国外某高品位钒钛磁铁矿综合回收选矿试验研究

罗荣飞

(攀钢集团矿业有限公司选钛厂，四川 攀枝花 617063)

0 引言

钒钛磁铁矿主要分布于中国、俄罗斯、加拿大、南非、挪威、美国、芬兰、巴西等国，有价元素主要是铁、钒、钛。目前，国内外针对钒钛磁铁矿资源的利用是先对矿石进行分选，获得钒钛磁铁精矿和钛铁矿精矿两种产品，然后再对其产品进行深加工利用[1～2]。中国钒钛磁铁矿资源虽然丰富，但原矿中平均地质品位均不高，以攀西地区的攀枝花、红格、太和、白马四大矿区为例，其TFe、TiO2、V2O5品位分别在26%～31%、6%～12%、0.27%～0.35%[3]，若要获得高品质铁、钛精矿则需要采用较复杂的选矿工艺和较高的选矿成本。此次研究的对象来自非洲某国的原生钒钛磁铁矿，主要目的是探索该原料通过选矿试验所获得选矿指标和较佳的工艺流程，为综合回收钒钛磁铁矿研究和应用提供可靠的技术支撑。

1 矿石性质

原矿化学多元素分析结果见表1。

表1 原矿化学多元素分析结果(%)

由表1可见，原矿中主要有价元素TFe、TiO2、V2O5含量分别达47.20%、18.68%、0.63%，且有害元素硫、磷含量都不高，综合回收价值较高。

从矿物组成上看，主要金属矿物为钛磁铁矿和钛铁矿，钒主要以类质同象富集在钛磁铁矿中，试验选铁主要回收磁铁矿和钛磁铁矿，钛铁矿、钛赤铁矿等弱磁性矿物在选钛时一并回收；硫化物含量较少，主要为黄铁矿；脉石矿物主要为普通辉石、斜长石、石英、碳酸盐矿物等。

2 选矿试验方案

目前，国内外针对钒钛磁铁矿较成熟的选别工艺为：用弱磁选回收磁铁矿，浮选法回收硫化物，重选——浮选联合流程或重选(选别粗粒)——强磁选(选别细粒)——强磁精矿浮选联合流程回收钛铁矿。此类资源主要可回收三种精矿：含钒铁精矿、钛铁矿精矿和以黄铁矿为主的硫化物精矿[4～5]。

根据“含钒磁铁矿是强磁性矿物，钛铁矿是弱磁性矿物，但比重较大”的矿石性质和同类资源的生产实践经验，此次试验拟采取先选铁后选钛的工艺流程。选铁采用弱磁选；选钛以重选、SLON强磁-浮选为主。

3 试验结果与讨论

3.1 选铁试验

根据小型探索性试验结果，结合钒钛磁铁矿选铁经验[6～8]，为确定合适的工艺参数，采用了阶段磨矿-阶段磁选的工艺对该原矿进行试验，包括磨矿细度、磁场强度等条件试验。试验流程见图1，试验结果见表2。

图1 原矿两段磨矿-两段弱磁选选铁试验流程

表2 原矿两段磨矿-两段弱磁选选铁试验结果(%)

产品产率品位回收率TFeTiO2TFeTiO2弱磁精矿55.0660.0310.7770.0332.28一段磁尾22.8527.6230.1913.3737.55二段磁尾22.0935.4725.0916.6030.17原矿100.0047.2018.37100.00100.00

由表2可见，采用两段磨矿-两段弱磁选工艺，可获得产率55.06%、TFe品位60.03%、回收率70.03%的铁精矿；铁精矿中的TiO2品位降低至10.77%，而一段磁尾、二段磁尾TiO2品位分别达30.19%、25.19%，钛在磁尾中得以有效富集。

3.2 选钛试验

3.2.1 磁尾重选选钛试验结果

——一段磁尾重选选钛试验结果。将一段磁尾(-74μm占49.40%)采用刻槽摇床进行重选选钛试验，试验流程见图2，试验结果见表3。

图2 一段磁尾摇床重选选钛试验流程

表3 一段磁尾摇床重选选钛试验结果(%)

流程名称产率TiO2品位TiO2回收率一段摇床摇床精矿27.2547.9043.57摇床中矿33.0021.9424.16摇床尾矿39.7524.3232.27合计100.0029.96100.00一段摇床+摇床中矿再选摇床精矿122.6748.7037.01摇床精矿29.5247.0415.01摇床中矿32.7016.3717.94摇床尾矿35.1125.5430.04合计100.0029.83100.00

由表3可见，一段磁尾通过一段摇床选别流程和一段摇床选别后摇床中矿再选流程选钛，都可以得到较佳的试验指标。一段摇床选别后摇床中矿再选流程选钛指标相对更好，其钛精矿综合产率32.19%、TiO2品位48.21%、回收率52.02%。

