李磊，金建文，肖儀武，馮凱，方明山，武若晨

(礦冶科技集團有限公司,礦物加工科學與技術(shù)國家重點實驗室，北京 102628)

攀西地區(qū)是中國乃至世界上最主要的釩鈦磁鐵礦床成礦帶之一，是我國第二大鐵礦生產(chǎn)基地，鈦和釩資源儲量占全國高達93%和63%[1-3]，同時還伴生鈷、鉻、鎳、鎵、鈧等眾多稀有貴重礦產(chǎn)資源，對保障我國礦產(chǎn)資源安全具有重要戰(zhàn)略意義。但該地區(qū)的礦石具有選別難，鐵精礦的品位偏低，且富含鈦、鎂、鋁、硫等元素的特點，制約了該類型礦石的進一步開發(fā)和綜合利用[4-5]。

本文系統(tǒng)研究了影響該鐵精礦品質(zhì)的礦物學因素，詳細分析了鐵精礦提質(zhì)降雜的可能性及途徑，為該選廠的工藝流程優(yōu)化提供了依據(jù)，這也對該地區(qū)同類型礦石的礦石質(zhì)量評價及選礦工藝制訂具有重要意義。

1 樣品性質(zhì)

本次研究的產(chǎn)品為兩段磨礦-三精-兩掃的弱磁選所獲得的鐵精礦，其磨礦細度為-0.074 mm 65%左右。樣品的多組分化學分析結(jié)果見表1。

表1 樣品的多組分化學分析/%Table 1 Results of chemical analyses in sample

此外，綜合利用光學顯微鏡、掃描電鏡、礦物自動分析儀以及電子探針等分析技術(shù)手段查明確定了樣品中主要組成礦物的種類及相對含量見表2。

表2 樣品中的主要礦物組成Table 2 Mineral compositions and relative contents in sample

2 重要礦物分布特征

2.1 磁鐵礦

該樣品中磁鐵礦約占礦物總量的75%左右，是選礦工藝流程和作業(yè)中最主要的目的回收礦物。根據(jù)電子探針成分分析結(jié)果可知，磁鐵礦中Fe（54.60% ～ 69.97%，均值63.90%）和Ti（0.02% ～11.39%，均值5.49%）元素含量變化范圍較大，并且Ti、V、Mg、Al等元素與Fe含量之間具有明顯的反相關關系，表明這些元素很有可能以類質(zhì)同象替代的方式分布在磁鐵礦晶格中。磁鐵礦中普遍含有較高的Ti含量，是制約該鐵精礦品位的重要內(nèi)在因素。此外通過顯微觀察發(fā)現(xiàn)，磁鐵礦中普遍含有片晶狀的鈦鐵礦、鎂鋁尖晶石等出溶體礦物（圖1），這部分片晶礦物可與磁鐵礦一并稱為鈦磁鐵礦[6]。另外，在樣品中可見部分鈦磁鐵礦與脈石礦物、鈦鐵礦、磁黃鐵礦等礦物相連生（圖2）。

圖1 磁鐵礦中分布鈦鐵礦和鎂鋁尖晶石片晶背散射圖像Fig.1 Ilmenite and Mg-Al spinel distributed in magnetite Backscattering image

圖2 鈦磁鐵礦與脈石連生背散射圖像Fig.2 Ti-magnetite associated with gangue mineral Backscattering image

2.2 鈦鐵礦

鈦鐵礦是影響鐵精礦品質(zhì)最主要的含Ti礦物，根據(jù)其分布特征可主要分為兩種：片晶狀鈦鐵礦（約占總量9.12%）和獨立鈦鐵礦（約占總量1.55%）。其中，片晶狀鈦鐵礦嵌布粒度細，主要常呈格子狀或葉片狀形式分布在磁鐵礦中（圖1），這部分鈦鐵礦即使通過細磨也很難與含鈦磁鐵礦單體解離，是影響精礦品位最主要的因素之一。另有少量的結(jié)晶較好獨立鈦鐵礦，主要與鈦磁鐵礦連生（圖3），部分以單體形式分布，少量與脈石礦物、磁黃鐵礦連生。

圖3 鈦鐵礦與鈦磁鐵礦連生背散射圖像Fig.3 Iilmenite associated with Ti-magnetite Backscattering image

2.3 磁黃鐵礦

磁黃鐵礦是該精礦中最主要的硫化礦物，約占礦物總量的2.27%，也是導致鐵精礦硫超標的重要原因。該礦物主要以單體形式存在（圖4），部分與含鈦磁鐵礦連生，少量磁黃鐵礦與脈石礦物連生。

圖4 磁黃鐵礦以單體的形式分布顯微鏡反光Fig.4 Pyrrhotite distributed as liberated grains photomicrograph under reflect light

