钒钛磁铁矿的基本知识.docx

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钒钛磁铁矿的基本知识

钒钛磁铁矿

简述

我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，储量和开采量居全国铁矿的第三位，已探明储量98.3亿吨，远景储量达300亿吨以上，主要分布在四川攀枝花地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地区、广东兴宁及山西代县等地区。

其中，攀枝花地区是我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，南北长约300km，已探明大型、特大型矿床7处，中型矿床6处。

钒矿资源较多，总保有储量V2O52596万吨，居世界第3位。

钒矿主要产于岩浆岩型钒钛磁铁矿床之中，作为伴生矿产出。

钒矿作为独立矿床主要为寒武纪的黑色页岩型钒矿。

钒矿分布较广，在19个省（区）有探明储量，四川钒储量居全国之首，占总储量的49%；湖南、安徽、广西、湖北、甘肃等省（区）次之。

钒钛磁铁矿主要分布于四川攀枝花-西昌地区及河北承德地区，黑色页岩型钒矿主要分布于湘、鄂、皖、赣一带。

钒矿成矿时代主要为古生代，其他地质时代也有少量钒矿产出。

钛矿主要为钒钛磁铁矿中的钛矿、金红石矿和钛铁矿砂矿等。

钒钛磁铁矿中的钛主要产于四川攀枝花地区。

金红石矿主要产于湖北、河南、山西等省。

钛铁矿砂矿主要产于海南、云南、广东、广西等省（区）。

钛铁矿的TiO2保有储量为3.57亿吨，居世界首位。

钛矿矿床类型主要为岩浆型钒钛磁铁矿，其次为砂矿。

从成矿时代来看，原生钛矿主要形成于古生代，砂钛矿则于新生代形成。

铬矿资源比较贫乏，按可满足需求的程度看，属短缺资源。

总保有储量矿石1078万吨，其中富矿占53.6%。

铬矿产地有56处，分布于西藏、新疆、内蒙古、甘肃等13个省（区），以西藏为最主要，保有储量约占全国的一半。

中国铬矿床是典型的与超基性岩有关的岩浆型矿床，绝大多数属蛇绿岩型，矿床赋存于蛇绿岩带中。

西藏罗布莎铬矿和新疆萨尔托海铬矿等皆属此类。

从成矿时代来看，中国铬矿形成时代以中、新生代为主。

锰矿资源较多，分布广泛，在全国21个省（区）均有产出；有探明储量的矿区213处，总保有储量矿石5.66亿吨，居世界第3位。

中国富锰矿较少，在保有储量中仅占6.4%。

从地区分布看，以广西、湖南为最丰富，占全国总储量的55%；贵州、云南、辽宁、四川等地次之。

从矿床成因类型来看，以沉积型锰矿为主，如广西下雷锰矿、贵州遵义锰矿、湖南湘潭锰矿、辽宁瓦房子锰矿、江西乐平锰矿等；其次为火山-沉积矿床，如新疆莫托沙拉铁锰矿床；受变质矿床，如四川虎牙锰矿等；热液改造锰矿床，如湖南玛璃山锰矿；表生锰矿床，如广西钦州锰矿。

从成矿时代来看，自元古宙至第四纪均有锰矿形成，以震旦纪和泥盆组为最重要。

我国是铁矿资源总量丰富、矿石含铁品位较低的一个国家。

目前已探明储量的矿区有1834处，总保有储量矿石463亿吨，居世界第5位。

除上海市、香港特别行政区外，铁矿在全国各地均有分布，以东北、华北地区资源为最丰富，西南、中南地区次之。

就省（区）而言，探明储量辽宁位居榜首，河北、四川、山西、安徽、云南、内蒙古次之。

中国铁矿以贫矿为主，富铁矿较少，富矿石保有储量在总储量中占2.53%，仅见于海南石碌和湖北大冶等地。

从铁矿成因类型来看，根据程裕淇和赵一鸣等的意见，主要有与铁质基性、超基性岩浆侵入活动有关的岩浆型铁矿床，如四川攀枝花铁矿床，与中酸性（包括偏基性与偏碱性）岩浆侵入活动有关的接触交代-热液铁矿床，如湖北大冶、福建马坑、内蒙古黄岗等；与中性钠质或偏钠质火山-侵入活动有关的铁矿，如江苏、安徽两省的宁芜铁矿、云南大红山铁矿等；沉积型赤铁矿和菱铁矿床如鄂西、赣西、湘东地区的赤铁矿；变质沉积铁矿，如鞍山铁矿、冀东铁矿等；风化淋滤残积型铁矿，如广东大宝山、贵州观音山等。

