钒钛磁铁矿综合回收研究进展

陈海彬 周振华 张作金 张占峰 杨帅峰

（1.承德宝通矿业有限公司；2.北京大地远通集团）

我国拥有丰富的钒钛磁铁矿资源，主要分布在河北承德、四川攀西、陕西汉中等地。据相关文献统计，全国已探明储量180 亿t，仅四川攀西地区的钒钛磁铁矿资源储量就超过100 亿t［1-2］。钒钛磁铁矿中的主要矿物包括磷酸盐矿物（如氟磷灰石）、金属氧化物（如磁铁矿）、硫化矿（如黄铁矿）及其他硅酸盐类矿物［3-5］。目前，对于钒钛磁铁矿的综合回收利用主要包括铁、磷、钛、矾、铜、硫及其他贵金属等，处理钒钛磁铁矿的主要选矿方法包括磁选法、浮选法、重选法及联合选矿工艺，回收较为常见的产品包括铁精矿、磷精矿、硫精矿、铜精矿等［6-10］。目前对于钒钛磁铁矿的综合回收研究工作主要集中在铁、磷、钛的回收，且在实际生产中也应用较多，而对于矾、钪及其他贵金属、稀土金属的提取仍局限于试验室，在实际生产中应用较少。本文对钒钛磁铁矿中可回收的常规元素进行讨论，并对钒钛磁铁矿的综合回收进行展望，以期推动钒钛磁铁矿资源的高效利用。

1 钒钛磁铁矿中常规元素回收研究进展

我国钒钛磁铁矿资源的典型特点为“贫、细、杂”，以承德地区的钒钛磁铁矿为例，因其品位低被称为超贫钒钛磁铁矿，同时矿石中含有磷、钛、铜、硫及贵金属，如金、银、铂等元素。对于钒钛磁铁矿研究较多的是铁、磷、钛的回收利用。

1.1 钒钛磁铁矿中铁的回收

钒钛磁铁矿中的铁主要以磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿形式存在。钒钛磁铁矿原矿中的磁铁矿具有磁性，可直接利用磁选法将其中的磁铁铁进行选别。目前钒钛磁铁矿选铁技术比较成熟，形成了阶段磨选、阶段选别的选铁工艺。秦煜民［11］在处理河北某钒钛磁铁矿时，采用干选预先抛尾、阶段磨矿阶段分选工艺，最终获得了铁品位65.80%、回收率43.06%的铁精矿。袁启东等［12］在处理原矿全铁品位19.86%的钒钛磁铁矿时，采用干式预选、预选粗精矿进行磨矿、弱磁选工艺流程，最终获得了铁品位61.71%的铁精矿。李国平等［13］在处理攀西某钒钛磁铁矿时，采用新型磨前干式预选工艺，先提前抛尾，提高入磨品位，降低磨选成本，该工艺可实现抛尾率达25%，同时铁精矿品位提高4.4 个百分点。邢波等［14］在研究朝阳某钒钛磁铁矿时，采用预先抛尾、磨矿、单一磁选法对其中的磁铁矿进行回收，实现了铁回收率达到80.57%的良好指标。钒钛磁铁矿中铁的回收工艺比较单一，多采用阶段磨矿、阶段选别工艺，在实际生产中也多采用该选矿工艺，其优点是可实现能抛早抛，降低选矿成本。

1.2 钒钛磁铁矿中磷的回收

钒钛磁铁矿中的磷主要以氟磷灰石存在，单体解离度较好，但原矿品位偏低，钒钛磁铁矿原矿中的P2O5品位多在2%左右，但氟磷灰石具有良好的可浮性，可通过浮选法进行回收。陈超等［15］对攀枝花钒钛磁铁矿选铁尾矿中的磷采用浮选法进行回收，以EM-360为捕收剂、碳酸钠为pH 值调整剂、水玻璃为分散剂，最终可获得P2O5品位31.73%、作业回收率92.56%的浮选指标。孙大勇［16］从承德某钒钛磁铁矿选铁尾矿中回收磷时，采用磁—浮联合工艺，即利用强磁选预先抛尾，降低药剂成本，提高入浮磷品位，通过1 粗3精浮选流程，最终可获得磷精矿P2O5品位35.03%、回收率70.96%的浮选指标。张作金等［17］以承德某钒钛磁铁矿选铁尾矿为研究对象，对其中的磷进行回收，采用优先选铜再选磷的浮选工艺流程，最终可获得磷精矿P2O5品位30.10%、回收率91.10%的浮选指标。罗斌等［18］在研究河北某超贫钒钛磁铁矿中磷的回收时采用1粗1扫4精浮选工艺流程，最终获得了磷精矿P2O5品位35.69%、回收率84.62%的浮选指标。通过总结文献表明，钒钛磁铁矿中的磷可通过浮选法进行回收，通常1 粗3 精即可获得高品质磷精矿。随着选矿技术的不断发展，未来的研究重点主要集中在浮选药剂的研发及应用，以降低生产成本。

