攀西某釩鈦鐵精礦提質技術研究①

陳福林， 文永才， 王志杰， 黃 延， 黃立雨， 李 碩

（1.攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司釩鈦資源綜合利用國家重點實驗室，四川 攀枝花 617000； 2.攀鋼集團新白馬礦業有限責任公司，四川 攀枝花 617000）

鋼鐵工業作為國民經濟的重要基礎產業，為我國國民經濟的快速發展作出了巨大貢獻[1-2］。 釩鈦磁鐵礦以富含釩、鈦為特征，主要分布于攀枝花-西昌地區，該區累計探明釩鈦磁鐵礦資源量占我國同類型礦產95%以上，占全國鐵礦總儲量15%以上[3-7］。 利用釩鈦磁鐵礦鐵精礦生產生鐵的主體流程為采礦-選礦-燒結（球團）-高爐冶煉[1-2，8］。 釩鈦磁鐵礦鐵精礦富含TiO2，導致入爐爐料TFe 品位不高，且高爐冶煉過程中影響鐵水、爐渣黏度，造成渣鐵分離困難[8］。 長期以來，利用釩鈦磁鐵礦鐵精礦煉鐵的入爐TFe 品位遠低于普通鐵礦石，造成了煤焦等燃料量和能耗偏高，推高了煉鐵成本，影響了企業的競爭能力[8-10］。 降低釩鈦鐵精礦中雜質含量、提高TFe 品位有利于降低高爐煉鐵燃料比、能耗和碳排放量。 本文以攀西某釩鈦鐵精礦為研究對象，在工藝礦物學基礎上進行了實驗室提質試驗，以降低雜質含量、提高TFe 品位。

1 試驗原料

試驗原料采自四川攀枝花某選礦廠，礦樣化學成分分析結果見表1。 由表1 可知，礦樣主要有價成分為Fe 和V2O5，影響鐵精礦TFe 品位的主要脈石成分為TiO2、SiO2、Al2O3、MgO。

表1 礦樣化學成分分析結果（質量分數）%

礦樣礦物組成見表2，鈦元素賦存狀態見表3。 礦樣中脈石主要為綠泥石、蛇紋石、鎂鋁尖晶石和粒狀鈦鐵礦等；鈦鐵礦（客晶）及鎂鋁尖晶石（客晶）以網格狀、針狀、絮狀、細脈狀和條帶狀鑲嵌于鈦磁鐵礦基底，粒度普遍小于5 μm，形成特有的釩鈦磁鐵礦固熔體結構；橄欖石、綠泥石等脈石多呈粗粒且普遍與鈦磁鐵礦連生。

表2 礦樣礦物組成及含量（質量分數）%

表3 鈦元素賦存狀態分析結果

2 實驗室提質試驗

2.1 預先分級粒度對產品指標的影響

礦樣脫磁后，采用篩分法對礦樣進行預先分級，預先分級粒度對礦樣粗、細粒產品產率、TFe 品位及主要脈石組分的影響見表4。 由表4 可知，經預先分級，粗粒級產品和細粒級產品的TFe 品位和SiO2＋Al2O3＋MgO含量差異明顯；隨著分級粒度變細，各粒級粗、細產品的TFe 品位和SiO2＋Al2O3＋MgO 含量差異呈收窄趨勢。

表4 預先分級粒度對產品指標影響

2.2 粗粒級產品磨礦-磁選試驗

以0.074 mm 分級粗粒級產品為研究對象，采用圖1所示流程進行磨礦-磁選試驗，磁選設備為SXCT0503高頻諧波磁場磁選機150 mT 和250 mT 各1 臺，磨礦細度對試驗結果的影響見表5。 由表5 可知，粗粒級產品經磨礦-磁選，TFe 品位顯著提高；隨著磨礦細度提高，精礦產率、TFe 回收率和SiO2＋Al2O3＋MgO 含量逐漸降低，精礦TFe 品位逐漸升高；精礦TiO2品位隨磨礦細度變化不大。

圖1 粗粒級產品磨礦-磁選試驗流程

表5 粗粒級產品磨礦-磁選試驗結果

2.3 細粒級產品磁選試驗

采用圖2 所示流程對細粒級產品進行磁選試驗，磁選設備為SXCT0503 高頻諧波磁場磁選機150 mT和250 mT 各1 臺，試驗結果見表6。 由表6 可知，經兩段磁選，可使細粒級產品TFe 品位提高0.88 ～1.37個百分點；隨著分級粒度變細，精礦產率、精礦TFe 作業收率和SiO2＋Al2O3＋MgO含量逐漸降低，精礦TFe品位、尾礦TFe 品位和精礦鐵金屬損失率逐漸升高；精礦TiO2品位小幅變動，即使－0.038 mm 細粒級產品采用磁選也難使TiO2含量降低。

圖2 細粒級產品磁選試驗流程

表6 細粒級產品磁選試驗結果

2.4 綜合試驗

綜合表5 及表6 數據，采用脫磁-預先篩分分級（0.074 mm）-粗粒級再磨（－0.074 mm 粒級占92.85%）-磁選-細粒級磁選的分磨分選工藝進行試驗，試驗流程見圖3，結果匯總于表7。 由表7 可知，采用脫磁-預先篩分分級（0.074 mm）-粗粒級再磨（－0.074 mm 粒級占92.85%）-磁選-細粒級磁選的分磨分選工藝，可獲得產率91.72%、TFe 品位59.02%、TFe 回收率96.96%的提質總鐵精礦，TFe 品位提高了3.19 個百分點，SiO2＋Al2O3＋MgO 含量降低了3.91 個百分點，尾礦產率8.28%、TFe 品位20.50%；無論細粒級產品磁選，還是粗粒級產品細磨后磁選，皆不能使TiO2含量降低；在圖3 的粒度和分選條件下，總鐵精礦SiO2＋Al2O3＋MgO 含量達7.03%；樣品中鈦磁鐵礦與鈦鐵礦（客晶）和鎂鋁尖晶石（客晶）的特殊結構決定了其TiO2和SiO2＋Al2O3＋MgO 難以深度脫除。

圖3 脫磁-粗細分磨分選試驗流程

表7 脫磁-粗細分磨分選試驗結果

3 結論

1） 影響該釩鈦鐵精礦品質的化學成分主要為TiO2、SiO2、Al2O3和MgO，礦樣主要脈石礦物為綠泥石、蛇紋石、鎂鋁尖晶石及鈣長石，粗粒級脈石多與鈦磁鐵礦連生，細粒級脈石少且以單體為主。

2） 采用脫磁-預先篩分分級-粗粒級再磨-磁選-細粒級磁選的分磨分選工藝，可使精礦TFe 品位提高3.19個百分點、SiO2＋Al2O3＋MgO 含量降低3.91 個百分點。

3） 鈦鐵礦（客晶）及鎂鋁尖晶石（客晶）以格片狀、細脈狀、條帶狀、網格狀及針狀鑲嵌于鈦磁鐵礦基底，形成鈦磁鐵礦特有結構，造成了礦樣中TiO2、SiO2、Al2O3、MgO 難以深度脫除。