攀枝花太阳湾钒钛磁铁矿石选矿试验研究

2022-11-04王勇

现代矿业 2022年10期

王勇

（1.攀钢集团矿业有限公司设计研究院；2.钒钛资源综合利用国家重点实验室）

矿产资源是不可再生资源，是人类赖以生存、社会赖以发展的物质基础。因此，充分利用好有限的矿产资源是各矿山企业所面临的主要课题［1-2］。

攀钢集团矿业有限公司朱兰采场是一座生产多年的大型钒钛磁铁矿采场，设计开采朱家包包、尖包包2个矿段的矿石资源，开采规模为1 500万t/a。经数十年的开采，产能逐步衰减。为了确保攀枝花本部矿区的可持续稳产、高产，对朱家包包矿段的北延部分——太阳湾矿段的矿石资源（低铁高钛型钒钛磁铁矿资源，矿石储量约2.89亿t，TFe、TiO2、V2O5平均品位分别为21.68%、9.86%、0.16%）开展了选矿试验研究。

1 矿石性质

1.1 成分分析

矿石主要化学成分分析结果见表1，碎至3～0 mm矿石的筛析结果见表2。

从表1可看出，矿石中有价成分为铁、钛、钒，TFe、TiO2、V2O5品位分别为21.49%、10.54%、0.17%，属酸性低铁高钛型原生钒钛磁铁矿石［3］；有害成分硫含量较高。

从表2可看出，矿石中铁、钛在各粒级分布较均匀，没有明显的富集现象。

1.2 主要有用矿物的结构构造

攀枝花矿区矿床为辉长岩型矿床，脉石矿物以普通辉石为主，中-拉长石略低于普通辉石，并富含角闪石［4］。矿石主要矿物组成见表3。

从表3可看出，矿石中主要有价金属矿物为钛磁铁矿和钛铁矿，含量分别为26.54%、19.53%，铁主要由钛磁铁矿的形式存在，钛主要以钛磁铁矿和钛铁矿的形式存在。

矿石中的钛磁铁矿与钛铁矿呈稀疏浸染状构造，钛磁铁矿与钛铁矿紧密共生，钛磁铁矿与钛铁矿均属晚期交代充填脉石缝隙，钛磁铁矿与钛铁矿一般呈自形晶，钛磁铁矿与钛铁矿接触界线平直，有些钛磁铁矿与钛磁铁矿的浸染体共生，浸染程度有高有低，有的浸染体只连生少部分钛磁铁矿，但其中钛磁铁矿与浸染体之间的接触界线都很平直。

钛磁铁矿内部具有攀枝花钛磁铁矿的典型特征，钛磁铁矿内部主要有微米级尖晶石片晶，有些区域尖晶石片晶形成格子状，有些区域尖晶石则呈几微米的粒状；钛磁铁矿内部的另一个重要特征是含有钛铁矿片晶，在正交镜下钛铁矿片晶呈平行排列，在高倍镜下钛铁矿片晶、钛铁晶石以磁铁矿为基底形成布纹状、蠕虫状的片晶，其粒度都在1μm以下；钛铁矿内部一般比较纯净，少数钛铁矿内部有不规则嵌布的脉石杂质，大部分钛铁矿破碎解离后比较纯净；其中的硫化物多为粒状，也有脉状、荆棘状；脉石矿物在该物料中的粒度较粗，但有相当一部分脉石矿物中含有雨点状含铁矿物。

矿石中钛铁矿与钛磁铁矿的共生关系见图1。

2 试验结果与分析

根据太阳湾矿的矿石性质，采用阶段磨选流程选铁，选铁尾矿采用两段强磁选+浮选流程选钛。

2.1 选铁试验

2.1.1 一段磨选试验

一段磨选试验固定磨矿细度为-0.074 mm占48.20%，一段弱磁选试验磁选场强为207 kA/m，试验结果见表4。

由表4可知，原矿经一段磨矿、弱磁选，可获得产率为24.37%、TFe品位为44.90%、TiO2品位为12.21%、TFe回收率为50.92%的弱磁选粗精矿，弱磁粗选尾矿TiO2品位为10.00%、回收率为71.77%。

2.1.2 二段磨选试验

弱磁选粗精矿二段磨选试验磨矿细度为-0.074mm占70.70%，二段弱磁选试验磁场强度为151 kA/m，试验结果见表5。

由表5可知，一段磨选精矿经二段磨选，可获得作业产率为76.14%、TFe品位54.06%、Ti O2品位为11.66%、TFe作业回收率为91.67%的弱磁选精矿，弱磁精选尾矿TiO2品位13.97%、作业回收率为27.29%。

