攀枝花钒钛磁铁矿资源及矿物磁性特征

3 选别攀枝花钒钛磁铁矿磁选机磁场强度的确定 311 理论磁场强度和选用的磁场强度的关系
磁选的基本原理是矿物在不均匀磁场作用下产
生磁力 ,根据所受磁力大小而使矿物分离 。对于给 定的磁选机 ,矿物所受磁力大小就取决于矿物的磁 化强度或比磁化系数 ,通常以比磁化系数的大小来 度量 。矿物比磁化系数大 ,所受磁力作用大 ,就易于
攀枝花钒钛磁铁矿赋存于基性岩体内 ,该岩体 为一个单一斜层状侵入体 ,长 19 km ,宽 1～3 km , 厚 2 km ,矿体产于岩体下部的岩相带内 ,自 N E 向 SW 依次分为朱家包包 、兰家火山 、尖包包 、倒马坎 等矿区 。该岩体以辉长岩为主 ,分为 5 个岩相带 ,2 个含矿带 ,共分 9 个矿段 。各矿段矿石性质变化较 大 ,主要矿物为钛磁铁矿 、钛铁矿 ,另有极少量的磁 铁矿 、赤铁矿 、褐铁矿 、针铁矿 ;硫化物以磁黄铁矿为
41 kA/ m 下出现一个峰值 X max 为 4 100 ×10 - 6
cm3/ g ,然后比磁化系数 X 减小 ,趋于一个常数 。
213 攀枝花钒钛磁铁矿磁性与粒度 、品级的关系
攀枝花钒钛磁铁矿的磁滞特性与粒度有关 ,其
粒度越细 ,矫顽力越高 ,见表 1 。当粒度小于 30 μm
时 ,矫顽力显著增加 ,尤其是粒度为 216 μm 时 ,矫
目前钒钛磁铁矿矿石的选矿研究及生产实践表 明 ,各国选矿回收矿物的侧重点各有不同 ,前苏联主 要回收钒 ,兼收钛 ;芬兰 、南非主要回收钒和铁 ;挪威 和美国主要回收钛 ; 我国主要回收铁 、钒 、钛 ,兼收 钴 、镍 。由于钒钛磁铁矿具有强磁性 ,各国均主要采 用磁选方法 ,并且得到世界各国的普遍认可 。前苏
攀枝花矿石主要含铁矿石 ———钒钛磁铁矿是一 种以磁铁矿为主体的固溶体分离物 ,化学成分复杂 , 主要元素为 Fe 、Ti 、V , 同时还伴生有 Mn 、Co 、Ni 、 Cr 、Sc 、Ca 等有用元素 。攀枝花钒钛磁铁矿是亚铁 磁性矿石 ,其剩磁较大 ,矫顽力高 ,已超过目前国内 铁矿石的磁性数据 。亚铁磁性矿物与铁磁质材料一 样 ,它的重要特点是所谓磁滞 ,磁滞现象在于磁化强 度 (或磁感应强度) ,它不仅与磁场强度有关 ,而且也 与以前的磁场强度有关 。对应不同的磁场强度就有 不同的磁滞回线 ,磁场强度越大 ,剩磁和矫顽力也随 之增大 。攀枝花钒钛磁铁矿磁滞回线都是典型窄 S 形回线 。 212 钒钛磁铁矿磁性特征
攀枝花钒钛磁铁矿矿石 ,在外磁场 H 作用下 , 随着外磁场增大 , 磁化强度 M 成比例的增加 , 在 63166 kA/ m 的外磁场下 ,已达到饱和磁化的 50 % , 随后磁化强度增加幅度缓慢 ;在外磁场为 300 kA/ m 时 ,基本上达到饱和 。而钒钛磁铁矿的比磁化系数 X ,随着外磁场 H 的变化而增加 ,在较小的外磁场
性 ,随着钛铁晶石含量增加 ,饱和磁化系数减小 ,矫
顽力增大 。因此 ,攀枝花矿区原矿矿石品位 ( TFe)
提高 ,与钛铁晶石含量增加二者有相关关系 ,其剩
磁 、矫顽力也随之增高 (表 2) 。
表 2 攀枝花钒钛磁铁矿的磁性
粒度 / mm
样 品
饱和磁化 强度 M s / (emu·g - 1)
关键词 钒钛磁铁矿 磁性特征 磁场强度
Characteristics of Panzhihua Vanadium2titanium Magnetite Ore Resource and Its Mineral Magnetism
Xiao Liujun
( Designi ng Research Instit ute of t he M i ni ng Co. , Panz hihua S teel ( Group) Co. )
由上所述 ,钒钛磁铁矿的回收需采用磁选法 ,但 攀枝花钒钛磁铁矿矿石性质与普通磁铁矿差异较 大 。根据矿物磁性特征 ,对攀枝花钒钛磁铁矿有针 对性地提出合理的磁选磁场强度和梯度变化 ,对于 改进工艺 、设备 ,生产高质量精矿及资源综合利用有 十分重要的意义 。 2 攀枝花钒钛磁铁矿石磁性特性 211 钒钛磁铁矿的磁滞特性
