摘要：陕西洋县毕机沟矿区钒钛磁铁矿为低品位复杂难选的多金属矿，针对其资源特性构建“预富集抛尾—阶磨阶选—多元素协同富集”技术体系，实现铁精矿品位达到工业利用标准、钛精矿高效回收及钒元素同步协同富集的目标。该富集工艺通过破碎筛分预处理、干湿磁选联合抛尾、强磁选—重选—浮选联用分选的阶梯式技术路径，系统提升了铁、钛、钒多元素综合回收效率与资源利用水平，为同类低品位钒钛磁铁矿的绿色高效开发提供了技术支撑与工程参考。

　　关键词：钒钛磁铁矿；低品位矿石；富集技术；阶磨阶选

　　钒钛磁铁矿作为重要的钢铁原料载体，在国民经济发展中占据重要地位。随着富矿资源日渐枯竭，低品位复杂难选钒钛磁铁矿的高效开发利用成为行业发展趋势。毕机沟矿区钒钛磁铁矿具有品位低、矿物嵌布复杂以及有用组分分散分布等特点，传统的选矿工艺难以满足经济开发要求。该类型矿石需要通过先进的富集技术实现有用元素的有效回收，提升资源利用效率。针对毕机沟矿区钒钛磁铁矿富集技术的深入研究，对促进钒钛产业可持续发展与推动低品位复杂矿石开发利用技术进步具有重要意义。

　　1毕机沟矿区地质特征与矿石性质

　　1.1矿区地质特征与资源禀赋

　　毕机沟矿区位于陕西省汉中市洋县境内，地处秦岭造山带南侧的扬子板块北缘构造带。矿区属于基性岩浆分异-蚀变型钒钛磁铁矿床，矿体主要赋存于中元古界基性-超基性岩体中，区域构造环境复杂，断裂构造发育，为岩浆侵入和矿化作用提供有利条件。矿床形成于多期次岩浆活动过程中，经历岩浆分异、构造变形以及后期蚀变等成矿作用，矿区总面积7.5km2。矿体呈似层状产出，走向135°,倾向45°,倾角40°~90°。已探明矿石资源量41204.64万吨，其中毕机沟矿段资源量29531.89万吨，设计境界内可利用资源量18649.33万吨，为大型钒钛磁铁矿床[1]。

　　1.2矿石物质组成分析

　　毕机沟矿区钒钛磁铁矿石化学成分复杂，主要有用组分为铁、钛、钒。全铁品位平均18.66%，磁性铁品位平均9.08%，属于低品位贫铁矿石类型，二氧化钛品位平均3.59%，五氧化二钒品位平均0.204%，具有综合回收价值[2]。有害组分包括硫、磷等，硫含量0.018%~0.62%，磷含量小于0.5%，对后续冶炼工艺影响相对较小。脉石矿物主要为石英、斜长石以及辉石类矿物，二氧化硅含量35.04%~41.66%，平均38.71%。铁的物相分析表明，磁性铁占有率49.74%，钛磁铁矿中铁占44.86%，赤褐铁矿中铁占22.02%，硅酸盐中铁占21.51%。矿石密度3.26t/m3，属坚硬岩石，硬度系数f=8~12。

　　1.3矿物工艺特性研究

　　毕机沟钒钛磁铁矿的主要矿物组成涵盖钛磁铁矿、磁铁矿、钛铁矿以及赤铁矿等金属矿物。脉石矿物主要是斜长石、辉石以及角闪石等硅酸盐矿物。钛磁铁矿含量为10.8%，是主要载铁矿物，钛铁矿含量3.4%为主要载钛矿物，斜长石含量31.3%与辉石含量38.7%构成主要脉石成分。矿物嵌布特征呈现海绵陨铁结构、填隙结构以及交代网格结构，有用矿物主要以细粒浸染状分布，且部分呈细脉状充填于裂隙中。矿物解离特性表明，磨矿细度达到-0.074mm占90%~95%时，钛磁铁矿基本实现单体解离，但钛铁矿解离相对困难。该矿石属于难选贫磁铁矿石，需采用复杂选矿工艺流程才能获得合格精矿产品[3]。

　　2低品位钒钛磁铁矿富集工艺技术

　　2.1预富集抛尾技术

　　毕机沟矿区针对钒钛磁铁矿原矿品位偏低、矿物组成复杂的特性，采用“干式抛尾-湿式抛尾”两段联合预富集抛尾方案，通过提前分离部分脉石矿物以降低后续选矿工序的处理负荷；原矿经破碎至0~30mm粒级后，首先采用干式磁滑轮进行粗粒抛尾作业，抛尾率达15%，有效剔除大块脉石矿物，随后进入湿式抛尾环节进一步实现预富集。

　　如图1所示，原矿中TFe含量为15.83%，TiO2含量为2.92%，V2O5含量为0.14%，经过磨矿至-200目84%之后，送入湿式弱磁选进行预富集抛尾。湿选抛尾作业中，磁场强度控制在约1200 Oe。该工艺参数既能够有效回收钛磁铁矿，又可以抛出大量脉石矿物。通过预富集抛尾获得品位显著提升的精矿进入后续阶磨阶选工艺，预富集精矿TFe品位提升至18.30%，显著减少了后续磨矿与选别作业的处理量。该预富集抛尾工艺通过干选、湿选两级抛尾的有机结合，在保证有用矿物回收的前提下，大幅度减少了入选矿量，降低了选矿成本，为处理低品位钒钛磁铁矿提供了经济可行的技术路径，是整个富集工艺流程中的关键环节。