从上述试验结果可看出，原矿经两阶段磨矿、弱磁选，可获得产率为18.56%、TFe品位54.06%、TiO2品位11.66%、TFe回收率为46.68%的铁精矿。

2.2 选铁尾矿分析

对2.1节的弱磁粗选尾矿和弱磁精选尾矿分别进行显微镜观察，矿物含量及解离度统计结果见表6。

从表6可看出，弱磁粗选尾矿和弱磁精选尾矿中的主要金属矿物为钛铁矿，弱磁粗选尾矿中的钛铁矿的单体解离度只有67.85%，根据钛铁矿的选别经验，这一解离度不够，后续选钛需要进行磨矿；弱磁精选尾矿中的钛铁矿单体解离度为86.45%，基本达到单体解离要求。

将弱磁粗选尾矿和弱磁精选尾矿按流程产率混合，得到的选铁尾矿TFe品位为14.07%、TiO2品位为10.28%、-0.074 mm占48.00%。该选铁尾矿为选钛原料，将采用两段强磁选+浮选流程选钛。

2.3 选钛试验

2.3.1 一段强磁选试验

首先进行强磁选抛尾，以抛掉其中的脉石矿物。试验采用SLon-500型立环脉动高梯度磁选机，2次粗选流程的背景磁感应强度分别为0.71、0.79 T，试验结果见表7。

从表7可看出，选铁尾矿经过2次强磁粗选，可获得作业产率为37.22%、TiO2品位为18.72%、TiO2作业回收率为67.78%的强磁粗选1精矿，以及作业产率为14.88%、Ti O2品位为11.96%、Ti O2作业回收率为17.31%的强磁粗选2精矿，二者混合TFe品位为18.13%、Ti O2品位为16.79%、TiO2作业回收率85.09%，对应的-0.074 mm占44.60%。

2.3.2 强磁粗选精矿磨矿—弱磁选除铁试验

显微镜下分析发现，一段强磁粗选精矿钛矿物与铁矿物及脉石矿物解离不充分，要获得较高品质的钛精矿，必须通过再磨提高钛矿物的解离度［5］。结合选矿厂的工艺流程和探索试验结果，对一段强磁粗选精矿进行筛分，+0.125 mm粒级进行闭路磨矿，-0.125 mm粒级进行弱磁选除铁，磁场强度为207 kA/m，除铁试验结果见表8。

从表8可看出，一段强磁粗选精矿磨矿后弱磁选可抛出作业产率为1.26%、TFe品位为34.61%、TiO2品位为13.74%的高铁产品，脱铁产品TiO2品位为16.83%、作业回收率达98.97%，对应的-0.074 mm含量为70.20%。

2.3.3 二段强磁选试验

采用SLon-500型立环脉动高梯度磁选机对脱铁产品进行二段强磁选，背景磁感应强度分别为0.71、0.79 T，试验结果见表9。

从表9可看出，脱铁产品经过强磁精选，可获得作业产率为47.92%、TiO2品位为24.50%、TiO2作业回收率为69.76%的强磁精选精矿1，以及作业产率为13.48%、Ti O2品位为21.76%、Ti O2作业回收率为17.43%的强磁精选精矿2，二者混合TFe品位为22.37%、TiO2品位为23.90%、TiO2作业回收率为87.19%，对应的-0.10 mm占99.40%。

2.3.4 浮选试验

根据现场钛铁矿浮选生产实践，强磁精选精矿浮钛以MOH为捕收剂，试验采用浮选脱硫+1粗3精浮钛工艺流程，开路浮选试验结果见表10。

从表10可看出，强磁精选精矿浮硫后采用1粗3精浮钛开路流程处理，能获得作业产率为37.07%、Ti O2品位为47.00%、Ti O2作业回收率为72.90%的钛精矿，浮选尾矿Ti O2品位为3.78%。

2.4 全流程试验

矿石采用两阶段磨矿（一段磨矿-0.074 mm占48.20%、二段磨矿-0.074 mm占70.70%）弱磁选（一段磁场强度207 kA/m、二段磁场强度151 kA/m）流程选铁、2次强磁粗选抛尾（背景磁感应强度为0.71 T和0.79 T）、磨矿至0.125～0 mm后弱磁选（磁场强度为207 kA/m）脱铁、2次强磁精选（背景磁感应强度为0.71 T和0.79 T）、浮硫后1粗3精开路浮选流程浮钛，最终产品指标见表11。

从表11可看出，矿石经上述流程处理，可获得产率为18.56%、TFe品位为54.06%、TiO2品位为11.66%、TFe回收率为46.69%的铁精矿，以及产率为9.54%、Ti O2品位为47.00%、TiO2回收率为42.54%的钛精矿。