铁矿成因类型以分布于东北、华北地区的变质-沉积磁铁矿为最重要。

该类型铁矿含铁量虽低（35%左右），但储量大，约占全国总储量的一半，且可选性能良好，经选矿后可以获得含铁65%以上的精矿。

从成矿时代看，自元古宙至新生代均有铁矿形成，但以元古宙为主。

四川攀枝花钒钛磁铁矿化学成分

　　　化学成分含量（%）

Fe铁30.55

TiO2二氧化钛10.42

V2O5五氧化二钒0.30

Co钴0.017

Ni镍0.014

S硫（硫化物）0.64

P磷（磷化物）0.013

四川攀枝花钒钛磁铁矿选矿产品化学成分

　　　（%）FeTiO2V2O5CoNiAl2O3SiO2CaOMgOSP

铁钒精矿51.5612.730.5640.0200.0134.694.641.573.910.530.004

钛精矿31.5647.530.680.0160.0061.162.781.204.480.250.01

硫钴精矿49.011.620.2820.2580.1921.405.421.692.1636.610.019

含钒钛磁铁矿岩体分为基性岩（辉长岩）型和基性-超基性岩（辉长岩－辉石岩－辉岩）型两大类，前者有攀枝花、白马、太和等矿床，后者有红格、新街等矿床。

总的来说，两种类型的地质特征基本相同，前者相当于后者的基性岩相带部分的特征，后者除铁、钛、钒外，伴生的铬、钴、镍和铂族组分含量较高，因而综合利用价值更大。

钒钛磁铁矿不仅是铁的重要来源，而且伴生的钒、钛、铬、钴、镍、铂族和钪等多种组份，具有很高的综合利用价值。

钒

　五氧化二钒（V2O5）：

攀枝花钒钛磁铁矿伴生V2O5，1987年底探明储量约占全国储量的59.1％，名列全国第一、世界第三位。

钛

　　二氧化钛（TiO2）：

攀枝花钒钛磁铁矿伴生的TiO2，1987年底探明储量约占全国TiO2储量的97.78％，名列世界第一。

钒钛磁铁矿

钒钛磁铁矿

&Nbsp;    我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，储量和开采量居全国铁矿的第三位，已探明储量98.3亿t，远景储量达300亿吨以上，主要分布在四川攀枝花—西昌地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地区、广东兴宁及山西代县等地区。

其中，攀枝花—西昌地区是我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，南北长约300km，已探明大型、特大型矿床7处，中型矿床6处。

原矿及选矿产品的化学成分见表1、表2。

表1四川攀枝花钒钛磁铁矿化学成分[2]

化学成分

Fe

tiO2

V2O5

Co

Ni

S

P

百分含量（%）

30.55

10.42

0.30

0.017

0.014

0.64

0.013

表2四川攀枝花钒钛磁铁矿选矿产品化学成分（%）[2]

