钒钛磁铁矿尾矿

钒钛磁铁矿尾矿（共7篇）

钒钛磁铁矿尾矿 篇1

摘要：通过多元素分析分析法、光学显微镜、扫描电镜、X射线粉体衍射仪、X射线荧光光谱分析等手段,对四川攀枝花红格钒钛磁铁矿选铁尾矿的矿物学特征进行了详细研究。结果表明,选铁尾矿由Fe、Ti、V、Cr、Cu、Ni、Mn、Ca、Mg、Si、Al、S等元素构成;选铁尾矿中的矿物主要是由金属矿物钛铁矿和普通辉石、斜长石等脉石矿物组成。选铁尾矿中主要矿物的矿物学特征与原矿中相同矿物的矿物学特征相似。选铁尾矿中的钛铁矿经过碎、磨、选后,晶体形态发生了变化,但内部结构变化并不大。选铁尾矿中的钛铁矿以粒径细小的粒状颗粒为主,粒级主要集中在0.074~0.053 mm区间内。选铁尾矿中的Fe随着粒度的减小先减少后增加,Ti则随着粒度的减小而增加。该研究结果为该矿区选铁尾矿的选冶工艺以及综合利用提供了重要参考依据。

关键词：钒钛磁铁矿,选铁尾矿,工艺矿物学特征

攀枝花钒钛磁铁矿矿区已探明的钒钛磁铁矿有100多亿t,矿石中共生有铁、钒、钛3种主要的有益元素,同时还伴生有钴、镍、铬、锰、铜、硫、镓、钪、稀土及铂族元素[1,2,3]。其中铁储量占全国各类铁矿总储量的10% 左右,其钛储量居世界第一位,约占全国的86% 、世界的35% ; 钒的储量 约占全国 的48% ,居世界的第四位,全国第一位[4]。钒钛磁铁矿虽然伴生组分多,但其主要矿物并不复杂,主要由钛磁铁矿、钛铁矿、硫化物和脉石矿物组成[5]。红格矿区作为攀西地区四大钒钛磁铁矿矿区之一,其总储量达35. 45亿t,是我国目前最大的钒钛磁铁矿矿床[6,7]。钒钛磁铁矿经过磁选后得到铁精矿和含钛铁矿的尾矿,笔者在研究该地区矿石工艺矿物学特征的基础上,对选铁后的尾矿进行了详细的工艺矿物学研究,为制定选铁尾矿的选冶工艺以及综合利用提供可参考依据。

1 选铁工艺流程

在对该矿石进行了详细的工艺矿物学研究的基础上,采用“粗碎 - 干式抛尾 - 细碎 - 细磨 - 湿式弱磁选”的选矿工艺流程 ( 见图1) ,在磨矿细度- 0. 074 mm 70% 的条件下,得到产率为38. 4% 、品位为56. 44% 、回收率为65. 4% 的铁精矿。

2 选铁尾矿的物质成分

2. 1 选铁尾矿的化学成分

选铁尾矿和精矿的化学成分见表1。由表1可以看出,尾矿的化学元素组成基本与铁精矿基本相同,但含量有一定的差异。尾矿与铁精矿化学成分含量相比,Fe、V、Cr的含量远低于铁精矿,而Ti的含量较高,这是因为钛铁矿是弱磁性矿物,绝大多数的钛铁矿经强磁选后进入了尾矿。而Mn、Co、Ni、Cu等有益元素在两者中含量相差不大。从表1可以看出,铁精矿中的Ca、Mg、Si、Al含量显著降低,尤其是Si O2含量降低显著。这些元素主要富集在尾矿中,因为脉石矿物在选矿时,均进入到尾矿中。

* 单位为 g / t。

2. 2 选铁尾矿的矿物组成

通过光学显微镜并结合X射线粉晶衍射分别对选铁尾矿的砂光( 薄) 片、粉末进行了镜下鉴定和XRD分析,分析结果见图2、3。图2( a) 、( b) 为尾矿的砂光片显微照片,( c) 、( d) 为尾矿的砂薄片显微照片,图3为XRD分析结果。

从图2 ( a) 、( b) 的砂光片显微照片中可以看出,尾矿中金属矿物主要有钛铁矿和少量的钛磁铁矿,还有一定含量的硫化物。从尾矿砂薄片显微图2( c) 、( d) 中可以看出,脉石矿物则主要含有普通辉石、斜长石以及少量的角闪石,除此之外,镜下还观察有绿泥石、橄榄石、蛇纹石和云母等脉石矿物。

图3是尾矿矿和铁精的XRD分析谱图,尾矿中主要含有辉石、长石、角闪石、绿泥石等脉石矿物,谱图分析也佐证了尾矿镜下观察结果。另外,铁精矿中主要含有钛磁铁矿、少量的钛铁矿等金属矿物。

由表2可知,选铁尾矿中钛磁铁矿含量仅为7. 35% ,钛铁矿含量比较高,占到了30. 65% ,几乎所有的钛铁矿都进入了尾矿中,为钛精矿的分选提供了富集原料。硫化物含量仅为0. 89% ,大部分硫化物随弱磁选进入尾矿中,脉石矿物是尾矿的主要含量矿物,高达72. 66% 。

3 选铁尾矿的矿物学特征

3. 1 选铁尾矿的矿物学特征

先前的分析表明,选铁尾矿中主要含有钛铁矿和脉石矿物; 尾矿中的硫化物含量较少,主要以磁黄铁矿为主,还含少量的黄铁矿等其他硫化物。图4为选铁尾矿的光学显微照片,从图4中可以看出,尾矿中的钛铁矿同样是以粒状颗粒为主。在镜下还观察到有少量与钛磁铁矿连生的非常细微的钛铁矿颗粒,这是磨矿条件下未解离完全的连生颗粒。

3. 2 选铁尾矿的粒度组成及化学成分分析

将选铁尾矿进行筛分,筛分成 + 0. 35 mm、0. 35~ 0. 15 mm、0. 15 ~ 0. 074 mm、0. 074 ~ 0. 053 mm、0. 053 ~ 0. 038 mm、- 0. 038 mm六个粒径级别的粉末,对每个粒级的粉末进行称重,并对每个粒级的铁尾矿粉末做X射线荧光光谱化学成分分析,结果见表3。并根据表3中的粒级分布和化学成分的数据分别绘制成直观图谱5。

表3的数据显示,选铁尾矿的粒度主要集中在0. 074 ~ 0. 053 mm这个区间内,含量为50. 1% ; 其次在0. 15 ~ 0. 074 mm和0. 053 ~ 0. 038 mm这两个粒度区间内,含量分别为14. 75% 、23. 85% 。可见,在 - 0. 15 mm和 - 0074 mm这两个范围内,尾矿的含量分别为94. 5% 、79. 75% ,选铁尾矿的粒度几乎都在0. 15 mm以下。

图5反应的是不同粒度的选铁尾矿中Fe、Ti含量变化趋势。选铁尾矿中的Fe开始随着粒度的减小而减少,但粒度在0. 053 mm以后、Fe含量反而增加; Ti则随着粒度的减小而增加,这可能是因为细磨时铁钛氧化物解离的更加充分所致。

4 结论

( 1) 选铁采用“粗碎 - 干式抛尾 - 细碎 - 细磨- 湿式弱磁选”工艺流程。

( 2) 尾矿化学元素组成与铁精矿基本相同,,但含量有较大的差异。铁精矿中Fe、Ti、V、Cr含量较高、Ca、Mg、Si、Al含量显著降低。而尾矿中Ti、Ca、Mg、Si、Al含量较高。而Mn、Co、Ni、Cu等有益元素在两者中含量相差不大。

