安康某钒钛磁铁矿工艺矿物学研究及可选性分析

2020年 9月上 世界有色金属141
安康某钒钛磁铁矿工艺矿物学研究及可选性分析
刘福源，刘 毅
（陕西延长石油中陕金属矿业有限公司，陕西　西安　７１００００）
摘 要：
针对安康某钒钛磁铁矿矿石的特点，通过光学显微镜、ＸＲＤ分析等多种手段对矿石开展了详细的工艺矿物学研究，查明了矿石的化学成分、矿物组成及主要矿物的产出形式，并开展了可选性试验和分析，为该矿的开发利用提供了理论和实践依据。

关键词：
钒钛磁铁矿；工艺矿物学；矿物产出形式；可选性中图分类号：ＴＤ９８１ 文献标识码：Ａ 文章编号：
１００２－５０６５（２０２０）１７－０１４１－３Mineralogical Study and Separability Analysis of the Vanadium-titanium Magnetite in AnKang Area
LIU Fu-yuan, LIU Yi
（Ｓｈａｎｘｉ　Ｙａｎｃｈａｎｇ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ　Ｍｅｔａｌ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｘｉ＇ａｎ　７１００００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖａｎａｄｉｕｍ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｍａｇｎｅｔｉｔｅ　ｉｎ　ＡｎＫａｎｇ　ａｒｅａ，ａ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｃａｌ　
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｖａｎａｄｉｕｍ－ｔｉｔａｎｉｕｍ　Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ　ｗａｓ　ｕｎｄｅｒｔａｋｅｎ　ｂｙ　ａｐｔｉｃａｌ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ＸＲＤ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ，Ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｍｉｎｅｒａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｍａｊｏｒ　ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｐａｒａｂｉｌｉｔｙ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅｒｅｂｙ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ．Keywords: Ｖａｎａｄｉｕｍ－ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｍａｇｎｅｔｉｔｅ；　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｍｉｎｅｒａｌｏｇｙ；　Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌｓ；　Ｓｅｐａｒａｂｉｌｉｔｙ
收稿日期：
２０２０－０８作者简介：
刘福源，男，生于１９７８年，汉族，江西余干人，硕士研究生，工程师，研究方向：钒钛磁铁矿资源综合利用研究。

陕西安康地区钒钛磁铁矿资源丰富，主要分布于石泉两河--紫阳高桥--岚皋官元--镇坪妖魔岩一带，长约130km，处于中国秦岭钒钛磁铁矿成矿带的核心部位，成矿带内已发现矿床（点）十余处，初步查明钛磁铁矿石总量为约4亿吨，远景储量在20亿吨以上[1]。

由于该钒钛磁铁矿铁品位低，选冶技术研究尚待突破，目前没有大规模开发利用[2]。

本文以安康地区某钒钛磁铁矿矿石为研究对象，开展了工艺矿物学研究，查明了矿石的化学成分、矿物组成及主要矿物的产出形式，并对矿石的可选性进行了试验和分析，研究结果可为该矿的开发利用提供了理论和实践依据。

1 原矿性质
1.1 矿石的化学成分及矿物组成
对矿石进行多项分析，结果见表1。

表1 矿石的化学多项分析结果
成分TFe
TiO 2V 2O 5Al 2O 3SiO 2CaO MgO Na 2O S 含量（%）21.107.630.1812.7231.48 6.92 3.87 2.000.52成分Na 2O K 2O MnO P Cu Co Ni Sc 2O 3Ig 含量（%）
2.00
0.91
0.25
0.11
0.0061
0.0012
0.0048
22.1
2.37
＊注：Ｓｃ２Ｏ３计量单位为１０－６。

结果表明，矿石主要金属成分为Fe、Ti 和V，其含量分别为TFe21.10%和TiO 27.63%，V 2O 5为0.18%，碱性系数（CaO ＋MgO）/(SiO 2+Al 2O 3)=0.24，属于含硫低品位酸性含钛磁铁矿矿石。

