智 慧 董振海 胡振涛 杨晓峰 付亚峰

（1.鞍钢集团北京研究院有限公司；2.鞍钢集团矿业有限公司齐大山分公司）

钒钛磁铁矿是以铁、钛、钒元素为主，同时伴有如钴、镍、铬等多种有价元素的共生铁矿，具有极高的综合利用价值［1-2］。我国钒钛磁铁矿储量丰富、分布广泛，主要集中在四川攀枝花、河北承德、湖北荆州和陕西汉中等地区［3-4］。近年来，我国在钒钛磁铁矿资源的综合利用方面取得了显著的成绩，但还存在着资源开发利用程度低，资源浪费及环境污染等问题［5］，低品位钒钛磁铁矿中的TiO2多赋存在钛铁矿中，回收难度大，很多企业仅回收其中的磁铁矿，而将钛铁矿作为尾矿排放到尾矿库中，造成了钛资源的极大浪费［6-7］。因此，对于该类尾矿中有价元素的回收再利用，不仅可以提高资源的利用效率，变废为宝，缓解我国矿产资源紧缺的局面，还可以减少土地资源的占用，改善生态环境，提高周边地区人们的生存质量，因此，具有非常重要的意义［8-10］。

陕西某尾矿库堆存有大量的钒钛磁铁矿尾矿，这些尾矿因矿物组成复杂，有用矿物结晶粒度细，常规选矿技术通常难以获得理想的经济技术指标，因而没有大规模的开发利用。对于高效开发利用来说，详细的工艺矿物学研究非常必要。本文介绍了通过光学显微镜、X 射线衍射、XRF、化学分析等手段对该尾矿进行详细的工艺矿物学研究情况，主要内容包括元素的化学组成及赋存状态、矿物组成及含量、主要矿物的解离特征、主要矿物的浸染粒度等。

1 试样的物质组成

1.1 试样主要化学成分分析

试样主要化学成分分析结果见表1。

由表1 可知，试样中的Fe 和Ti 为主要回收元素，Fe、TiO2含量分别为10.40%、3.33%，硅、铝、钙、镁含量较高，含量分别为43.43%、14.31%、12.71%、7.64%，表明尾矿中脉石以石英和钙镁硅酸盐矿物为主，有害成分P、S含量较少，分别为0.75%、0.02%。

1.2 试样铁钛物相分析

为了确定试样中铁、钛的主要赋存状态，进行了化学铁、钛物相分析，结果见表2、表3。

由表2 可知，试样中赤褐铁分布率为30.18%、磁性铁分布率为14.66%，硅酸铁含量较高，分布率为44.65%。

由表3 可知，试样中含钛矿物主要为钛铁矿，钛铁矿中钛分布率为57.18%；其次为钒钛磁铁矿和金红石，分布率分别为22.07%和13.83%；其他钛分布率为6.92%。

1.3 试样的矿物组成

试样的X 射线衍射分析结果见图1，主要含铁、钛矿物见表4。

由图1 和表4 可知，金属矿物主要为钛铁矿、磁铁矿和黄铁矿，含量分别为6.90%、1.98%和1.52%；非金属矿物主要为长石、石英、辉石等。

2 主要矿物的解离特征

利用光学显微镜分别对钛铁矿、磁铁矿的解离特征进行研究。

（1）钛铁矿。钛铁矿是试样中的主要金属矿物，也是重要回收矿物。钛铁矿的连生体情况统计结果见表5。

由表5 可知，钛铁矿的单体解离度较低，为47.60%；主要与非金属矿物连生。

钛铁矿与非金属矿物结合类型统计结果见表6。

由表6可知，钛铁矿多以毗连型和包裹型形成连生体。钛铁矿多以自形或半自形粒状产出，分布或穿插于脉石中，有些常被脉石沿其解理缝充填或浸蚀交代，呈梳状或文象状，少量钛铁矿呈片状、格状分布在磁铁矿中。钛铁矿连生体的主要结合类型为毗连型（图2（a）、图2（b）），钛铁矿与脉石连生边界线呈线性弯曲状，毗连型连生体含量为68.36%；钛铁矿的包裹型（图2（c））连生体主要为细粒钛铁矿分布在脉石中，铁矿物在其中所占的比例一般较低，包裹型连生体含量为23.20%；钛铁矿的反包裹型（图2（d））连生体为钛铁矿中包裹细粒脉石，反包裹型连生体含量为8.44%。由于包裹型连生体和反包裹型连生体中的钛铁矿与脉石通过磨矿难以完全解离，选别过程中既容易流失在尾矿中，造成钛的损失，也容易夹杂在精矿中，影响钛精矿品位。