( 3) 选铁尾矿中的矿物主要是由金属矿物钛铁矿和普通辉石、斜长石等脉石矿物组成。尾矿中主要矿物的矿物学特征与原矿中主要矿物的矿物学特征相似,但选铁尾矿中的钛铁矿经过碎、磨、选后,晶体形态发生了变化,但内部结构变化并不大。

( 4) 选铁尾矿中的钛铁矿以粒径细小的粒状颗粒为主。 + 0. 35 mm、0. 35 ~ 0. 15 mm、0. 15 ~ 0. 074mm、0. 074 ~ 0. 053 mm、0. 053 ~ 0. 038 mm、- 0. 038mm六个粒径级别的选铁尾矿粉末,50. 1% 的含量集中在0. 074 ~ 0. 053 mm区间内; 选铁尾矿中的Fe开始随着粒度的减小先减少后增加,Ti则随着粒度的减小而增加。

我国钒钛磁铁矿资源利用现状 篇2

钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等多种有价元素共生的复合矿。地球上钒钛磁铁矿集中分布在少数国家和地区,如南非、俄罗斯和中国等。我国钒钛磁铁矿资源主要分布在四川的攀枝花-西昌地区和河北的承德地区。

攀西地区钒钛磁铁矿资源分布集中,蕴藏量丰富。 已探明的矿区共16 处,其中大型以上8 处;中型6 处;小型2 处。 根据2010 年《四川省矿产资源利用现状调查 》, 已查明钒钛磁铁矿矿石储量94.18×108t,主要分布在攀枝花、红格、白马及太和4 大矿区。 攀西钒钛磁铁矿资源储量巨大,蕴藏有丰富的铁、钛、钒资源,还伴生有钴、镍、铬、锰、铜、硫、镓、钪、稀土及铂族元素等有益组分,具有很高的综合利用价值［1］。

攀西地区4 大矿区钒钛磁铁矿中主要化学成分见表1。

wt%

河北省承德地区是我国北方钒钛磁铁矿基地,其钒钛磁铁矿探明储存量仅次于攀西地区,位居国内第二位。承德钒钛磁铁矿资源(含铁20%以上)保有储量3.6 亿t, 其中已列入储量表的钒钛磁铁矿保有储量2.2 亿t, 含钒地质品位为0.15%~0.5%,含钛地质品位5%~9%,折合V2O5资源量48.4 万t、Ti O2资源量1 593.26 万t［2］。

2 钒钛磁铁矿利用现状

2.1 传统高炉冶炼钒钛磁铁矿流程

在目前处理钒钛磁铁矿的工艺中,高炉炼铁占主导地位。 我国的攀钢、承钢以及国外的俄罗斯邱索夫工厂和下塔吉尔厂均使用此法进行钒钛磁铁矿的冶炼［3］。

高炉法冶炼钒钛磁铁矿一般与提钒转炉相结合,具体而言,就是原矿经选矿后的钒钛磁铁精矿经烧结和球团作业,形成钒钛烧结矿和钒钛球团矿进入高炉冶炼。 高炉过程中钒的氧化物大部分被还原而富集于铁水,钛则以Ti O2的形式进入高炉渣。高炉流程产出的含钒铁水进入转炉提钒,铁水中大部分的钒被氧化进入炉渣中形成含钒炉渣,钒渣经湿法工艺处理,最终成为合格的钒产品。 半钢通过炼钢转炉的进一步吹炼而成为钢水。

攀钢钒钛磁铁矿综合利用基本流程见图1。

高炉流程下攀枝花钢铁公司冶炼的含钒铁水和高炉渣主要成分(质量分数)以及铁、钒、钛回收率分别见表2 和表3［4］。

%

%

使用“高炉—转炉”流程来冶炼钒钛磁铁矿,钛进入高炉渣且渣中Ti O2含量在25%以下, 目前尚无有效的经济手段加以回收利用,从而造成钛资源的浪费。

2.2 直接还原

直接还原是指在低于矿石熔化温度下,通过固态还原,把铁矿石炼制成铁的工艺过程。 其产品为直接还原铁(DRI),也称海绵铁。 直接还原铁可代替废钢用作炼钢原料,因此直接还原法后续工段通常是电炉炼钢。

2.2.1 回转窑冶炼工艺

回转窑工艺的主要原理是铁精矿与固体燃料(还原剂)与入窑料混合。 窑头装有空气或燃料烧嘴进行供热,沿窑身长度方向安装有不同型式的喷嘴喷入空气和补充燃料,以调整CO/CO2比和温度。其目的是将Fe2O3在较低温度下还原成富氏体,在较高温度和较高CO/CO2比值下完成还原［5］。

新西兰钢铁公司和南非海威尔德钢钒公司均采用回转窑直接还原—电炉熔分—提钒工艺,20世纪70~80 年代,我国组织了钒钛磁铁矿钢铁冶炼新流程科技攻关,以期实现铁、钒、钛资源综合回收利用,但由于当时工艺、设备水平和市场条件的限制,没有实现工业化生产［6］

2.2.2 转底炉冶炼工艺

与其它直接还原方法相比,转底炉冶炼流程的特点有是物料与炉底相对静止不动,可避免还原过程中严重的膨胀粉化和粘结问题。 该工艺还原温度高,达到相同金属化率所需时间短;不仅可以还原高品位铁精矿粉,也可以处理低品位铁矿粉［4］。

我国攀钢研究院刘功国等研究了转底炉直接还原工艺流程,并开展了实验室和工业试验。 全流程铁、钒、钛元素回收率分别达到90.77%、43.82%和72.65%［7］。

攀钢于2010 年建成年处理10 万t钒钛铁精矿的资源综合利用中试线, 获得了Ti O2含量45%左右的含钛炉渣,及V2O5含量大于12%的钒渣。 同年8 月完成热负荷试车并进入试验生产阶段,目前运行状态良好。

攀钢中试线工艺流程见图2［6］。

2.2.3 微波处理钒钛磁铁矿

微波是指频率在0.3~300 GHz范围的电磁波,具有可以整体加热物体,且加热速度快、无污染和易于控制等特点。

我国在20 世纪80 年代开始了微波加热在冶金行业的应用的研究,目前微波加热已用于冶金行业的多个领域［8］。

重庆大学白承光等［9］对微波碳热还原钒钛磁铁矿微波场中加热行为和还原行为进行了探索性研究,得出了钒钛磁铁矿精矿的重量、添加Ca O、煤粉的配加量及煤粉的粒度等因素对样品在微波场中还原过程的影响。

目前微波碳热还原面临的主要问题一是加热过程中材料物性和结构的变化会影响其介电性质,导致微波加热能力不断发生变化,给微波场中温度的准确控制带来困难。 另一个不容忽视的问题是其电能转化效率低。 当矿石处理量大或产品附加值低时,微波冶金的诸多优势能否足以补偿其电能转化效率低的缺点还有待评估［8］。

2.3 钙化焙烧酸浸提钒工艺

钙化焙烧酸浸提钒工艺适用于钛含量高、铁含量低、不适合直接炼铁的钒钛磁铁矿。 铁精矿钙化焙烧法提钒后的渣相可进行配矿炼铁或直接还原提铁。

东北大学和太原钢铁有限公司［10－11］以钒钛磁铁矿为原料,硫酸钙为钙化剂,系统研究了钙化焙烧和硫酸酸浸过程的钒、铁等有价组元的损失。 研究结果表明,钙化焙烧—酸浸提钒工艺在理论上是可行的。 目前实验室研究条件下,钒的浸出率最大可达79.08%,而此时铁的损失率为3.32%。