Fe

TiO2

V2O5

Co

Ni

Al2O3

SiO2

CaO

MgO

S

P

铁钒精矿

51.56

12.73

0.564

0.020

0.013

4.69

4.64

1.57

3.91

0.53

0.004

钛精矿

31.56

47.53

0.68

0.016

0.006

1.16

2.78

1.20

4.48

0.25

0.01

硫钴精矿

49.01

1.62

0.282

0.258

0.192

1.40

5.42

1.69

2.16

36.61

0.019

含钒钛磁铁矿岩体分为基性岩（辉长岩）型和基性-超基性岩（辉长岩－辉石岩－辉岩）型两大类，前者有攀枝花、白马、太和等矿床，后者有红格、新街等矿床。

总的来说，两种类型的地质特征基本相同，前者相当于后者的基性岩相带部分的特征，后者除铁、钛、钒外，伴生的铬、钴、镍和铂族组分含量较高，因而综合利用价值更大。

钒钛磁铁矿不仅是铁的重要来源，而且伴生的钒、钛、铬、钴、镍、铂族和钪等多种组份，具有重要的综合利用价值。

钒（V2O5）：

攀西地区钒钛磁铁矿伴生V2O5，1987年底探明储量约占全国储量的591％，名列全国第一、世界第三位。

钛（TiO2）：

攀西地区钒钛磁铁矿伴生的TiO2，1987年底探明储量约占全国ＴｉＯ2储量的9778％，名列全国第一、世界前茅。

兴宁市罗岗镇霞岚钒钛磁铁矿简介

霞岚钒钛磁铁矿区位于广东省兴宁市罗岗镇原霞岚公社辖区内。

属京九铁路沿钱经济发展带内，仅距广梅汕铁路兴宁站33公里，兴宁市区分别有S225线和S226线可通矿区，交通便利。

矿区地形地貌属低丘台地，汽车可直达山顶，一览全矿。

矿区共占地15.61平方公里，共涉二个镇四个行政村，人口1万多人，近2500户。

首期拟开发矿区占地5平方公里，涉及罗岗镇二个行政村，人口近3千人，需搬迁民房600多座，小学校舍2座。

霞岚矿在合水水库的上游西北角约15公里处.

该矿在1997年由国家地矿部、国家计委立项开始搞地质普查，重点是对罗岗霞岚钒钛磁铁矿风化壳矿床进行地质普查。

主要是省七二三地质大队摸清矿床地质情况；省矿产应用研究所（九室）进行初步的可选性试验。

经多年的地质勘查和部分首采段的详细勘探工作，已圈定可开采的矿床范围和矿量，探明该矿区远景储量4.5亿吨，矿床潜在价值98年市值590多亿元以上，拟首期开采的矿区分布约5平方公里范围内，储量约0.8亿多吨，矿品位为全铁（TFe）24.55%、钛（TiO2）6.08%、钒（V2O5）0.23%。

根据冶金部长沙矿冶研究院完成的《兴宁市罗岗霞岚钒钛磁铁矿选矿试验报告》显示：

铁精矿品位为全铁（TFe）57.78%，二氧化钛（TiO2）12.87%，五氧化二钒（V2O5）0.92%。

其中五氧化二钒品位在国内现有钒钛磁铁矿中居首位，且有害杂质含量低。

附：

《广东省矿产资源开发与综合利用数据库》有关广东兴宁霞岚钒钛铁矿的资料

广东兴宁霞岚钒钛铁矿

风化壳型钒钛磁铁矿床在综合评价阶段，其工业价值主要取决于矿石的可选性和矿床可能达到的规模。

广东兴宁霞岚矿床的含矿母岩为沿北西方向深断裂侵入的燕山期第二期岩株状基性岩体——辉绿辉长岩。

岩体结晶分异作用良好，岩石具中细粒全晶质辉绿结构。

主要矿物为单斜辉石、基性斜长石，次要矿物有角闪石、橄榄石、黑云母、钒钛磁铁矿、钒铁矿等。

岩体地面面积约5km2（以往勘查面积4km2），出露地形为呈舒缓波状起伏的平缓山丘，地表及浅部风化程度很深，易风化的铁镁硅酸盐造岩矿物辉石、斜长石等风化成土状（褐铁矿），大部分风化完全，其中呈浸染状、稠密浸染状的钒钛磁铁矿、钛铁矿以水洗脱泥即可达到初步富集。

对70年代详查报告中有编录和采样分析成果的20个浅钻孔统计，风化壳矿体厚7.96～25.36m，平均厚度14.35m；矿石品位：

TFe16.47%～27.85%（平均21.86%），TiO2平均5.62%，V2O5平均0.248%。

广东省地勘局根据报告资料，重新统计了见有风化壳矿体的20个浅钻孔、20个浅井和部分（深）钻孔的厚度，风化壳矿体厚（深）12.8～65.6m，平均厚28.2m，TFe含量15%～25%。