（2）磁铁矿。磁铁矿是试样中的次要金属矿物，也是主要回收矿物，含量为1.98%。磁铁矿的连生体情况统计结果见表7,与非金属矿物结合类型统计结果见表8。

由表7 可知，磁铁矿的单体解离度较低，为46.92%；主要与非金属矿物连生。

由表8可知，磁铁矿多以毗连型形成连生体。磁铁矿多以自形、半自形粒状产出，少量则以他形粒状和不规则状产出，呈浸染状穿插分布于脉石中，或在脉石裂隙间发育，磁铁矿在空间上分布较均匀，但粒度粗细不均匀。磁铁矿毗连型连生体（图3（a））含量为62.77%，与脉石连生边界线呈线性弯曲状；反包裹型（图3（b））连生体为磁铁矿中包裹微细粒脉石，或脉石穿插充填在磁铁矿的裂隙、孔洞中，含量为15.66%；包裹型（图3（c））连生体为磁铁矿分布在脉石中，铁矿物在连生体中所占的比例一般较低，包裹型连生体含量为21.57%。

3 主要矿物的浸染粒度

试样中钛铁矿和磁铁矿的粒度测定结果分别见表9、表10。

从表9 可知，钛铁矿+0.075 mm 粒级产率为71.58%，-0.037 mm 粒级产率为12.33%，可见钛铁矿的粒度以中粗粒为主，粒度分布不均匀。

从表10 可知，磁铁矿+0.075 mm 粒级产率为45.98%，-0.037 mm 粒级产率为14.69%，可见磁铁矿的粒度以中细粒为主，不利于单体解离且粒度分布不均匀。

4 结论

（1）陕西某尾矿库堆存的钒钛磁铁矿尾矿中的铁和钛为主要回收元素，含量分别为10.40%、3.33%，硅、铝、钙、镁含量分别为43.43%、14.31%、12.71%、7.64%，有害成分硫含量不高、磷含量较低。试样中赤褐铁分布率为30.18%、磁性铁分布率为14.66%，钛铁矿中钛分布率为57.18%、钒钛磁铁矿和金红石中钛分布率分别为22.07%和13.83%。金属矿物主要为钛铁矿、磁铁矿和黄铁矿，含量分别为6.90%、1.98%和1.52%；非金属矿物主要为长石、石英、辉石等。

（2）试样中钛铁矿的单体解离度为47.60%，主要与非金属矿物连生，连生关系多为毗连型和包裹型；钛铁矿多以自形或半自形粒状产出，分布或穿插于脉石中。由于钛铁矿包裹型连生体和反包裹型连生体通过磨矿难以完全解离，选别过程中既容易流失在尾矿中，造成钛的损失，也容易夹杂在精矿中，影响钛精矿品位。磁铁矿的单体解离度为46.92%，主要与非金属矿物连生，连生关系多为毗连型；磁铁矿多以自形、半自形粒状产出，少量则以他形粒状和不规则状产出，呈浸染状穿插分布于脉石中，或在脉石裂隙间发育，磁铁矿在空间上分布较均匀，但粒度粗细不均匀。

（3）钛铁矿粒度分布不均匀，以中粗粒为主，+0.075 mm 粒级产率为71.58%，-0.037 mm 粒级产率为12.33%；磁铁矿粒度分布不均匀，以中细粒为主，+0.075 mm 粒级产率为45.98%，-0.037 mm 粒级产率为14.69%，粒度偏细不利于实现单体解离。