3 结论

就目前的发展状况,断言传统高炉流程和高炉之外新流程程孰优孰劣还为时尚早。 传统高炉炼铁流程生产工艺成熟是不争的事实,但存在无法使用全钒钛矿冶炼以及钛的回收率困难等问题。 另外,高炉流程还面临着焦炭资源的短缺和环境的双重压力。

因此开发和改进提高资源综合利用率,降低能耗的新流程十分重要, 同时重视与现有流程的结合,寻求优势互补。

摘要：我国钒钛磁铁矿资源丰富,蕴藏有丰富的铁、钛、钒资源,具有很高的综合利用价值。介绍了我国钒钛磁铁矿处理的几种工艺,即高炉冶炼流程、直接还原工艺(回转窑、转底炉、微波碳热还原)、钙化焙烧酸浸提钒工艺,指出了不同工艺流程的优缺点,提出了未来钒钛磁铁矿冶炼工艺的发展方向和研究重点。

攀枝花钒钛磁铁矿三维建模研究 篇3

20世纪80年代末, 3D-GIS和图像仿真技术的应用诞生了矿山三维可视化技术, 继而涌现了一大批矿业软件公司[1]。20世纪90年代以来, 世界上各个国家陆续开发了许多矿山数字建模的相关软件, 具有代表性的有:Surpac软件、MINCAD系统、Datemine采矿软件、Micromine软件、Dimine软件等等。我国也有不少矿山企业、研究院及教育机构建立了矿山数字模型, 如:2002年, 金川集团利用Surpac成功建立了矿山地质数据库、测量导线数据库、平面图和剖面图的矢量图库、真实三维矿体模型、矿块模型和井巷工程模型[2]。江西铜业使用Dimine软件对七宝山铅锌矿进行地质建模[3]等。它们的成果在矿山设计、生产、管理中起到了举足轻重的作用。攀枝花钒钛磁铁矿是一个大型的矿床, 其生产规模巨大, 为实现矿山生产动态管理, 我们选用3Dmine软件对攀枝花兰家火山和尖包包进行数字建模。

1 矿床地质概况

攀枝花钒钛磁铁矿是我国储量和开采量最大的一个产地, 也是世界上同类矿床的重要产区之一。攀枝花钒钛磁铁矿自东北向西南分为7个矿区, 分别是朱家包包、兰家火山、尖包包、倒马坎、公山、龙洞坪、纳拉箐。矿体有依次变薄、变贫的趋向, 但层位较稳定。在这7个矿区中储量比较大的是朱家包包、兰家火山、尖包包, 此次建模只针对兰家火山、尖包包两个矿区。兰家火山矿区主要为流层状辉长岩, 其产状大体呈北40°-70°东, 倾向北西, 倾角35°-60°。矿区构造以成矿后断层为主, 分北东向、南北向及北西向三组。钒钛磁铁矿赋存在辉长岩上部 (即上部含矿层) 和底部 (即底部含矿层) 两个层位, 上部含矿层矿化很差;矿区主要勘探对象是底部含矿层。整个含矿层包括有Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ等5个矿带。尖包包矿区含矿层有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ六个矿层。其中Ⅷ以厚层状高品级矿石为主, Ⅵ号矿层以厚层状中品级矿石为主, Ⅴ、Ⅶ以多层状低品级为主, Ⅲ、Ⅳ号矿层多半是表外矿石和表内低品级矿石。

2 3DMine软件

3 DMine矿业工程软件应用于许多领域, 如地质、测量、采矿和矿山生产管理等, 3Dmine的优势之一在于速度快, 不论是旋转、编辑三维模型还是图切剖面都能迅速的切换运转, 3Dmine还具有强大的兼容性, 能兼容Surpac、Micromine、map GIS、Auto Cad、CASS数据、excel、文本数据等;易学易用。3Dmine具有6个板块构成, 分别是:地质数据库、测量、地质模型、储量计算、露天开采设计和地下开采设计。3Dmine能将数据库与图形结合起来。可以直观地浏览、查询钻孔、探槽的详细信息, 比如空间位置关系、品位、孔深等等。地质模型包括两个方面:一个是地表、断层模型, 另一个是矿体的具体形态及空间接触关系。国内常用的传统储量计算方法有纵投影法和断面法。而3Dmine采用了国外矿业界公认的储量计算方法, 即距离幂次反比法和克里格法。

在收集整理分析矿区资料的基础上, 以3Dmine为技术平台, 建立相应的数据库, 构建矿区的三维数字模型。具体的建模流程如图1。

3 钻孔数据库

将收集回来的勘探工程数据, 包括钻孔和探槽数据, 按照3Dmine数据表格式在excel表里将其整理成3个表, 分别是定位表、测斜表、化验表。其中定位表 (包括:工程号开孔坐标E、开孔坐标N、开孔坐标R、最大孔深、轨迹类型) 和测斜表 (包括:工程号、深度、方位角、倾角) 确定了钻孔的空间轨迹, 化验表 (包括:工程号、从、至、tfe、tio2、v2o5、s) 描述了在空间位置上该点的化验信息。打开3Dmine软件, 新建一个数据库, 将定位表、测斜表、化验表中的数据导入到此数据库中, 生成一个数据库文件。3Dmine软件功能强大, 在导入的过程中可以自动搜索并报告错误及重复的数据, 如果发现有错误或漏掉的钻孔, 还可以对单个钻孔的任何信息进行修改或添加。最终形成一个“.mdb”类型的数据库文件, 并在工作区显示出钻孔图形 (见图2) , 在图中能表达钻孔的编号、岩性、品位、轨迹和深度等。还可以通过不同属性的颜色设置显示单个或多个工程的地质岩性、品位、轨迹和深度等数据信息。

4 组合样的处理

钻孔数据建立之后的一个重要应用是样品组合, 在3Dmine软件中, 可以按“地质带”、“实体内提取化验样”“圈矿指标”进行组合。综合考虑, 此次按“地质带”进行组合, 组合长度为2m, 缺失样按平均值代替。组合方式是按实体约束进行组合。组合样最终产生一些离散的点, 用来描述该点的品位值、组合长度、钻孔编号等等。组合样的生成为品位模型的建立提供了依据。同时对储量计算能否比较准确的反应铁矿的实际储量起到了举足轻重的作用。

5 三维地质模型的构建

5.1 地表模型的建立

为了更清楚、直观地表示矿体与地表的三维位置关系图, 我们需要建立地表模型。首先是对收集回来的纸质地质图进行校正并矢量化, 得到Mapgis地形地质图, 将其导入到3Dmine的工作区, 通过坐标转换将地形图调整到相应的实际位置, 在对图上的等高线进行高程赋值, 应用“生成DTM表面”功能生成表面轮廓, 并对其进行裁剪, 就完成了地表模型的建立。

5.2 断层模型的建立

研究区内的地质构造复杂, 断层发育, 皆为成矿后断层, 其中有些重要断层对矿体的破坏作用较大, 所以在连矿体时应考虑断层的影响。因此建立断层模型具有重要的意义。此外, 还可以用于分析断层控矿的作用机制。在建立断层模型时应首先结合中断图、剖面图将每个断层的具体方位及范围进行一个确定, 再将相同编号的断层及破碎带通过“开放线到开放线”进行连接。这样就完成了断层模型的建立。见图3。

5.3 矿体模型的建立

矿体模型是一个封闭的实体模型, 一般采用剖面来建立模型。此次建模的范围兰家火山及尖包包矿区, 一共19个剖面, 将剖面图进行优化、纠错等处理, 导入3Dmine软件中使每条矿体线都闭合, 再将剖面图进行坐标转换, 使其位于实际的坐标位置处, 见图4。