据广东省地勘局723地质大队最近的勘查资料⑧，霞岚矿床风化壳矿体的最厚（深）处达到72.34m（基性岩第一相带），其余相带20～30m。

矿石的可选性

广东省地质局在70年代勘查霞岚矿床时曾采大样作选矿试验，结果表明：

风化壳矿石中铁的回收效果较好（该结果是笔者提出对霞岚矿床重新评价的重要依据）。

近来，广东省矿产应用研究所、长沙矿冶研究院选矿研究所先后对风化壳矿石作进一步选矿试验或物质组分研究，也得出相近的论述，三个单位的选矿情况分述如下：

1.70年代勘查时，在主干线22、26、36线的地表工程中混合采取风化矿石作可选性选矿试验。

样重875kg，风化完全，不经破碎即可通过孔径5mm的筛孔。

原矿品位：

TFe27.45%、TiO27.18%、V2O50.37%、Co0.03%。

试样中主要矿物：

（钒钛）磁铁矿32%、钛铁矿8.5%、（赤铁矿+褐铁矿）1.5%、粘土矿物35%，其他硅酸盐矿物21%。

样品经水力旋流器粗选脱泥（-0.002mm占37.85%）后再经磁选—重选，获得铁钒钛精矿、钛精矿（表1）。

从选矿结果（表1）看，铁的选矿效果很好，钒也能回收（因铁与钛部分呈固熔体状态，故钛的回收率低），铁精矿中钛的含量也较高。

表1　风化壳矿石选矿试验结果

产品

产率

%

品　　位%

回　收　率%

TFe

TiO2

V2O5

TFe

TiO2

V2O5

铁钒（钛）精矿

32.83

58.19

13.57

1.0

51.21

43.97

65.69

钛　精　矿

8.50

34.58

43.65

0.17

5.34

24.70

2.15

2.1998年，广东省矿产应用研究所对风化壳矿石的物质组分作了研究，试样的平均品位为：

TFe24.93%、TiO210.09%、V2O50.35%、Co0.012%、Sn0.0054%。

主要金属矿物为磁铁矿、钛磁铁矿、钛铁矿、褐铁矿，主要脉石矿物为铁染微晶云母集合体、长石、粘土。

磁铁矿、钛磁铁矿粒径0.1～1mm的占97%（钛铁矿粒径0.1～1mm的占96%），二者常被赤铁矿、褐铁矿交代。

褐铁矿呈土状集合体，易碎成粉状。

磁铁矿和钛铁矿除呈独立矿物外，还呈固熔体分离结构，在磁铁矿主晶中包含网格状钛铁矿片晶（宽0.003～0.01mm）。

矿石中金属矿物的半定量测定结果为：

磁铁矿、钛磁铁矿32.86%，钛铁矿8.0%，褐铁矿13.34%，褐铁矿的矿物量占全部铁矿物的20%～25%。

矿石的矿泥量（-0.074mm）约占矿石量的50%，其成分以褐铁矿为主体、含铁量约占总铁的28%。

　　3.1999年，长沙矿冶研究院选矿研究所对风化壳矿石（由723队采集的209个样品组成的组合样原矿品位：

TFe22.79%、TiO26.08%、V2O50.23%、Al2O317.13%、SiO229.16%、Cu0.061%、Co0.027%、Ni0.009%、S0.018%、P0.063%）作了选矿试验，共获得以下主要认识：

（1）原矿中可以经选矿回收的组分为铁、钒、钛，可考虑综合回收利用的组分（铜、钴、镍等）及有害杂质（硫、磷等）的含量都很低，选矿过程要排除Al2O3、SiO2等主要组分。

（2）矿石中主要金属矿物是磁铁矿、半假象赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿等，脉石矿物主要是粘土矿物和长石、石英等（表2）。

表2　风化壳矿石的矿物含量

矿物

磁铁矿、半

假象赤铁矿

褐铁矿

钛铁矿

锐钛矿

金属硫

化　物

辉石、云

母等

长石、

石英

高岭石等

粘土矿物

其他

含量

15.13

5.53

5.98

0.23

0.03

6.31

8.64

57.65

0.50

磁铁矿的粒径一般0.1～2mm，大于0.3mm的占92.87%，含固熔体分离的钛铁矿片晶（宽0.005～0.02mm）、尖晶石微粒，以及呈类质同像形式的TiO2（平均含量8.64%）。

