陕西某钒矿石预富集工艺研究

阳建国 韩康 李恒 陈勇

（中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司）

钒是一种重要的战略资源，含钒原材料被广泛用于建筑、汽车、铁路、医疗、国防军工、航空航天、能源等领域［1］。随着经济的增长及钒液电池在储能领域应用的成熟，钒的需求量在不断增长，这部分增长的钒其原料主要来源于黑色岩系钒矿［2-4］。黑色岩系钒矿一般V2O5含量在1%以内，通过机械选矿方式提高原矿钒品位，能够大大降低后续冶炼提钒成本和环保投入，因此，进行选矿预富集研究意义重大［5］。

1 矿石性质

试样采自陕南某大型黑色岩系钒矿，具有一定的区域代表性。

1.1 矿石类型及特征

根据赋矿岩性等确定矿石主要有2种类型：一种为深灰色含碳硅质板岩，一种为褐黄色-土黄色泥质板岩。

深灰色含碳硅质板岩硬度高，主要矿物为石英，其次有少量绢（钒）云母、有机碳等。石英呈他形粒状均匀分布，绢（钒）云母含量少，呈线状、星散状沿矿石板理分布。因为石英和其他矿物的硬度差异较大，容易通过破碎将石英与云母类矿物解离［5］。

褐黄色-土黄色泥质板岩矿物分布均匀，矿石硬度差异不大，主要矿物为石英、绢（钒）云母，其次有褐铁矿等。绢（钒）云母与石英关系密切，粒度细小，在破碎、解离过程中，由于各向受力比较均匀，不能形成以石英为主硬度较大的集合体和以绢云母为主硬度较小的集合体，不能通过破碎将石英和云母类矿物充分解离。

1.2 试样成分分析

试样主要化学成分分析结果见表1，矿物组成见表2。

由表1可以看出，碳硅质板岩和泥质板岩钒矿石中主要成分为硅，碳硅质板岩中SiO2的质量分数95.82%，泥质板岩中SiO2的质量分数83.67%。

由表2 可以看出，2 种矿石中主要硅质矿物为石英，碳硅质板岩中石英含量92%，泥质板岩中石英含量78%。

1.3 钒物相与价态分析

钒物相分析结果见表3，钒价态分析结果见表4。

从表3 可以看出，钒主要赋存在云母类矿物中，其次在氧化物及黏土矿物中。

从表4 可以看出，钒以三价为主，直接采用酸浸方式提钒，酸的消耗量较高，钒的回收率较低。

1.4 能谱分析

对有代表性样品进行的扫描电镜观察和能谱分析结果见表5。

从表5 可以看出，石英和黄铁矿中不含钒，钒主要赋存在钒云母中。

2 试验结果及讨论

2.1 试样的筛析

对2 种矿石样（2～0 mm）分别进行筛析，结果见表6。

从表6可以看出，钒在碳硅质板岩细粒级有明显的富集现象，基本呈现出粒度越细钒品位越高的状况，-0.030 mm 粒级V2O5品位达2.45%、分布率高达77.36%；泥质板岩仅-0.030 mm 粒级钒品位较高，其他粒级基本相当。因此，碳硅质板岩钒矿石通过破碎筛分方式富集钒矿物的效果较好，泥质板岩也有富集效果，但富集效果略差。

2.2 多级筛分富集试验

根据生产中可以实现的破碎筛分工艺，进行了矿石多级破碎筛分富集试验，试验流程见图1，结果见表7。

从表7 可以看出，破碎至30～0 mm 的碳硅质板岩的-10 mm粒级产率41.48%，钒明显得到富集，V2O5品位达1.08%，提高了1.03倍，金属损失率仅15.09%；泥质板岩的多级破碎筛分工艺难以抛废，达不到预富集效果。可见，多级破碎筛分工艺能提高碳硅质板岩的品位，且金属损失率较小，但该工艺不适用于泥质板岩的预富集。

2.3 富集料对冶金提钒的影响试验

对碳硅质板岩矿石及其预富集精矿进行冶金提钒对比试验。在空白焙烧温度880 ℃，焙烧时间5 h，熟料磨矿细度-200 目80%，H2SO4溶液浓度0.5%，液固质量比2∶1，常温浸出时间1 h 情况下，对比浸出试验结果见表8；在物料磨矿细度-200 目90%，H2SO4溶液质量浓度20%，助浸剂质量浓度2.5%，液固质量比1.2∶1，浸出温度80～90 ℃，浸出时间6 h 情况下，对比浸出试验结果见表9。

从表8、表9可以看出，原矿预富集与否对钒浸出率影响很小；焙烧可以大幅度提高钒浸出率。

3 结论

（1）陕南某大型黑色岩系钒矿有深灰色含碳硅质板岩和泥质板岩2种类型，深灰色含碳硅质板岩硬度高，主要矿物石英呈他形粒状均匀分布，绢（钒）云母等矿物呈线状、星散状沿矿石板理分布；泥质板岩矿物硬度差异不大，主要矿物为石英、绢（钒）云母，绢（钒）云母与石英关系密切，粒度细小，在破碎过程中不能形成以石英为主硬度较大的集合体和以绢云母为主硬度较小的集合体，难以通过破碎将石英和云母类矿物充分解离。碳硅质板岩SiO2含量95.82%，泥质板岩SiO2含量83.67%；碳硅质板岩中石英含量92%，泥质板岩石英含量78%。钒主要赋存在云母类矿物中，其次在氧化物及黏土矿物中；钒以三价为主，直接采用酸浸方式提钒，酸的消耗量较高，钒的回收率较低。

（2）碳硅质板岩可以通过破碎筛分方式进行预富集，V2O5品位可以从0.53%提高到1.08%，且回收率高达84.91%；泥质板岩的多级破碎筛分工艺难以抛废，达不到预富集效果。

（3）原矿预富集与否对钒浸出率影响很小；焙烧可以大幅度提高钒浸出率。

（4）矿山企业可根据不同类型的矿石采取不同处理工艺，以降低生产成本，提高企业效益。