采用“控制线”、“扩展外推体”的方法将相邻剖面图中属于同一矿体的矿体线进行连接, 对于复杂的矿体, 需要借助“使用坐标转换”、“使用分区连接”等方法来实现, 在建立模型的过程中, 不同品位的矿体赋予不同的编号不同的颜色, 这样既便于编辑修改又便于合并, 一个封闭的实体建成以后还需要进行“实体验证”。因为如果实体的各三角面存在无相邻边、自相交, 无效边, 重复边, 则该实体就是一个无效的实体, 无效的实体无法进行计算体积、空间约束、逻辑运算等。3Dmine软件通过“实体验证”后会报告相应的错误, 并在工作区错误的地方用醒目的线条表示, 这样更便于修改编辑。最后对实体进行布尔运算, 就形成了我们需要的实体模型。如图5。

6 品位模型的建立

创建品位模型首先创建一个块体模型, 块体模型是在空间上, 在一定的范围内, 确定一定尺寸的空间块体, 相对应的块体都有一个质心点, 在质心点上可以存储所有属性;新建一个块体模型, 并对这个块体模型进行实体约束, 然后对块体模型进行赋值, 如TFe的品位、体重等, TFe的品位根据组合样用普通克里格法来进行赋值, 体重用数学计算来赋值。最终得到其品位模型。在这个品位模型里, 可以随意选择一个块体, 就可以查询该块体的相关属性:如坐标、品位、比重、类型等等。

7 结论

运用3Dmine进行三维矿山建模, 可以直观真实的反应出矿体的具体形态、构造的复杂程度以及地质地形条件, 为储量计算、地质地形条件分析提供了坚实的基础, 为矿山的生产设计、采矿及管理提供了重要依据。

参考文献

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[5]Gong Jianya, Cheng Penggen and WangYang-dong.Threedimensional modeling and application in geological exploration engineering[J].Computers&Geosciences, 2004, 30 (4) :391-404.

某钒钛磁铁矿选铁工艺流程研究 篇4

从矿床成因来看,该钒钛磁铁矿矿石是基性、超基性岩浆结晶分异的产物。矿石类型为辉石岩型高钛型贫矿石,主要的结构类型为自行晶～半自行晶结构、稀疏粒状结构、固溶体分解结构和不规则它形结构。主要的构造类型为中等浸染状构造和星散浸染状构造。根据矿物的利用情况和工艺性能,其矿物成分可分为铁矿物、钛矿物、硫化物以及脉石矿物。其中,铁矿物主要为钛磁铁矿,以及少量的钛赤铁矿、磁赤铁矿、针铁矿、褐铁矿等,矿物含量为19.00%;钛矿物主要为钛铁矿,以及很少量的白钛石等,矿物含量为7.86%;脉石矿物主要是辉石和透辉石,以及少量的长石、橄榄石、黑云母、绢云母、绿泥石、角闪石、石英、尖晶石等,矿物含量为72.84%;硫化物很少,其矿物为磁黄铁矿、黄铁矿和黄铜矿,矿物含量为0.3%。

原矿化学多项分析结果与铁物相分析结果见表1,表2。

2 选矿试验研究

对该矿石分别进行了粗粒抛尾—阶段磨矿阶段选别,原矿直接阶段磨矿阶段选别,原矿一段磨矿选别三种选铁工艺流程的试验研究。

2.1 粗粒抛尾—阶段磨矿阶段选别工艺

由于该矿石铁入选品位较低,选矿比较大,为了提高矿石铁的入选品位和设备的处理能力,降低生产成本,对试验物料进行了预先的抛尾试验。结果表明,原矿粒度碎至-10mm,采用弱磁+强磁抛尾,效果较好,可抛除产率9%左右,铁品位7.52%(低于尾矿品位)的脉石,减少入磨矿量。阶段磨矿阶段选别工艺最终确定的一段磨矿细度为-200目含量50%,二段磨矿细度为-200目含量85%,磁场强度99.52kA/m。该工艺试验流程见图1,最佳试验结果见表3。

从表3的试验结果可以看出,在原矿TFe18.35%的条件下,通过粗粒抛尾—阶段磨矿阶段选别工艺可获得TFe57.10%、TiO211.92%、TFe回收率53.00%的铁精矿,钛在铁精矿中的损失为24.98%。

2.2 原矿直接阶段磨矿阶段选别工艺

为了获得更加全面、翔实的试验数据和参考依据,针对该钒钛磁铁矿的性质,开展了原矿不抛尾直接进行阶段磨选的对比试验研究,以确定最优选铁工艺流程。该工艺最终确定的一段磨矿细度为-200目含量50%,二段磨矿细度为-200目含量85%,磁场强度99.52kA/m。其试验流程见图2,试验结果见表4。

从表4的试验结果可以看出,在原矿TFe18.67%的条件下,直接通过阶段磨选流程,可获得TFe57.00%、TiO211.95%、TFe回收率54.60%的铁精矿,钛在铁精矿中的损失为25.68%。

2.3 原矿一段磨选工艺

前述两种方案均采用阶段磨选工艺,为了进一步考察流程的合理性,进行了一段磨选流程的对比试验研究。该工艺最终确定的磨矿细度为-200目含量90%,磁场强度99.52kA/m。其试验流程见图3,试验结果见表5。

从表5试验结果可以看出,原矿在TFe含量为18.82%的条件下,通过一段磨选工艺可获得TFe含量为56.01%、TiO2含量为12.03%、TFe回收率为55.49%的铁精矿。

2.4 三种工艺流程指标对比结果

三种选铁工艺流程铁精矿指标对比结果见表6。

由表6可知,原矿一段磨矿选铁工艺所得到的铁精矿TFe品位比阶段磨选工艺低。其原因是原矿中铁钛矿物的硬度较脉石矿物大,在磨矿粒度相近或更细时,铁钛矿物的粒度组成仍相对较粗,致使铁精矿中TFe品位较低,TiO2含量增高。粗粒抛尾—阶段磨矿阶段选别工艺与原矿直接阶段磨矿阶段选别工艺相比,铁精矿技术指标相当,但采用前者可以先抛掉9%左右的合格尾矿,降低能耗,节约磨矿成本。

3 结 语

1.该矿石的主要金属矿物为钛磁铁矿和钛铁矿,尚包括少量的钛赤铁矿、磁赤铁矿、针铁矿、褐铁矿及白钛石等;脉石矿物主要为普通辉石和透辉石,以及少量的长石、橄榄石、黑云母、绢云母、绿泥石、角闪石、石英、尖晶石等。

2.该矿样铁品位较低,选矿比较大。为了提高入选物料的品位和设备的处理能力,降低磨矿功耗,对矿石进行了粗粒抛尾试验研究。结果表明,采用弱磁+强磁的粗粒抛尾工艺可以抛掉9%左右的合格尾矿,铁在粗抛尾矿中的损失仅为3%左右。

钒钛磁铁矿尾矿 篇5

我国攀枝花-西昌地区,蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿资源。现已探明的有攀枝花矿区、白马矿区、太和矿区及红格矿区等四大矿区构成的特大型矿床。截止2006年底,四大矿区及其外围矿区矿石地质储量约96.6亿t,其中钒资源储量(以V2O5计)1754.2万t,钛资源储量(以Ti O2计)6.0t。