磁铁矿单矿物分析结果为TFe60.68%、TiO211.68%、V2O51.06%，次生变化主要是假象赤铁矿化。

钛铁矿大部分呈粒状集合体（与包裹于磁铁矿中片晶的比例为15∶85），粒径0.1～0.8mm，大于0.1mm的占91.78%，钛铁矿单矿物分析的TiO249.61%。

褐铁矿粒径一般0.1～0.5mm，由假象赤铁矿和辉石等含铁硅酸盐类矿物氧化或蚀变而成。

高岭石等粘土矿物，铁染成浅红色等，包裹磁铁矿等矿物。

　　（3）风化壳矿石中，铁和钛的赋存状态都比较复杂。

表3为铁和钛的物相分析结果。

在磁铁矿和半假象赤铁矿中铁的分布率合计为39.53%，如采用弱磁选的选矿方法，此值即为理论最大回收率。

钛矿物（钛铁矿、锐钛矿）中TiO2的分布率共53.29%，但磁铁矿和硅酸盐（脉石）中的TiO2分别达到27.63%、19.08%，使TiO2的回收率降低。

表3　铁和钛的物相分析

物　相

磁铁矿

半假象赤铁矿

赤铁矿、褐铁矿

钛铁矿

碳酸铁

硫化铁

硅酸铁

合计

铁的含量

5.76

3.25

8.37

3.03

0.03

0.02

2.33

22.79

及分布率

25.27

14.26

36.73

13.30

0.13

0.09

10.22

100.00

钛铁矿

磁铁矿

锐钛矿

硅酸盐

合计

钛的含量

（TiO2）

3.00

1.68

0.24

1.16

6.08

及分布率

49.34

27.63

3.95

19.08

100.00

（4）风化壳矿石的脱泥试验（表4）中矿石的含泥量较高，-0.074mm粒级的占含量的58.45%；脱泥量约占原矿的1／4，脱泥效果明显（金属量的损失并不大）。

表4　风化壳矿石脱泥试验

产品

产率

品　　位

回收率

TFe

TiO2

V2O5

TFe

TiO2

V2O5

泥砂

74.30

25.94

7.68

0.28

85.3

94.55

91.62

泥

25.74

12.58

1.28

0.074

14.7

5.45

8.36

原矿

100.00

22.51

6.04

0.23

100.0

100.00

100.00

（5）对风化壳矿石中的磁铁矿采用3种弱磁选方法（表5）试验：

原矿直接弱磁选、原矿磨矿后弱磁选、原矿弱磁选后粗精矿磨矿再磁选。

结果表明，3种方法都能得到全铁品位大于55%的铁精矿。

但第1种方法的铁精矿品位、回收率都较第2种方法低，且铁精矿的品位很难再提高；第2种方法和第3种方法的铁精矿品位、回收率相近，前者钛的回收率稍高，但后者可节约75%的磨矿量。