2.4 鎂鋁尖晶石

鎂鋁尖晶石的含量相對較少，主要以片晶的形式嵌布在含鈦磁鐵礦中，文中稱為鎂鋁尖晶石（片晶），這部分片晶的粒度細，多分布在-0.005mm。另有少量的鎂鋁尖晶石呈單體的形式分布，部分與其他礦物連生。

3 主要雜質(zhì)礦物粒度及解離度

鈦鐵礦、磁黃鐵礦以及其他脈石礦物是影響鐵精礦品質(zhì)的最主要因素之一，其他脈石主要包括綠泥石、鈣長石、透輝石、蛇紋石、鎂鋁尖晶石、石英等。

3.1 主要礦物的粒度分布特征

進入精礦中的雜質(zhì)礦物嵌布粒度分布對提升品質(zhì)的選別工藝制訂具有重要的意義。對樣品中的鈦鐵礦、磁黃鐵礦以及脈石粒度分布進行了研究（圖5）。根據(jù)研究可知，脈石的粒度相對較粗；其次是鈦鐵礦；磁黃鐵礦的粒度最細。

圖5 鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、脈石的粒度累計曲線Fig.5 Grain size accumulation curve of Titano-magnetite,ilmenite, pyrrhotite and gangue

考慮到鈦磁鐵礦中的還含有較多的鈦鐵礦（片晶）和鎂鋁尖晶石（片晶），片晶的粒度對磨礦具有重要的指導意義，因此也對這部分片晶礦物的粒度進行了統(tǒng)計（圖6）。結(jié)果顯示，鈦鐵礦（片晶）和鎂鋁尖晶石（片晶）的粒度絕大部分為微粒，鈦鐵礦（片晶）粒度分布不均，多在-5 μm，而鎂鋁尖晶石（片晶）的粒度較集中在0.5 ～ 5 μm之間。由于片晶的粒度微細，這部分礦物很難通過機械磨礦的方式與磁鐵礦解離，會不可避免地隨磁鐵礦一起進入鐵精礦中。

圖6 鈦鐵礦(片晶)、鎂鋁尖晶石(片晶)的粒度分布曲線Fig.6 Grain size distribution curve of ilmenite (lamella) and Mg-Al spinel (lamella)

3.2 主要雜質(zhì)礦物的解離特征

該鐵精礦中各雜質(zhì)礦物的解離度情況見表3，其中脈石、鈦鐵礦、磁黃鐵礦的解離情況普遍較差，主要與鈦磁鐵礦連生。

表3 鐵精礦中脈石、鈦鐵礦和磁黃鐵礦的解離特征Table 3 Liberation of gangue, ilmenite and pyrrhotite in iron concentrates

為進一步了解磨礦對上述雜質(zhì)礦物解離情況的影響，將該鐵精礦分別再磨至-0.043 mm 90%和-0.038 mm 90%，并分別測定兩個磨礦產(chǎn)品中主要雜質(zhì)礦物的單體解離度，結(jié)果見表4、表5。

表4 -0.043 mm 90%樣品中脈石、鈦鐵礦和磁黃鐵礦的解離特征Table 4 Liberation of gangue, ilmenite and pyrrhotite in iron concentrates with -0.043 mm (90%)

表5 -0.038 mm 90%樣品中脈石、鈦鐵礦和磁黃鐵礦的解離特征Table 5 Liberation of gangue, ilmenite and pyrrhotite in iron concentrates with -0.038 mm (90%)

由表4、5可知，隨著磨礦細度的增加，不同雜質(zhì)礦物的單體解離度有了明顯的提升。在-0.038 mm 90%時，脈石的單體達到74.31%，連生體主要與鈦磁鐵礦的富連生體；鈦鐵礦的單體解離為60.07%，磁黃鐵礦的單體解離度達85.77%。

4 結(jié) 語

（1）磁鐵礦中鐵的平均含量僅為63.90%，而鈦的平均含量可達5.49%，這部分鈦元素無法通過物理選礦的方式進行脫除，從而限制了最終鐵精礦品位的提高。此外，磁鐵礦中普遍含有微細的鈦鐵礦和鎂鋁尖晶石片晶，在常規(guī)磨礦條件下難以實現(xiàn)單體解離，在磁選過程中會進入鐵精礦中，進而影響精礦中鐵品位和鈦含量。

（2）鐵精礦中的硫含量超標，主要是由磁黃鐵礦所引起的，其嵌布粒度細，且多與鈦磁鐵礦連生。由于磁黃鐵礦具有強磁性，難以通過磁選方法與磁鐵礦分離，可采用浮選降硫工藝。

（3）除磁鐵礦、鈦鐵礦（片晶）和鈦鐵尖晶石（片晶）以外的其他礦物含量占15%左右，主要為硅酸鹽礦物和少量的磁黃鐵礦、鈦鐵礦等，脫除這部分礦物是提升品質(zhì)的關鍵所在。

（4）精礦再磨可以提高磁黃鐵礦、鈦鐵礦、脈石的單體解離度，可進一步通過選礦的方法對這些礦物進行脫除。