攀西钒钛磁铁矿可同时综合回收铁、钒、钛,综合市场竞争力也远远强于单一铁矿资源,目前攀西地区已成为我国发展铁、钒、钛产业最主要的资源基地,同时攀西钒钛磁铁矿中还含有储量可观的铬、钴、镍、铜、镓、锗以及、钪、钇、稀土、硫、碲、铋、铂族等,是我国难得的稀、贵金属资源宝库[1]。

攀西钒钛磁铁矿资源的综合回收利用对有效利用和合理保护我国钒钛磁铁矿资源将发挥积极作用,对推动我国经济增长方式由“粗放型”向“集约型”转变,实现我国钒钛磁铁矿资源优化配置和经济可持续发展具有重要意义[2]。

1攀西钒钛磁铁矿资源及分布特点

四川攀枝花-西昌地区是中国钒钛磁铁矿的主要成矿带,也是世界上同类矿床的重要产区之一。该成矿带南北长约300km,东西宽10～30km,面积约6000km2。

钒钛磁铁矿,尤其是原生钒钛磁铁矿是支撑我国钒钛产业发展的主要资源,已探明资源储量超过100亿t。这类资源主要分布在四川攀西地区,保有资源储量约90亿t,此外河北承德和安徽马鞍山等地区也有一定的储量[3]。

攀枝花市钒钛磁铁矿保有储量72亿t,大型矿床主要有三大矿区,从南至北依次为:攀枝花矿区、红格矿区、白马矿区。其中攀枝花矿区与白马矿区已列入国家规划矿区。其中还有多处中小型矿床,主要有潘家田、新街、马鞍山等。

1.1 攀枝花矿区

攀枝花矿区位于攀枝花市东区境内,从北东至南西依次为朱家包包、兰家火山、尖包包、倒马坎、公山、纳拉箐等六个矿段,矿区保有资源储量11.05亿t,其中表内矿资源储量6.06亿t,平均含TFe30.64%,TiO211.64%,V2O50.29%。

攀枝花矿区六个矿段中,朱家包包、兰家火山、尖包包三个矿段由攀钢集团矿业有限公司开采,年开采原矿1350万t,年产钒钛铁精矿530万t;倒马坎矿段由攀枝花市谷田科技有限公司开采,设计年产原矿120万t、钒钛铁精矿30万t。

攀枝花矿区公山、纳拉箐矿段目前尚未设置矿权。

1.2 红格矿区

红格矿区位于攀枝花市红格新久乡和会理小黑箐乡交界的路枯一带,距攀枝花市30公里,矿区总面积12平方公里,分为南矿区和北矿区。北矿区又可分为东西两部分,南矿区分为铜山、马松林、路枯三个矿段。矿区钒钛磁铁矿保有资源储量35.55亿t,其中,表内矿储量18.29亿t,平均含TFe 27.5%,TiO2 10.69%,V2O5 0.24%,是目前攀枝花地区探明储量最大的钒钛磁铁矿床。

红格北矿区由龙蟒矿冶公司开采,年开采原矿500万t。红格南矿区目前尚未设置矿权。

1.3 白马矿区

白马矿区位于攀枝花市米易县白马乡境内,南距米易县城35公里,距攀枝花市113公里。矿区从北向南,依次由夏家坪、及及坪、田家村、青杠坪及马槟榔五个矿段组成,其中及及坪和田家村是主要矿段。白马矿区保有资源储量合计14.96亿t(含低品位矿),其中表内矿储量11.91亿t,平均含TFe 26.62%,TiO2 6.09%,V2O5 0.26%。

白马矿区及及坪和田家村矿段正由攀钢集团矿业公司进行开采建设,预计到2012年可形成年产原矿1550万t,年产钒钛铁精矿510万t的规模。青杠坪矿段目前正由四川德胜集团和米易中禾公司两家企业分别进行开发建设。夏家坪、马槟榔两矿段目前尚未设置矿权。

1.4 其他矿区

除以上三大矿区外,攀枝花地区还有其他一些大、中型钒钛磁铁矿矿床。

米易潘家田钒钛磁铁矿位于米易县垭口镇,潘家田铁矿岩体为含钒钛磁铁矿基性-超基性岩体的一部份,属岩体最北转折端部位。红格岩体在大地构造位置上属康滇地轴中段的中轴偏东部位。矿区钒钛磁铁矿保有资源储量3.75亿t,其中低品位矿约1.42亿t。潘家田钒钛磁铁矿由安宁铁钛公司进行开采利用,年开采原矿300万t。

红格矿区外围铁矿分为中干沟、湾子田、中梁子三个矿段,合计钒钛磁铁矿资源储量3.95亿t,表内矿资源储量2.24亿t,目前湾子田、中梁子两个矿段已设置探矿权,尚未开发利用。

新街铁矿位于米易县境内,合计保有资源储量0.41亿t,目前尚未设置矿权及开发利用。攀枝花钒钛磁铁矿资源分布情况见表1。

1.5 资源特征

攀枝花钒钛磁铁矿各矿区所处大地构造位置为康滇地轴中段,属晚期岩浆热液冷凝分异矿床,其主要特点如下:

(1)矿、岩互层,断层及后期贯入岩脉发育,单个矿体规模较小且不规则,开采难度大。

(2)矿石品位低。各品级的矿石在总储量中所占的比例为:TFe≥30%的富矿仅占10%～15%、TFe20%～30%的贫矿石占35%～40%、TFe15%～20%的表外矿占45%左右。

(3)有用组分多。钒钛磁铁矿是铁、钛、钒、铬、钴、镍、铜等多种有益元素的共伴生矿。

(4)矿石工艺性质复杂。矿物种类多,矿石结构种类复杂,固溶体分解结构丰富,钛磁铁矿微晶结构多样性,矿石工艺性质较为复杂,对资源综合利用的分离技术要求高。

总之,攀枝花钒钛磁铁矿资源与国内其他地区相比,铁品位较低,TiO2含量偏高,资源开发条件相对较差,只作为铁矿资源来开发利用,并不是一种优质资源,必须进行综合利用才具有较好的经济效益。

2 资源开发及综合利用现状

经过四十多年的开采,攀枝花钒钛磁铁矿资源开发与综合利用已经取得了重大成就,形成了较大规模,资源开发与综合利用水平逐年提高。目前为止,攀枝花地区是我国钒钛资源最丰富、最集中的地区,也是我国钒钛产业发展最好、钒钛资源开发利用水平最高、开发前景最广阔的地区。

2.1 钛资源开发及综合利用

攀枝花各选矿企业每年从选铁尾矿中回收钛精矿产量为100万t左右,对尾矿中钛的选矿回收率一般在30%以上,钛资源利用率一般在15%～20%(原矿―钛精矿)。开展了一系列的技术攻关,攻克了微细粒级钛铁矿回收这一世界性难题,形成了具有自主知识产权的微细粒级钛铁矿回收产业化成套技术和装备,掌握了先进的钛白生产工艺(如连续酸解、常压水解、“三废”综合利用新技术等)。攀钢还拥有国内唯一的氯化法钛白生产线以及大型电炉采用自焙电极、粉矿入炉冶炼钛渣生产工艺,具有较强的钛资源开发技术优势。

2.2 钒钛磁铁精矿中钒的综合回收利用

钒的综合利用方面,攀钢已形成了转炉提钒工艺、五氧化二钒生产工艺、三氧化二钒生产工艺、钒氮合金生产技术、氧化钒清洁生产新工艺等一系列拥有自主知识产权的专有技术,产品开发、工艺技术和竞争力在国际上领先。现已经开发出钒渣、高钒铁、三氧化二钒、五氧化二钒、钒氮合金等系列产品,形成了年产钒渣29.6万t、V2O5 0.82万t、V2O3 1.44万t、FeV80 0.82万t、FeV50 0.76万t、钒氮合金0.23万t的生产能力,钒资源利用率达到60%(原矿―钒渣)。钒产品在国内市场占有率达到80%、国际市场占有率达到20%,已经成为中国最大、世界第二的钒制品生产经营企业,具有较强的钒资源开发技术优势。