1.3 钒钛磁铁矿中钛的分选

钒钛磁铁矿中钛主要以钛铁矿的形式存在，少部分的钛以榍石形式存在。对于钛铁矿的回收选矿工艺包括重选法、磁选法及浮选法等。印万忠等［19］在研究利用承德地区的钒钛磁铁矿选铁尾矿回收钛时，采用磁重联合、阶段磨矿、阶段选别的预富集工艺，再利用浮选法对预富集的精矿进行再选，最终可获得钛精矿品位46.23%，作业回收率83.25%的良好指标。李振乾等［20］在处理某难选钛铁矿时，采用强磁预选、反浮选脱硫、浮选选钛工艺，最终可获得TiO2品位48.01%、回收率51.84%的良好指标。李城等［21］在研究承德某钒钛磁铁矿中钛的回收时，采用柱机联合全浮选工艺，试验结果表明，通过1 粗5 精最终可获得TiO2品位42.05%、回收率66.62%的良好指标。刘福源等［22］从陕西某钒钛磁铁矿中分选TiO2时，采用强磁预选—浮选联合工艺，最终可获得TiO2品位45.34%、回收率77.23%的良好指标。在实际生产中，可根据钒钛磁铁矿中钛的存在形式及原矿性质选择合适的选矿方法，实际应用中承德地区的钛采用重选及磁选法较多。目前，比较典型的强磁预选—浮选联合工艺可实现提前抛尾，浮选效果较好，对于钒钛磁铁矿中钛的回收具有一定的借鉴作用。

2 钒钛磁铁矿中稀贵元素回收研究进展

常规元素在实际生产中被有效综合回收利用，而钒钛磁铁矿中钪、矾及其他稀贵金属的研究多局限于试验室，在实际生产中应用较少。

2.1 钪的提取

钒钛磁铁矿中的钪主要以离子替换的形式存在于钛铁矿、角闪石等矿物中，钪的提取方法主要为浸出法。王浚杰等［23］从攀枝花钒钛磁铁矿尾矿中提取钪，采用氟化物溶解—浸出工艺处理，最终获得的钪的浸出率为72.22%。王录锋等［24］在总结钒钛磁铁矿中钪的主要提取工艺为焙烧—浸出—萃取的基础上，提出了钛白废酸浸出选钛尾矿和氯化渣及烟尘全面回收钪的新提取思路，该思路的提出为矿区三废的治理提供了新的利用方向。王亚洲［25］在研究某钒钛磁铁矿尾矿回收钪时，分别采用重选、浮选、电选、磁选等工艺，最终试验结果表明磁选工艺对钪的富集效果不佳，仅能将原矿中的钪品位从84.94 g/t提高至94.27 g/t，常规的选矿方法对钪的富集较为困难。葛阳阳等［26］在研究从钒钛磁铁矿选铁尾矿中回收钪的试验时，采用浸出工艺，在浸出时加入适量的助浸剂氟化钙，可加剧矿物晶格破坏，使钪的浸出率达到91.68%。

2.2 钒钛磁铁矿中矾的回收

矾是工业生产中一种重要的元素，有着“工业的味精”之美誉。钒钛磁铁矿中的矾是工业提取矾的重要来源之一。钒钛磁铁矿中矾的回收多采用浸出法，随着选矿技术的不断发展，单一的浸出法逐渐被联合选矿工艺替代。李建兵［27］在研究利用浸出法提取南非某钒钛磁铁矿中的矾时，得到最佳条件为焙烧温度1 100～1 300 ℃、氯化钠作为钠盐添加剂、浸出温度80～90 ℃、液固比3∶1，可使矾的浸出率达到80%以上。董振海等［28］利用辽宁某钒钛磁铁矿进行提矾，在初浸出温度90 ℃、液固比为5、浸出时间2h，钒的浸出率高达95.68%。郝建璋等［29］以攀枝花钒钛磁铁矿为研究对象，采用钠化还原—浸出—磁选工艺综合回收原矿中的铁、矾、钛，该工艺矾回收率可达85%，效果较好。综上所述，通过多个试验室结果表明，采用浸出法可有效实现矾的提取。

2.3 钒钛磁铁矿中其他金属回收

钒钛磁铁矿中除了矾、钛、铁、磷、钪等元素外，还有多种其他有价值的元素可被回收，如金、银、铜、钴等。陈䶮等［30］以钒钛磁铁矿为研究对象，利用浸出法提取尾矿中的稀土元素，试验结果表明浸出条件中pH 值对浸出影响最大，浸出时间对浸出效果影响最小，同时选用盐酸其中稀土元素的浸出效果最佳。杨伟卓等［31］在研究钒钛磁铁矿选铁尾矿综合回收金、银、镍、钴、铜的工艺时，采用浮选法可将原矿中的金、银品位富集到1.69，7.30 g/t，镍、钴、铜的品位富集到0.22%，0.18%，0.12%，进而再用浸出法在最佳条件下可使其中的金、银、镍、钴、铜浸出率分别达到96.5%，92.3%，90.8%，88.7%，97.4%，效果较好。试验结果表明，采用浮选—碱性浸出工艺具有经济效益高、流程短的优点。

3 结语与展望

随着对钒钛磁铁矿的不断开发利用，钒钛磁铁矿中的铁、磷、钛的选矿工艺流程已比较成熟。近年来随着选矿技术的进步，逐渐开展了对钒钛磁铁矿中其他金属金、银、镍、钴、铜、钪、矾等地回收，目前对于钒钛磁铁矿中贵金属和稀土元素的回收多局限于试验室，在实际现场应用较少。对于钒钛磁铁矿的综合利用，未来的发展方向应将理论与实践结合，将试验室的研究成果转化到现场实际应用中，进一步推动钒钛磁铁矿的综合利用及贵金属元素的综合回收。