——二段磁尾重选选钛试验结果。将二段磁尾采用刻槽摇床进行重选选钛试验。考虑到细磨对提高铁精矿品位有益，但会对重选回收钛铁矿的指标有较大影响，同时二段尾矿中TFe品位较高，进入选钛流程可能降低钛精矿产品质量，因此在铁精矿TFe品位相差不大的情况下分别选择二段磨矿细度-74μm含量54%和82%两个条件进行二段磁选，尾矿作为二段重选选钛原料，探索磨矿细度对重选选钛的影响，并在选钛前增加一段除铁工艺，场强控制在0.12T，除铁产品作为副产品次铁精矿。试验流程见图3，试验结果见表4。

图3 二段磁尾除铁-摇床选钛试验流程

表4 二段磁尾除铁-摇床选钛试验结(%)

二段磨矿细度产品产率TiO2品位TiO2回收率TFe品位-74μm 54%次铁精矿30.2512.6315.2955.14摇床精矿18.4447.2634.89/摇床中矿22.6325.5023.10/摇床尾矿28.6823.2726.72/合计100.0024.98100.0033.39-74μm 82%次铁精矿27.8012.5113.8658.07摇床精矿14.3948.0427.55/摇床中矿15.4027.9217.14/摇床尾矿42.4124.5241.45/合计100.0025.09100.0035.47

由表4可知，二段磁尾摇床选钛试验可得到TiO2品位大于47%的精矿，但二段磨矿粒度过细明显降低了尾矿选钛的回收率。同时，在选钛前的除铁工序仍可回收TFe品位在55%以上的次铁精矿。

3.2.2 重选综合尾矿湿式强磁-浮选选钛试验结果

虽然摇床重选选钛试验可以达到较好指标，但由于一、二段磁尾重选选钛后的中、尾矿TiO2品位仍较高(综合达到23%以上)，理论上仍有回收空间。由摇床选钛产品分析得知，一、二段摇床综合尾矿(含中矿)-74μm含量85%以上，-45μm粒级TiO2品位均在22%以上，表明重选法钛金属损失主要在细粒部分。因此，将一、二段摇床综合尾矿作为“SLON强磁-浮选”试验原矿，在开展强磁磁场强度和浮选药剂制度等条件试验基础上进行流程试验[9-10]，试验流程见图4，试验结果见表5。

图4 重选综合尾矿强磁-浮选选钛试验流程图

表5 重选综合尾矿湿式强磁-浮选选钛试验结果(%)

流程产品产率TiO2品位TiO2回收率SLON强磁强磁精矿75.5028.9093.49强磁尾矿24.506.206.51合计100.0023.34100.00浮选浮选精矿29.7846.6448.06浮选尾矿39.0813.1117.73中矿115.2526.5714.02中矿29.3334.3811.10中矿36.5640.059.09合计100.0028.90100.00

由表5可看出，摇床综合尾矿通过“SLON强磁-浮选”选钛，SLON强磁作业可将原矿TiO2品位从23.34%提高到28.90%，作业回收率达93.90%，尾矿品位6.20%，强磁抛尾效果较好；浮选作业精矿TiO2品位亦可达46.64%，作业回收率48.06%。通过浮选产品分析，影响浮选精矿质量不高和尾矿品位偏高的主要原因是原矿中-38μm矿物过多。结合重选选钛试验结果，证明该钒钛磁铁矿选矿选择适宜的磨矿细度时，要兼顾铁精矿和钛精矿的产品需求。

3.3 试验原矿“选铁-选钛”数质量流程及产品化

学多元素分析结果

根据上述流程试验较佳结果，试验原矿“选铁-选钛”数质量流程见图5，试验铁精矿、钛精矿(摇床钛精矿)化学多元素分析结果见表6。

由图5、表6可看出，试验原矿采用两段磨矿-两段弱磁选工艺选铁，选铁尾矿摇床重选选钛，重选综合尾矿再通过强磁-浮选回收钛，可获得铁精矿产率55.06%、TFe品位60.03%、回收率70.03%，V2O5品位1.08%、回收率94.39%；重选钛精矿产率10.54%、TiO2品位48.17%、回收率27.64%；浮选钛精矿产率6.35%、TiO2品位46.64%、回收率16.12%。

表6 铁精矿、钛精矿化学多元素分析结果(%)

图5 试验原矿“选铁-选钛”数质量流程图

4 结语

——该钒钛磁铁矿中主要有价元素TFe、TiO2、V2O5含量分别达47.20%、18.68%、0.63%，且有害元素硫、磷含量都不高，综合回收

价值较高。

——原矿采用两段磨矿-两段弱磁选工艺选铁，选铁尾矿摇床重选选钛，重选综合尾矿再通过SLON强磁-浮选回收钛，获得铁精矿TFe品位60.03%、回收率70.03%，V2O5品位1.08%、回收率94.39%；重选钛精矿TiO2品位48.17%、回收率27.64%；浮选钛精矿TiO2品位46.64%、回收率16.12%。试验为综合回该收钒钛磁铁矿研究和应用提供了可靠的技术支撑。