铁的回收率虽接近40%，但已达到霞岚矿床铁的理论回收率。

铁精矿中TiO2、V2O5的含量较高，钒的回收率达70%左右。

表5　风化壳矿石磁铁矿选别试验

选别方案

产品

名称

产　率

品　位

回　收　率

作业

对原矿

TFe

TiO2

V2O5

TFe

TiO2

V2O5

作业

对原矿

作业

对原矿

作业

对原矿

弱磁—弱磁

精矿

21.20

15.60

55.18

44.22

37.87

尾矿

79.00

58.70

18.50

55.78

47.76

原矿

100.0

74.30

26.20

100.0

85.63

磨矿—弱磁—弱磁

精矿

21.04

15.63

57.78

12.87

0.92

46.60

39.90

36.56

34.57

69.03

63.25

尾矿

78.96

58.67

17.64

6.44

0.11

53.40

45.73

63.44

59.98

30.97

28.37

原矿

100.0

74.30

26.09

7.79

0.28

100.0

85.63

100.0

94.55

100.0

91.62

弱磁—磨矿—弱磁

精矿

21.43

15.92

56.86

13.22

0.89

46.96

40.21

35.68

33.74

70.82

64.89

尾矿

78.57

58.38

17.52

6.50

0.10

53.04

45.42

64.32

60.81

29.18

26.73

原矿

100.0

74.30

25.95

7.94

0.27

100.0

85.63

100.0

94.55

100.0

91.62

（6）以弱磁选的尾矿对钛铁矿作了多种选别试验。

粗选采用强磁选、螺旋、摇床等试验，精选采用浮选、摇床、电选等方法。

试验结果表明，浮选和摇床试验获得的钛精矿最高品位TiO245%～46%，电选可获得TiO2大于47%的钛精矿（入选TiO2品位需达到45%左右）。

表6中的两种选别方案均能获得TiO2含量大于47%的钛精矿，但选矿流程复杂，回收率分别为16.22%和10.34%，距钛的理论回收率甚远。

这可能与钛铁矿与赤铁矿、褐铁矿难以分离有关。

（7）将赤铁矿、褐铁矿原矿磁选出铁精矿、钛精矿后，采用强磁选或摇床试验回收赤铁矿、褐铁矿。

强磁选获得强磁精矿的全铁含量TFe30.08%，摇床试验的铁精矿TFe26.49%。

这说明要通过选矿获得高品位赤铁矿、褐铁矿难度很大，回收率很低。

　　综上所述，三个单位的试验结果表明：

风化壳矿石含泥量高（脱泥量约占原矿的1／3～1／4），原矿脱泥之后品位略有提高。

矿石的铁、钒选矿效果较好，铁（钒）精矿的TFe约58.00%，铁的回收率约40%（这已是矿石中磁性铁的最大值），V2O5可富集到0.9%～1.0%，但钛的含量较高（TiO213%±），增加了选冶难度。

钛铁矿的分选指标差，回收率很低。

随着今后勘查工作的深入，风化壳矿石的选矿研究应在已有资料的基础上，深入探索适合霞岚矿石特征的工艺流程试验。

表6　风化壳矿石钛铁矿选别试验

选别方案

产品

名称

产　率

品位

（TiO2）

回收率（TiO2）

作业

对原矿

作业

对原矿

强磁—

摇床—电选

精矿

3.69

2.16

47.22

27.05

16.22

尾矿

96.31

56.51

4.82

72.95

43.76

原矿

100.00

58.17

6.44

100.00

59.98

摇床

—电选

精矿

2.36

1.37

47.03

17.24

10.34

尾矿

97.64

56.80

5.46

82.76

49.64

原矿

100.00

58.17

6.44

100.00

59.98

8.3.3.2综合利用

　　除铁、钒、钛主要组分外，矿石还可能有多种可考虑综合利用的伴生组分，如：

Au（0.03～0.06）×10-6、Ag2×10-6、Co（0.01%～0.03%）、Sn0.04（精矿）、Sc0.002%（精矿），可能还有Cr、Ni及铂族元素等。

　　矿石中泥质含量相当高，-0.074mm含量大于50%，脱泥量可占原矿的1／3～1／4。

矿泥的矿物成分以褐铁矿、粘土矿物为主，除Al2O3较高外，矿泥中全铁、TiO2和V2O5分别占各自总量的28%、13%和15%左右。

这类特殊的高铁钒钛矿泥可当作粘土矿床对待，如可作为紫砂粘土矿、砖瓦粘土矿、水泥原料的粘土质矿等，其矿床规模也都较大。

　　风化壳矿石的下面为风化程度较浅的基性岩中贫矿体（平均TFe17.34%），原详查报告计算暂不利用钒铁矿石储量（表外储量）2.20亿t，但风化壳矿石一旦被开采剥离之后，此类矿石相当部分暴露于外。

随着今后采选、选冶技术的提高，可以考虑和研究这些矿石的工业利用问题。

　　综合利用霞岚矿床的各种矿产资源，不仅可以提高矿床的工业价值，而且可以减少污染，有利于环境保护，使霞岚矿床具有良好的社会效益和经济效益。

8.3.3.3风化壳矿床的发展前景

在霞岚的外围尚有多个与霞岚矿床成矿地质条件相近的岩体存在。

在霞岚北西2km处的兴宁澄清岩体，出露面积8.3km2，风化壳比较发育，地表采样分析TFe11%～15%，钒钛磁铁矿的含矿率约400kg/m