2.3 铬的回收及综合利用

铬主要以类质同象赋存于钛磁铁矿中,分布于其他矿物很少。因此,铁精矿回收铁的同时,铬也随之回收。Cr2O3与V2O5的赋存、分布以及冶炼过程中的走向都是一致的,综合回收利用二者可一起考虑。中国地质科学院矿产综合利用研究所曾采用钒铬铁精矿造球-回转窑预还原-电炉炼铁-双联法吹钒铬-炼钢;湿法提取分离钒铬,取得48.40%的V2O5和49.03%的Cr2O3产品。钒铬分离技术工艺流程虽也打通,但工业实施尚需要深入研究,需寻求更经济合理的综合选冶工艺。

2.4 硫钴的回收及其他有价元素的综合利用

攀西钒钛磁铁矿资源中,与钒钛磁铁矿共(伴)生的多种有益元素中,以钴、镍、镓、钪的经济价值较高,仅以攀钢每年采原矿1300多万t计算,每年钴要流失1300t,镍要流失2700t,钪要流失290t,镓要流失200t,攀钢在选钛工艺流程中将粗硫钴精矿加以回收利用,但由于精矿品位偏低,市场滞销,现已停产。而对于其他有价元素,除了在实验室进行一些回收试验外,基本上未进行回收利用,造成了资源的极大浪费。

3 存在的主要问题

攀枝花地区钒钛磁铁矿的资源开发与综合利用已经取得了重大成就,资源开发与综合利用水平逐步提高,但部分资源开发与综合利用指标距离国际先进水平和国家的要求还有一定差距,还有很大的提升潜力。

3.1 资源开发及综合利用总体规模有待于进一步提高

近年来,攀枝花地区钒钛磁铁矿资源开发发展速度很快,但资源开发和综合利用的总体规模还不能满足国家资源保障能力和资源战略安全的需要,还有很大提升空间。

3.2 资源开发与综合利用水平有待进一步提高

攀西地区的矿产资源属多金属共生矿,矿石中含有铁、钒、钛、钴、镍、锰、铜、镓、钪、稀土等宝贵的金属元素。但目前除开发利用了部分铁、钒、钛外,其余的金属都未开发利用,这些金属都是国民经济发展紧缺的,必需的。

3.3 钒钛产品的深加工规模与技术水平也需要进一步提高

目前,对钒、钛的综合利用深度仅停留在五氧化二钒、三氧化二钒、高钒铁、涂料钛白、造纸钛白等初级产品上,一些钒化合物(如碳化钒、氮化钒)、钒氧化物(V2O4、VO2、钒催化剂等),钒金属、钛金属、高档金红石型钛白等高附加值的产品还有待进一步开发研究[4]。

3.4 工业废弃物对环境造成污染

(1)废水污染

选铁、选钛以及炼钢产生的工业废水,除攀钢这样的大型企业对其产生废水的90.0%经管道回流再利用外,其余民营企业及个体企业选矿厂的工业废水再利用程度较低甚至根本未加二次利用直接排放,其中所含的重金属、有机物、悬浮物及有毒物等对河流、土壤、地下水造成了污染。

(2)废气污染

钢铁冶炼和生产二氧化钛过程中产生的大量粉尘、黑烟、刺激性气体、异味及其他有毒气体造成了当地大气环境污染,影响当地居民的生存和生活,并使农作物、森林、水生系统、建筑材料、人类健康等受到损害。

(3)工业固体渣的危害

攀西钒钛磁铁矿资源在利用过程中,因采矿、选矿、钢铁冶炼产生了大量的矿山剥离废石、选冶尾矿及冶炼固体炉渣等,这些废弃物的堆置占用大量土地。各种废物露天堆存,雨淋、日晒,有害成分向地下渗透,破坏土壤微生物的生存条件,影响植物生长发育,污染地下水。灰渣中的细粒,粉末受风吹日晒,加重大气污染[5]。

3.5 现有矿产资源开发配套政策不完善

现有资源税征收政策限制了矿山企业加大投入的积极性。我国现行矿产资源税的收缴办法系按原矿产量大小计征,缺乏对开采未达工业品位的矿产资源的减免税优惠政策,客观上限制了矿山企业加大综合利用投入的积极性。

4 合理开发及综合利用途径

4.1 科学规范,综合利用效益优先

按照国家、地方矿产资源总体发展规划,对攀枝花钒钛磁铁矿资源综合利用进行统筹规划。

严格按照国家颁布的《矿产资源法》,对攀西钒钛磁铁矿资源开发要突出综合利用效益,严格采矿资格评审制度和开发制度,优先让具有精良矿山设备、技术力量雄厚的企业进行开发利用,确保最大的经济效益、社会效益和环境效益。

4.2 加强技术创新,集中力量联合技术攻关

对攀西钒钛磁铁矿资源的综合利用必须要加强科技创新,大力推进成熟、先进、实用技术的规模化、产业化,不断提高资源利用率和资源利用水平。

大力开展钒钛磁铁矿尾矿选钛药剂研究、微细粒级钛铁矿回收工艺研究、高效节能设备应用及设备大型化的研究、高铬型钒钛磁铁矿高效清洁选矿新技术及装备研究、高铬型钒钛磁铁矿冶炼新技术及其装备研究、铁、钒、钛、铬资源深度开发技术及装备研究和镓、钪等稀贵金属的富集回收利用技术及装备研究和产业化应用,提高攀枝花钒钛磁铁矿资源综合利用水平,推进攀枝花钒钛磁铁矿共伴生资源的综合利用产业化进程,提高钒、钛、钴、铬等国家战略资源保障能力。

4.3 建立科学机制,多渠道提升攀西钒钛磁铁矿资源综合利用效率

建立、健全钒钛磁铁矿综合利用产品的技术标准和规范,总结推广先进的综合利用技术和生产管理模式。

强化资源综合利用管理,构建钒钛磁铁矿综合利用长效机制。

摘要：分析了我国攀西钒钛磁铁矿资源特点及综合回收利用的重要意义,阐述了钒钛磁铁矿资源综合回收利用现状,指出了存在的问题,并提出提高钒钛磁铁矿资源综合回收利用水平的发展方向。

关键词：攀西地区,钒钛磁铁矿,综合回收利用

参考文献

[1]朱俊士.中国钒钛磁铁矿选矿[M].北京:冶金工业出版社,1995.

[2]宋守志,钟勇,邢军.矿产资源综合利用现状与发展的研究[J].金属矿山,2006,(11):1-4.

[3]吴本羡,孟长春,范章节,等.攀枝花钒钛磁铁矿工艺矿物学[M].成都:四川科学技术出社,1998.

[4]邹小平.加快攀西地区钒钛磁铁矿资源开发利用的思考[J].冶金经济与管理,2001,(6):16-17.