/
剩余磁化 强度 M r (emu·g - 1)
矫顽力 / ( kA·m
Hc - 1)
朱家包 - 0. 074 包铁矿
富矿 贫矿
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
49. 66 53125
8149 8130
1217 1210
- 0. 074 尖山铁矿
富矿 贫矿
49. 94 52171
8136 8118
1312 1218
由表 2 看出 ,各矿区及贫 、富矿之间的磁性均有 差异 ,饱和磁化强度贫矿高于富矿 ,而剩余磁化强度 和矫顽力高于贫矿 。
20 多年选矿厂生产实践表明 ,已采用过的 <600 mm ×1 800 mm 磁选机 、<750 mm ×1 800 mm 磁选 机 ,其筒体表面平均磁场强度分别为 10314 kA/ m 、 119134 kA/ m ,虽然取得了较好的选别指标 ,但其粗 选尾矿含铁高 ,仍需扫选作业处理 。目前粗选作业 采用 <10 50 mm ×3 000 mm 磁选机 ,其磁场强度
肖六均 ,攀钢 (集团) 矿业公司设计研究院选矿研究室 ,617063 四川 省攀枝花市 。
肖六均 :攀枝花钒钛磁铁矿资源及矿物磁性特征 2000 年第 1 期
主 ;脉石矿物以钛普通辉石 、斜长石为主 。铁不但赋 存于钒钛磁铁矿中 ,而且在钛铁矿 、硅酸盐矿物和硫 化物中都有一定数量的铁 。钒钛磁铁矿一般呈自 形 、半自形 ,它形粒状产出 ,是一种复合矿物相 ,由磁 铁矿 、钛铁晶石 、镁铝尖晶石和钛铁矿片晶及微细粒 磁黄铁矿片晶等组成的一个固溶体 。钛元素主要赋 存于钒钛磁铁矿和钛铁矿中 ,少量赋存于脉石矿物 中 。由于钛在钒钛磁铁矿中成固溶体存在 ,因此无 法用机械的选矿方法分离 ,故铁精矿中含钛量高 。 正是由于攀枝花矿石含有明显铁磁性的 Fe 、Co 、Ni3 元素 ,同时又含顺磁性的 Ti 、V 、Sc 等元素 ,所含 Al 、 Mg 、Ca 等在纯态时是顺磁性 ,但在化合物时是逆磁 性的 。就磁性而言 ,其中有铁磁性物质的磁性 ,也有 化合物的磁性 、氧化物的磁性 ,这就造成攀枝花钒钛 磁铁矿复杂多变的磁性特点 ,这在很大程度上影响 了选矿工艺及选矿产品的质量 。
顽力已增大至 23148 kA/ m 。
表 1 攀枝花钒钛磁铁矿各粒级磁测结果
平均粒径 δ/μm
矫顽力 Hc / ( kA·m - 1)
饱和磁化 剩余磁化
强度 M s
强度 M r
/ (emu·g - 1) / (emu·g - 1)
M r/ M s
< 75 181 69 34 5. 18 4. 66 2. 60
Series No. 295 January 2001
金
属 矿 山
M ETAL M IN E
2总001第年2第951期期
攀枝花钒钛磁铁矿资源及矿物磁性特征
肖六均
(攀钢 (集团) 矿业公司设计研究院)
摘 要 阐述了攀枝花钒钛磁铁矿的资源特征和矿物特有的磁性特征 ,对于深入了解攀枝花矿石和确定选别 方法和粗选 、精选磁选机的磁场强度有一定的指导意义 。
12. 65 10. 98 11. 78 12. 02 19. 34 20. 69 23. 48
52. 86 53. 59 56. 20 56. 90 53. 33 53. 51 53. 44
6. 95 8. 25 8. 87 8. 97 13. 21 14. 70 15. 71
0. 131 5 0. 153 9 0. 157 8 0. 157 6 0. 247 7 0. 274 7 0. 294 0
钒钛磁铁矿属于磁铁矿类型之一 ,其中的有价 矿物钒钛磁铁矿为强磁性矿物 ,钛铁矿为磁性矿物 , 而非金属硅酸盐矿物为非磁性矿物 。因而从纯粹的 选矿角度来看 ,易于用磁选法将其富集 。除此之外 , 由于这些矿物之间还存在着比重差以及可浮性差 , 也可用重选法和浮选法进行分选 。不过从各方面的 经济综合考虑 ,针对钒钛磁铁矿这类矿石而言 ,用磁 选方法显然是较为经济 、理想的 。在世界范围内 ,钒 钛磁铁矿选矿多数采用磁选法 ,也有采用联合选矿 法。