矿石经镜下鉴定、X 射线衍射分析研究表明，主要金属矿物是钛磁铁矿和钛铁矿，脉石矿物种类繁多（见图1和表2）。

图1 矿石中脉石X 射线衍射分析图谱
1.2 主要矿物的产出形式
（1）钛磁铁矿。

自形、半自形等轴粒状，呈稀疏~星散浸染状构造，粒度一般介于0.1mm~0.5mm 之间，晶体内部钛铁矿微片晶不十分发育。

根据扫描电镜分析（图2），总体来看，矿石中钛磁铁矿（M）呈不规则的云雾状交代残余分布在榍石（Le）中（图1、2），极少构成集合体。

为查明钛磁铁矿的化学成分，采用扫描电镜对其进行了能谱微区成分分析，结果列于表3。

从表3可以看出，矿石中钛磁铁矿的化学成分较为稳定，折算平均含铁58.38%，钛磁铁矿含TiO 2平均12.34%，由于其内部钛铁矿微片晶并不多见，各扫描点均未发现接近钛铁矿理论成分的峰值，因此可以认为钛主要是以类质同像的形式赋存于钛磁铁矿中，如采用磁选工艺选铁，这部分
世界有色金属 2020年 9月上
142TiO 2将随同钛磁铁矿一起进入铁精矿。

表3 钛磁铁矿能谱微区分析结果
序号组分含量Fe 2O 3TiO 2V 2O 5CaO MgO SiO 2
Al 2O 31
84.0812.030.810.290.38 1.24 1.17284.1711.740.870.310.16 1.03 1.72381.5313.030.900.390.25 2.45 1.45479.1513.240.930.42 2.34 2.24 1.68580.3312.470.960.48 1.62 2.68 1.46679.9813.120.940.250.23 2.39 3.09781.6412.360.750.670.950.84 2.79880.3111.340.69 1.810.76 2.66 2.43979.7612.780.78 1.28 1.06 1.40 2.941078.4711.980.91 1.690.70 2.98 3.271182.2511.160.690.720.85 1.63 2.701279.6112.960.900.350.93 1.84 3.411378.6412.150.76 1.120.80 2.95 3.581480.4512.580.820.530.88 1.65 3.091579.8212.190.750.610.64 3.11 2.88平均
80.68*
12.34
0.83
0.730.84
2.07
2.51
（2）钛铁矿。

根据扫描电镜分析（图3），钛铁矿呈自
形、半自形板片状或不规则粒状，像钛磁铁矿一样，矿石中钛铁矿亦多呈浸染状嵌布在脉石中（图1、2）。

钛铁矿的
粒度略为细小。

除少数粗者可至0.4mm 左右外，普遍介于0.04mm~0.3mm 之间，蚀变的强度和广泛程度明显低于钛磁铁矿，大多较为新鲜。

（3）金属硫化物。

金属硫化物主要是黄铁矿，偶见黄铜矿和磁黄铁矿，矿物颗粒较小，自形程度较差，粒度0.03mm~0.15mm 不等，常呈不规则的蛇曲状沿钛磁铁矿或钛铁矿边缘及粒间充填，呈包裹状分布，在部分钛铁矿或含钛磁铁矿的颗粒中也包裹有黄铁矿颗粒。

2 可选性分析
根据工艺矿物学研究结果，可选性试验主要考虑选矿回
收矿石中的铁资源和钛资源[2]
，总体思路同攀枝花钒钛磁铁矿选矿工艺路线相似，采用弱磁选铁，磁选尾矿再经强磁-重选选钛工艺试验[3]。

2.1 选铁试验
由于绝大部分钛磁铁矿已发生不同程度的蚀变，使矿物粒度细化，经详细的细度及磁场强度条件试验后，制定并开展了细磨—选铁流程（图4）和粗磨—弱磁选—磁选柱选铁流程（图5）试验。