钒钛磁铁矿尾矿 篇6

该钒钛磁铁矿属于基性、超基性侵入矿床 (岩浆型铁矿床) , 矿石以富含钛元素为特征。对该矿石采用MLA分析技术与传统工艺矿物学研究技术相结合的方式, 对其进行了详细的工艺矿物学研究, 查明了该矿石的化学成分、矿物组成、含钛矿物的嵌布粒度及解离度特征, 为该矿的选冶工艺流程制定及提高回收率提供了理论依据。

1 矿石的物质组成

原矿化学多元素分析见表1。采用MLA矿物参数自动分析系统对矿物的物质组成与含量进行查定, 该矿石中主要含钛矿物为钒钛磁铁矿, 含镁钛铁矿, 钛辉石, 次要矿物主要为铁尖晶石, 脉石矿物主要有橄榄石, 石英, 云母等, 矿物组成及含量见表2。

2 主要矿物的嵌布特征

2.1 钛磁铁矿

钛磁铁矿包括钛磁铁矿和磁铁矿包裹钛铁矿等固溶体晶片而成的钛磁铁矿[3]。前者在本矿样中占多数, 矿物扫描电镜下灰度较磁铁矿略高, Ti元素在其中的含量占9%~12%左右;后者含量也较多, 即磁铁矿中有钛铁矿固溶体的分离晶片。

钛磁铁矿有以下几种存在形式:

(1) 粒状钛磁铁矿, 该矿样中的主要含钛矿物, 颗粒最大粒径>0.3mm, 颗粒较纯净, 不含其他杂质元素, 主要与含镁钛铁矿连生或共生 (图1, 2) 。

(2) 含钛铁矿、铁尖晶石固溶体分离晶片及微细钛铁矿的钛磁铁矿, 颗粒径>0.15mm, 铁尖晶石常包裹钛铁矿片晶 (图3, 4) 。

(3) 钛辉石析出的钛磁铁矿 (图5) , 矿物颗粒细小, 呈乳滴状、微脉条状, 粒径般<0.05 mm, 部分呈超微粒

以上两种钛磁铁矿颗粒的粒径特征见表3, 钛磁铁矿颗粒+0.074mm 65.03%, -0.074mm 34.97%, 且较多微细颗粒是较难解离的, 故想完全破碎出所有钛铁矿是有一定难度的。

综上所述, 钛磁铁矿复合矿物相是由于内部含有的钛铁矿片晶和铁尖晶石因颗粒微细而难以解离, 其中的两种含钛矿物必定与磁铁矿一起进入铁精矿中[4], 而钛辉石中析出的钛磁铁矿也由于颗粒过于细小, 多呈乳滴状, 均在-0.074mm。

2.2 含镁钛铁矿

含镁钛铁矿, 是分选回收的主要含钛矿物, 常与磁铁矿紧密共生。颗粒呈半自形-自形粒状, 易破碎解离, 它分为两种存在形式:1) 粒状钛铁矿颗粒, 易与钛磁铁矿颗粒伴生, 2) 针状钛铁矿, 常与细粒状钛磁铁矿伴生。

为进一步查明钛铁矿中镁的赋存状态, 进行了X射线能谱分析, 结果显示钛铁矿中平均含有4.26%的Mg元素 (图6, 表4) , 且钛、铁、镁是正消长关系, 说明镁元素绝大部分是以类质同象形式存在, 其中个别点含有杂质硅元素;

综上所述, 钛铁矿中少量的机械包裹体对钛精矿质量会有一定影响, 但镁、硅等杂质是与铁置换呈类质同象, 与钛并无置换现象, 因此分选这部分钛铁矿时应可以获得Ti O2品位为51.7%以上的钛精矿。

2.3 脉石矿物嵌布特征

2.3.1 钛辉石 (Tit)

钛普通辉石是主要的脉石矿物之一, 多呈柱状或半自形-它形粒状, 分布于金属矿物颗粒间, 常与钛铁矿、橄榄石、绢云母伴生, 在本矿样中含量为0.56%。钛辉石多被钛磁铁矿、角闪石 (量少) 等交代, 被其他矿物交代后粒径<0.21mm。

2.3.2 铁尖晶石 (Her)

铁尖晶石为本矿样的主要脉石矿物, 颗粒主要以自形-半自形粒状为主, 还有少部分铁尖晶石以片晶状存在于钛磁铁矿中;本矿样中含量为5.14%;能谱分析显示颗粒较纯净, 不含其他杂质, Fe元素在其中的含量占17%~25%, 颗粒粒径<0.3mm。

2.3.3 黑云母 (Bt)

矿石中为富铁钛黑云母, 镜下呈褐红色, 多色性明显, 平行消光, 干涉色二级。常与钛磁铁矿、橄榄石连生或共生, 颗粒中常见钛铁矿包裹体, 在本矿样中的含量占0.15%, 粒径<0.18mm, 能谱分析显示颗粒中Ti元素的含量占2%~4%。

3 主要含钛矿物的嵌布粒度及解离度特征

采用MLA分析各矿物嵌布粒度特征见图7, 钛磁铁矿+0.074mm粒级的颗粒占多数, Ti在这部分钛磁铁矿中的分布率达到65%;钛铁矿颗粒+0.074mm粒级的颗粒占50%左右, 还有一半左右的颗粒在-0.074mm粒级, 这部分较细的颗粒将对钛的回收率有影响。

该矿样中钛磁铁矿、含镁钛铁矿的解离度测定结果见表5、6, 该矿样中钛磁铁矿颗粒的总解离度为72.42%, 含镁钛铁矿总解离度为62.48%;钛磁铁矿及含镁钛铁矿+0.3mm颗粒解离度均较低, 需进一步磨矿到-0.074mm, 此粒级下钛元素得到有效富集, 且在这两种矿物在此粒级均基本呈单体形式存在。

4 钛的赋存状态分析

根据MLA矿物参数自动分析及化学分析结果可知, 该矿样中钛主要以钛磁铁矿和含镁钛铁矿的形式存在, 钛磁铁矿中的钛占总钛的61.91%, 含镁钛铁矿中的钛占总钛的37.97%, 分散于钛辉石中的钛占0.08%, 脉石矿物中的钛占0.03%;若只回收含镁钛铁矿中的钛, 则理论回收率应为38%左右;若想回收钛磁铁矿及含镁钛铁矿中的钛, 由于钛磁铁矿中有微细的钛铁矿固溶体存在, 物理选矿手段较难分别, 钛的理论回收率将不高。钛在各矿物中的分配见表7。

5 结论

(1) 该矿石中主要含钛矿物为钒钛磁铁矿, 含镁钛铁矿, 钛辉石, 次要矿物主要为铁尖晶石, 脉石矿物主要有橄榄石, 石英, 云母等。

(2) 磁铁矿+0.074mm粒级的颗粒占多数;钛铁矿颗粒+0.074mm粒级的颗粒占50%左右, 还有一半左右的颗粒在-0.074mm粒级, 这部分较细的颗粒将对钛的回收率有影响。

(3) 钛磁铁矿颗粒的总解离度为72.42%, 含镁钛铁矿总解离度为62.48%;需进一步磨矿到-0.074mm, 此粒级下钛元素得到有效富集, 且在这两种矿物在此粒级均基本呈单体形式存在。

(4) 矿样中钛主要以钛磁铁矿和含镁钛铁矿两种形式存在, 若只回收含镁钛铁矿中的钛, 则理论回收率为38%左右;若想回收钛磁铁矿及含镁钛铁矿中的钛, 由于钛磁铁矿中有微细的钛铁矿固溶体存在, 将对选矿过程中钛元素的回收率的影响较大。

参考文献

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[2]贾木欣.国外工艺矿物学进展及发展趋势[J].矿冶, 2007, 16 (2) :95-99.

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[4]刘明培.浅析攀枝花钒钛磁铁矿钒的分布规律[J].矿业工程, 2009 (5) :9-12.

[5]李亮, 罗建林.攀枝花地区某钒钛磁铁矿工艺矿物学研究[J].金属矿山, 2010 (4) :89-93.

