe品位提升了1.75个百分点，当磨矿细度为−0.074mm占95%时，铁精矿TFe品位提升幅度较小，继续增加至−0.045mm占95%时，铁精矿TFe品位为54.67%，仅提升了0.84个百分点，回收率却下降。增加磨矿细度铁精矿品位提升有限，为降低磨矿成本，选择磨矿细度为−0.074mm占90%。

2.3淘洗试验

如果要提高最终铁精矿的TFe品位，需要磨细至−0.045 mm占95%，此时获得的铁精矿TFe品位为54.67%，如果继续提高磨矿细度以提高铁精矿品位，磨矿成本较高。为了探寻更粗的磨矿细度条件下获得提高精矿TFe品位的可行性，对二段弱磁精矿进行淘洗试验。淘洗磁选工作原理是循环水由底部切向给入淘洗磁选设备，给矿由顶部给料斗进入桶体中部，入料分散后进入选别区，在磁场力、重力及上升水冲力相互作用下，非磁性物质、脉石和贫连生体等由溢流槽经溢流管排出形成尾矿，磁性物则通过下部的精矿管排出。淘洗磁选有助于提高铁精矿品质，降低其中的脉石夹杂，但是淘洗作业耗水量大，淘洗尾矿需经浓缩返回流程，一定程度上增加了生产成本。

3钒钛磁铁矿提钒

3.1直接提钒

目前，全世界直接提钒工业化生产中均采用钠化焙烧生产工艺，即直接采用钒钛磁铁矿精矿与钠盐混合造球，进行焙烧、浸出等工序提取钒产品；浸出渣再进行钛、铁的提炼。钠化焙烧工艺是当前针对高品位钒钛磁铁矿精矿（V2O5≥1.6%）综合效益最好的一种工艺，其不足之处在于对原料的处理量大、设备投资成本高、钠盐消耗量大、铁钛资源不能回收。为了让直接提钒工艺适应现代化的生产标准，研究者们相继提出钒钛磁铁矿精矿的钙化焙烧、空白焙烧等工艺。

3.2钒渣提钒

钒渣提钒是目前从钒钛磁铁矿回收钒最主流和应用最广泛的工艺之一。在含钒铁水的吹炼环节中，摇包法与雾化法由于综合指标低，生产效果一般，现已不再发展；转炉法是一种成熟的工艺，已被广泛采用将钒渣作为原料进行提钒一般包括焙烧、浸出、净化、沉钒、煅烧等工序，其中净化、沉钒、煅烧已基本模式化，钒渣提钒的关键点在于焙烧和浸出。钒渣提钒的代表性工艺有钠化焙烧工艺、钙化焙烧工艺和亚熔盐工艺，并均已实现了工业化生。钠化焙烧提钒工艺是向钒渣中添加一定比例的钠盐进行高温氧化焙烧，进而得到水溶性的钒酸钠，然后通过水浸的方法提钒。该工艺是目前国内外从钒渣中提钒的主流工艺，具有产量大、经济效益好的优点，但也存在钠盐释放有腐蚀性的气体，从而腐蚀设备；浸渣盐碱化、治理成本高等突出问题。

3.3含钒钢渣提钒

含钒钢渣提钒也被称为第三代提钒工艺。钒钛磁铁矿经选矿后得到含钒铁精矿，含钒铁精矿通过高炉等设备冶炼得到含钒铁水，含钒铁水在炼钢过程使得部分钒进入到钢渣中，成为含钒钢渣。尽管如此，但依然还是要高于含钒页岩中的钒含量（含钒页岩中V2O5含量一般在0.1%~1.0%），含钒钢渣是目前国内重要的钒供应来源。加盐焙烧-碳酸化浸出提钒是以NaCl或Na2CO3为钠化添加剂，先对含钒钢渣进行钠化焙烧再进行浸出提钒。在采用钠盐焙烧提钒时，由于钢渣中CaO含量高的原因，在浸出过程中必须采用碳酸化浸出的方法来提高钒浸出率。钠化焙烧工艺和钙化焙烧工艺都没有解决含钒钢渣中碱土金属含量高导致的提钒工艺难题，虽然含钒钢渣的钠化焙烧-碳酸化水浸工艺已完成工业试验，但药剂消耗量大、钒浸出率低，污染环境、反应过程控制难度大等问题还需要进一步的研究完善。

结语

钒钛磁铁矿是一种钒、钛、铁等多种有价元素共生的复合矿，钒钛磁铁矿发现的比较晚，远景储量大，易开采，是国家重要的钒钛战略资源储备地。地质资源不可再生，随着针对性选冶技术的不断提高，钒钛磁铁矿必将在未来国民经济建设中发挥重要的作用。淘洗磁选有助于提高铁精矿品质，降低其中的脉石夹杂，但是淘洗作业耗水量大，淘洗尾矿需经浓缩返回流程，一定程度上增加了生产成本。同时露天开采要正确处理好矿业开发与节能减排、环境保护的平衡关系。钒渣提钒是目前从钒钛磁铁矿回收钒最主流和应用最广泛的工艺之一。在未来钒渣提钒工艺应着重解决其能耗与污染的问题并在保护环境的前提下尽可能提高资源的综合利用程度，同时钒渣提钒仍将是未来提钒工艺的研究重点。

参考文献

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