采用流程获得的铁精矿品位分别为
表2 矿物组成及相对含量/%
钛磁铁矿钛铁矿假像赤（褐）铁矿金属硫化物
斜长石钛辉（闪）
石绿泥石榍石黑云母绢云母磷灰石其它总计14.7
6.1
3.7 1.0
23.6
21.8
16.4
1.6
9.8
0.8
0.5
100
图2 钛磁铁矿（M）呈不规则的云雾状交代残余分布在榍石（Le）中
（１）ＢＥＩ背散射电子像；（２）Ｆｅ
铁的面扫描
图3 钛铁矿（Il）嵌布在发生较强烈榍石化（Le）的钛磁铁矿（M）集合体中
（１）ＢＥＩ背散射电子像；（２）Ｔｉ钛的面扫描
2020年 9月上 世界有色金属143
[1] 安康市矿产资源总体规划（2008-2015）.[2] 胡俊，钱枝花，许色越.陕西某低品位钒钛磁铁矿选矿试验[J].现代矿
业，2015(3):50-52.
[3] 朱俊士.中国钒钛磁铁矿选矿[M].北京：冶金工业出版社，1996.
51.22%和48.76%，品位均太低，参照攀枝花的产品质量标准，铁精矿品位应达到54%以上，同时也没有达到目前市场合格精矿品位的要求。

图4 细磨-选铁流程数质量流程图图5 粗磨—弱磁选—磁选柱选铁流程数质量流程图
2.2
选钛试验
图6 强磁选—摇床选钛流程数质量流程图
图7 强磁选—溜槽—摇床选钛流程数质量流程图
为了综合利用矿石中的钛铁矿，首先进行了磨矿—弱磁选—强磁选—摇床选钛流程试验，原矿磨细到-200目82%的粒度，在1100奥斯特和900奥斯特的磁场强度条件下，经过一次弱磁粗选和一次弱磁精选，弱磁选尾矿给入湿式高梯度强磁选设备，得到的粗钛精矿采用摇床进行分选，摇床一次选别得到部分钛精矿，一段摇床的中矿采用摇床再选，一段摇床精矿和二段摇床再选得到的精矿合并为最终钛精矿，数质量流程见图6所示。

为了探索进一步提高钛精矿品位的可能性，在不改变磨矿细度的条件下，进行了磨矿—弱磁选—强磁选—溜槽—摇床流程的试验，数质量流程见图7所示。

从选钛流程试验可以看出，采用强磁选—摇床流程，得到的弱磁选铁精矿产率为15.15%，铁精矿品位为47.19%，铁精矿中TiO 2含量为13.57%，得到的最终钛精矿产率为5.24%，品位为41.36%；采用强磁选—溜槽—摇床流程，得到的最终钛精矿产率为3.31%，品位为42.58%，钛精矿品位提高了1.22%。

3 结论
①工艺矿物学研究表明，矿石具稀疏~星散浸染状构造，钛磁铁矿和钛铁矿均已发生较强烈的蚀变，造成粒度变细，与脉石矿物之间的镶嵌关系更加复杂，即使细磨也很难充分解离，预计通过机械选矿工艺欲获得较高品位铁精矿和钛精矿难度较大。

②钛磁铁矿平均含铁58.38%，即为采用单一弱磁选工艺分选矿石中铁矿物时铁精矿的理论品位，实际选铁作业难以实现，选铁可选性试验磨矿细度在-400目95%下获得铁精矿较高的品位才达到51.22%，以铁精矿为目标的利用途径较为困难。

③钛铁矿晶体粒度较钛磁铁矿略为细小，选钛可选性试验获得钛精矿较高的品位为42.58%，但钛铁矿蚀变程度相对较低，提升精矿品位尚有空间，后续抛尾、脱泥及浮选试验研究是回收钛和提高钛精矿品位的努力方向。