[6]周乐光.工艺矿物学[M].北京:冶金工业出版社, 2002.

钒钛磁铁矿尾矿 篇7

所谓塔基石,是一种具有钛铁矿-赤铁矿晶体结构的人工固溶体矿物。其化学通式可表示为(1-χ)M2+TiO3·χM23+O3,式中χ<1,M2+=Fe2+,Mg2+,Mn2+和微量其他二价阳离子,M3+=Fe3+,Ti3+,Al3+,Cr3+,V3+等三价阳离子。不过,由于塔基石生成于还原环境,Fe较少呈高价态,故塔基石中M2O3主要为α-Ti2O3、α-Al2O3、α-Cr2O3等[2,3]。

高钛渣黑钛石中TiO2含量一般为80%～95%。一般情况下,塔基石中TiO2<60%,远低于黑钛石,故塔基石不是高钛渣冶炼的目标矿物。塔基石出现是还原气氛减弱的物相特征。

1 塔基洛夫石的显微镜下特征

1.1 塔基石产出形态

按照成因和结晶时间,塔基石有3种不同产出形态。

(1)熔体中早结晶的塔基石:

早期结晶的塔基石呈板状或板柱状,粒度最小2μm,最大50μm左右,一般10～30μm,镶嵌于板柱状黑钛石之间,和黑钛石结晶时间相近或略晚,并被之后的塔基石交代(图1～2)。

(2)熔体中晚结晶的塔基石:

晚结晶的塔基石呈长柱状,宽度多数2～5μm,少数可达15μm,长宽比一般5～20,嵌布于黑钛石边部,并且和反应边塔基石以及低熔点玻璃质空间关系密切(图3～4)。

(3)交代成因的塔基石:

交代成因的塔基石环绕黑钛石呈晶芽状,或环带状反应边;交代强烈部位,黑钛石固溶体在塔基石中呈残留体(图5～6)。类似情况见于月岩中;在1971年阿波罗11号采回的月岩中,钛铁矿交代黑钛石型矿物镁铁钛矿(Armalcolite)[4]。此外,还见有新生塔基石沿先期板状塔基石边部侵入,在先期塔基石边部的港湾中呈粒状微晶集合体(图1～2)。

1.2 塔基石光学性质

塔基石光学性质和天然钛铁矿相似,但随着化学成分变化,颜色和反射率变化较大。反射光下,FeTiO3分子较多的塔基石,具有明显的灰白—褐色反射多色性,反射率R≈20,高于黑钛石,非均性清楚;但随着其中MgTiO3、MnTiO3、α-Ti2O3等分子增多,塔基石颜色呈暗灰—淡黄白色,灰白—桔黄色,反射多色性和非均性随之减弱,反射率降低至17左右;早期板状塔基石反射率低至和黑钛石固溶体接近。某些文献[2]报道塔基石和黑钛石难以分辨,但据作者观察,绝大多数情况下,凭借反射率、颜色和反射多色性差异,塔基石和黑钛石容易区分。

2 塔基石的X射线衍射谱线和化学成分

2.1 塔基石的X射线衍射谱线

电炉渣中,虽然塔基石含量不高,(104)和(113)衍射峰包含于黑钛石衍射峰内,但仍然能看到归属于钛铁矿—赤铁矿固溶体的(012)、(110)和(116)衍射峰(图7),表明塔基石具有钛铁矿型晶体结构。

2.2 塔基石的化学成分

2.3.1 板状塔基石

板状塔基石电子探针分析见表1。

注:本表数据由中国地质科学院矿产综合利用研究所电子探针室测试。060223Fe为3个点平均值;060313Fe为3个晶粒6个点的平均值。

2.2.2 柱状塔基石

0711电炉渣柱状塔基石电子探针分析结果、0803炉外渣和炉内渣的柱状塔基石能谱分析结果见表2。

注:0711为3个点电子探针分析结果平均值,由中国地质科学院矿产综合利用研究所电子探针室测试。炉外渣和炉内渣分别为3个和6个点的能谱分析结果点平均值,由四川龙蟒集团钛业研究所测试。

2.2.3 反应边塔基石

060224电炉渣的反应边型塔基石电子探针分析结果,0803炉内渣和炉外渣反应边塔基石能谱分析结果见表3。

注:0602243个晶粒6个测点电子探针分析结果平均值,由中国地质科学院矿产综合利用研究所电子探针室测试。炉外渣和炉内渣为能谱分析结果,由龙蟒集团钛业研究所测试;炉外渣为4个点平均值,炉内渣为2个点平均值。

按照塔基石通式,根据表1～3的数据,分别计算板状塔基石、柱状塔基石和反应边塔基石的化学式,其主要端元组分分子数见表4。从表4列出的塔基石端元组分分子数可以看出:

(1)多数情况下,塔基石中没有或者很少少低价钛,只有个别塔基石中Ti3+含量占全钛的9%～16%。

(2)较早生成的板状塔基石明显不同于长柱状和反应边状塔基石。前者钛铁矿型端元组分分子数55%～60%,后两者钛铁矿型端元组分分子数达91%～99%;按照理论计算,前者Fe3+占塔基石Fe原子数的60%以上,后两者Fe3+小于Fe原子数的5%。

(3)不同样品中反应边塔基石差别较大。060224的反应边塔基石FeTiO3分子数约占塔基石总分子数的80%,而0803炉外渣和炉内渣的反应边塔基石FeTiO3分子数仅占塔基石总分子数的37%～54%,MgTiO3分子数达40%左右。这就导致前者具有较高的反射率,较强的反射多色性和非均性,后者反射率较低,双反射和非均性较弱。

(4)同一样品中长柱状塔基石和反应边塔基石差异较小。0803炉外渣长柱状塔基石,不仅钛铁矿型分子数总数和反应边塔基石接近,FeTiO3分子数、MgTiO3分子数、Ti2O3分子数也接近,Ti3+/TTi和Fe3+/TFe比值基本一致。据此,并根据长柱状塔基石和反应边空间关系(图3),有理由推测,长柱状塔基石和反应边塔基石可能代表交代反应的不同阶段。在交代反应的初始阶段,塔基洛夫石呈晶芽状垂直黑钛石边部生长并交代黑钛石,随着交代程度加深,形成黑钛石反应边,直至将黑钛石全部交代,依黑钛石呈假象。嵌布于低熔点玻璃中的长柱状塔基石,可能就是嵌布于其中的长柱状—针状黑钛石的假象。

3 结 语

(1)塔基石是具有钛铁矿型晶体结构的人工固溶体矿物。随着原料变化、冶炼的物理化学条件变化,塔基石化学成分和颜色、反射率、非均性等显微镜下特征发生较大变化。

(2)同一电炉渣中可以产出多种成因的的塔基石;同一电炉渣的长柱状塔基石和反应边塔基石可能有成因上的关联,并具有相近的化学成分。但早生成的板状塔基石和反应边塔基石之间存在明显差别。

(3)塔基石的生成将导致TiO2分散和赋存状态复杂化。塔基石TiO2含量较低,交代黑钛石将使钛矿物TiO2理论品位下降,杂质组分增多,不利于生成高钛渣,也不利于通过选矿工艺进一步富集TiO2。因此,在电炉冶炼工艺中,应当极力避免该物相生成。

(4)塔基石可以作为还原气氛减弱的标型矿物;提升冶炼的还原气氛有助于避免或减少塔基石的生成。

参考文献

[1]莫畏,邓国珠,罗方承.钛冶金(第2版)[M].北京:冶金工业出版社,2006.

[2]王璞,潘兆橹,等.系统矿物学(上册)[M].北京:地质出版社,1982.