Keywords Vanadium2titanium magnetite ,Magnetic characteristics ,Magnetic field intensity
钒钛磁铁矿是一种重要的矿产资源 ,世界范围 内的分布较为广泛 ,主要集中在俄罗斯 、南非 、中国 、 美国 、加 拿 大 、挪 威 、芬 兰 、印 度 和 瑞 典 等 国 。据 1993 年报道 ,其统计矿产储量达 400 亿 t 。目前矿 石中的铁 、钛 、钒已基本得到利用 ,而其含有的其它 有益元素铬 、钴 、镍 、铜 、钪和铂元素也有相当的应用 前景 ,使得钒钛磁铁矿已成为综合应用前景十分广 阔的矿产产品资源 。
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联及我国在钒钛磁铁矿选矿生产和科研方面处于较 为先进的水平 。 1 攀枝花钒钛磁铁矿资源特征
攀西地区铁矿石资源极为丰富 ,是我国重要的 铁矿石基地之一 ,其矿石储量居我国铁矿石储量第 二位 ,占全国总储量 15 %左右 。其主要有攀枝花 、 红格 、太和及白马 4 大矿床 ,都属于大型或特大型矿 床 ,均产于基性及超基性岩体中 。多年大量研究表 明 ,它主要以铁为主 ,并含有丰富的钒 、钛 、镓 、钴 、 镍 、钪 、硫等多种有用伴生成分 ,实际上均为铁为主 的大型金属矿床 。目前已开采攀枝花矿区建成了年 产钒钛铁精矿 588 万 t 的铁选矿厂和年产钛精矿 10 万 t 的钛选矿厂各一个 。
从钒钛磁铁矿的晶体结构与磁性关系 ,可以剖
析出攀枝花钛铁矿矫顽力增高的原因 :一是钛磁铁
矿中固溶体溶出的钛铁晶石 、钛铁矿片晶和镁尖晶
石 ,引起晶格内应力的增加和应力不均匀 ,使矫顽力
增大 ;二是密集分布的钛铁矿 、钛铁晶石微片晶对磁
铁矿产生一个机械分割作用 ,使磁铁矿颗粒变细 ,矫
顽力增大 。另外 ,钛磁铁矿中的钛铁晶石 ,它呈顺磁
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总第 295 期 金 属 矿 山 2001 年第 1 期
磁选分离有用矿物及脉石矿物 。 根据物料的磁化强度和比磁化系数与磁场强度
的关系特性 ,可以推荐需要的磁选机磁场强度 。长 沙矿冶研究院和北京矿冶研究总院测定出钒钛磁铁 矿的最 大 比 磁 化 系 数 时 的 理 论 外 磁 场 强 度 为 41 kA/ m 和 41185 kA/ m ,其数据十分相近 。在选用合 理的磁选机磁场强度时 ,考虑到各种工艺因素制约 , 一般是理论值的 212～ 214 倍 ,即磁选机磁场强度 选用 9012～ 9814 kA/ m 和 92107～ 99179 kA/ m 之 间为最佳 。另外 ,合理的磁场强度也可根据物料磁 化强度达到饱和值的 70 %或 80 %数据来确定 ,其值 约 87152～ 103143 kA/ m 或 12713～ 139123kA/ m , 但具体数据需在生产实践中进一步确定 。 312 攀钢密地选矿厂所用磁选机磁场强度
Abstract The characteristics of Panzhihua vanadium2titanium magnetite ore resource and t he special magnetism of minerals are described ,which are of some guidance significance for t he deep understanding of Panzhihua ore and t he deter2 mination of t he beneficiation met hods and t he magnetic field intensity of bot h roughing and cleaning magnetic separators.