　　2.2铁钒协同富集技术

　　铁钒协同富集技术核心要点是对阶磨阶选工艺精确控制，从而实现铁钒元素同步回收。预富集精矿经一段磨矿后将磨矿细度控制在-0.074mm占40%，再进入一段磁选获取磁选精矿和磁选尾矿，流程如图2所示。磁选精矿接着进入二段磨矿把细度提高至-0.074mm占96%，并通过二段磁选最终得到铁精矿产品。一段磨矿采用Φ5.5m×8.5m球磨机且功率为4400kW配合旋流器实现粗磨分级[4]。二段磨矿采用1500HP塔磨机，处理能力为140~160t/h，实现细磨。磁选设备选用CTS-1545顺流磁选机，磁场强度为3500Gs。该工艺避免一次磨矿过细造成的过磨泥化问题，保证钛磁铁矿充分解离。通过阶磨阶选工艺的精确控制，最后一段磁选作业选用精矿品位提升机（又称磁选柱），最终铁精矿TFe品位达到63.02%，显著提升了铁精矿品位。钒的品位也随铁精矿品位而提高，V2O5可富集到0.95%，实现铁钒资源高效协同富集。该铁精矿品质较优，具有高铁、高钒、低钛的特点，说明钒元素在精矿中得到了富集。根据现场生产实践经验可知，钒元素的富集与铁精矿品位的高低有很大的关系，需要在铁精矿冶炼的过程中引起关注[5]。

　　2.3钛矿物选别富集技术

　　钛矿物选别技术采用强磁选重选和浮选相结合的综合工艺流程。从选铁尾矿中回收钛铁矿等钛载体矿物，选铁尾矿先按0.1mm进行分级处理，粗粒级和细粒级分别进入不同处理流程。粗粒级物料经弱磁脱铁后进入强磁粗选，采用立环高梯度磁选机且磁场强度8000~10000Gs，获得含钛中矿。细粒级物料同样经过弱磁脱铁和强磁选别处理，含钛中矿通过螺旋溜槽重选进一步提纯，利用钛铁矿密度4.7t/m3与脉石矿物密度2.7t/m3差异实现分离。重选精矿TiO2品位可达36.0%。浮选精选环节是钛选别的关键工艺，采用羟肟酸类捕收剂MHH用量2000g/t，柴油480g/t作助捕收剂，硫酸调节pH值至酸性条件。浮选采用一粗四精二扫流程，使用10m3浮选机18台。该综合工艺最终获得TiO2品位47.00%的钛精矿，钛回收率32.83%，有效实现钛资源的综合利用。

　　3富集技术应用效果评价

　　3.1工艺技术指标分析

　　毕机沟矿区钒钛磁铁矿富集技术各项指标均达到设计要求，如表1所示，预富集阶段通过磁选实现有效抛尾。阶磨阶选工艺采用两段磨矿流程，一段磨矿细度-0.074mm占40%，二段磨矿细度-0.074mm占96%，磁场强度分别为1200奥斯特和3500Gs。

　　3.2技术经济效益分析

　　毕机沟矿区钒钛磁铁矿富集技术的经济效益主要体现在产品销售收入和综合资源利用价值的提升。年处理原矿550万吨的生产规模下，铁精矿年产量87.22万吨，钛精矿年产量9.28万吨，围岩综合利用产品年产量632.5万吨。按照当前市场价格测算，年销售收入总计88072.75万元，年总成本费用64066.14万元，正常年利润总额22626.94万元，投资回收期10.90年，单位投资强度较高。但通过多产品联产和资源综合利用，经济效益显著改善，项目具备良好的盈利能力和发展潜力。

　　3.3工程应用与发展建议

　　毕机沟矿区钒钛磁铁矿富集技术用于工程应用时，要重点留意工艺流程的集成优化以及设备配置的协调匹配。关键设备选型方面要充分考虑矿石特性与处理能力要求，尤其是高压辊磨机和塔磨机等关键设备性能参数的优化。生产过程中需要建立起完善的质量控制体系，并且加强对磨矿细度、磁场强度以及药剂制度等关键参数的在线监测和调控。围岩综合利用技术的推广应用能够明显提升项目经济效益。所以建议加强干选预富集和建材产品深加工技术的开发，技术发展方向应当聚焦于提高低品位矿石的富集效率，探索钒钪等稀有元素的回收技术，以及推进选矿过程的智能化和自动化水平，从而为类似矿床的开发利用提供技术示范。

　　4结语

　　毕机沟矿区低品位钒钛磁铁矿富集技术研究表明，采用预富集—协同富集—选别回收的工艺路线，能够有效解决低品位复杂矿石的选别难题。该技术实现铁钒钛多元素的高效富集，资源综合利用水平显著提升。研究成果为同类矿床的技术开发提供重要参考，对推动钒钛资源产业技术进步具有积极作用。

参考文献

　　［1］杨耀辉，严伟平，徐东，等.陕西安康地区低品位钒钛磁铁矿选矿实验研究［J］.矿产综合利用，2021（5）：193-197.

　　［2］张礼，王长福.钒钛磁铁矿资源选矿技术及综合利用研究进展［J］.矿产保护与利用，2023，43（5）：127-137.

　　［3］朱福兴，焦钰，李亮，等.攀西钒钛磁铁矿的选矿技术现状及发展趋势［J］.矿冶，2021，30（4）：26-32+40.

　　［4］何浩，周博文，李忠斌.攀西地区某低品位钒钛磁铁矿选矿试验［J］.现代矿业，2023，39（9）：144-150.

　　［5］杨鑫，李奕东.陕西某矿区低品位钒钛磁铁矿选矿试验研究［J］.中国金属通报，2021（2）：80-82.