淺談鐵礦石的物相分析

　　摘要：鐵是地殼中分布最為廣泛的元素之一。但具有工業(yè)價值的鐵礦石則為數(shù)不多。評價鐵礦床的經(jīng)濟(jì)價值和礦床儲量的計算不取決于鐵的絕對含量，而與鐵在礦石中的存在狀態(tài)及其含量有關(guān)。由于各種鐵礦石的化學(xué)成分和物理性質(zhì)的差異，對不同礦物成分的鐵礦石進(jìn)行選礦和冶煉時，就要采用不同工藝流程。因此，對鐵礦石進(jìn)行地質(zhì)評價和工業(yè)利用時，測定和查明礦石中不同鐵礦物的分別含量。鐵礦石的物相分析，就成為一項必不可少的工作。
　　關(guān)鍵詞：硅酸鐵；碳酸鐵；鐵礦石物相分析；
　　中圖分類號：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791(2011)06(b)-0000-00
　　
　　鐵是地殼中分布最為廣泛的元素之一。在自然界中，已知鐵礦物和含鐵礦物多達(dá)170余種，但具有工業(yè)價值的鐵礦石則為數(shù)不多。評價鐵礦床的經(jīng)濟(jì)價值和礦床儲量的計算不取決于鐵的絕對含量，而與鐵在礦石中的存在狀態(tài)及其含量有關(guān)。因為鐵礦石中鐵，有一部分是可以被工業(yè)利用的，而另一部分鐵是不能被工業(yè)所利用的。磁鐵礦、赤鐵礦（鏡鐵礦）、褐鐵礦及水針礦等氧化鐵礦物是主要的煉鐵原料。菱鐵礦作為自熔性煉鐵礦物具有其獨特的性質(zhì)，也是一種優(yōu)良的煉鐵原料。硅酸鐵一般不具有工業(yè)價值。少量黃鐵礦存在會影響鐵礦石的質(zhì)量。
　　由于各種鐵礦石的化學(xué)成分和物理性質(zhì)的差異，對不同礦物成分的鐵礦石進(jìn)行選礦和冶煉時，就要采用不同工藝流程。因此，對鐵礦石進(jìn)行地質(zhì)評價和工業(yè)利用時，測定和查明礦石中不同鐵礦物的分別含量，就成為一項必不可少的工作。確定各種鐵化合物的存在形式及其含量，對于地質(zhì)評價，綜合利用及選礦，冶金都有著重要的意義。
　　在舊的地質(zhì)規(guī)范中，規(guī)定測定“三鐵”，即全鐵、二價鐵和可溶鐵。認(rèn)為以二價鐵的含量判斷磁鐵礦的含量或礦石的可選性，并以為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦易溶于稀鹽酸屬于可溶鐵，可溶鐵的礦物易于選別還原，作為評價鐵礦重量的一項主要指標(biāo)和計算儲量的主要數(shù)據(jù)。實踐證明，在進(jìn)行可溶鐵分析時，某些硅酸鐵礦物，特別是易溶硅鹽酸鐵礦物，如鐵橄欖石、綠泥石等也不同程度地溶于稀鹽酸，因而在可溶鐵的含量中也包括了部分難以選冶利用的硅酸鹽成分。如黑龍江東風(fēng)山鐵礦原礦石分析結(jié)果為全鐵32.42%，可溶鐵23.25%，據(jù)此估計硅酸鐵礦物似乎只占三分之一，但用浮磁選礦，鐵精礦含鐵54.77%，回收率僅36.41%，使礦山被迫下馬。經(jīng)查證，礦石中有60%的鐵是含在鐵閃石和鐵橄欖石中，而在化學(xué)分析時，它們大量溶于鹽酸，而帶來了錯誤的結(jié)論。
　　由于鐵礦床的成因類型比較復(fù)雜，產(chǎn)于不同礦床成因的同一化學(xué)組分的鐵礦物在同一化學(xué)溶劑中，其溶解度卻常有明顯差異；另一方面，不同化學(xué)組分的鐵礦石與含鐵礦石之間，它們的化學(xué)性質(zhì)又極為相同，由于這些原因，給鐵礦石物相分析增加了一定的客觀困難。
　　由于硅酸鹽鐵礦物含鐵量一般較低，且含硅量高，為工業(yè)不可用鐵，需要在選礦過程中將其選除。選礦過程中鐵的損失量及尾礦的合理品位，可有鐵礦石中硅酸鐵的含量確定，從而可評價選礦指標(biāo)的好壞。
　　碳酸鐵礦物的物理化學(xué)性質(zhì)與其他鐵礦物不同，而在選冶工藝方案之前，對于碳酸鐵礦物含量的測定時很必要的。另一方面，在試樣中測定碳酸鐵的含量以便為地質(zhì)找礦提供依據(jù)，以及對已找到的鐵礦石進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價等也都有著重要的依據(jù)。
　　磁黃鐵礦是鐵的硫化物，而它普遍存在于許多鐵礦床中，因此它會給鐵礦石帶入有害組分硫。對于需經(jīng)選礦的鐵礦石，如用浮選或焙磁則可能將大部分磁黃鐵礦除掉，如采用磁選和重選，則將有相當(dāng)大部分磁黃鐵礦進(jìn)入精礦，不過在其后對精礦的球團(tuán)或燒結(jié)塊處理中，磁黃鐵礦的大部分硫?qū)⒈粺?，因而對冶煉的影響不太大。所以一般的鐵礦物相分析不要求測定硫化鐵礦。
　　總的來說，鐵礦石中硅酸鐵、碳酸鐵的含量是勘探選冶評價和利用鐵礦資源的重要依據(jù)，因此新的地址規(guī)范中明確規(guī)定鐵礦石的物相分析中要求測定磁性鐵、碳酸鐵、硅酸鐵。
　　硅酸鐵的測定一般均采用氫氣還原法，或在鐵物相分析流程的最后殘渣中測定，也有全鐵量減去可溶鐵的差值為硅酸鐵，這些方法均不能得到準(zhǔn)確結(jié)果，氫氣還原法操作麻煩，時間長，且有危險性，同時綠泥石等含鐵硅酸鹽礦物都有不同程度的被還原。如在鐵物相分析最后殘渣中測定，硅酸鐵結(jié)果容易偏低，因為在浸取前幾相時易溶硅酸鐵（綠泥石、蛇紋石等）會有少部分溶解，使結(jié)果偏低。用全鐵減可溶鐵方法得硅酸鐵，結(jié)果不可靠，因為很多鐵的硅酸鹽易溶于鹽酸中，使可溶鐵含量顯著偏高，導(dǎo)致對礦床評價的錯誤結(jié)論。因此選用一個準(zhǔn)確、可靠、快速測定硅酸鐵的方法是很重要的。根據(jù)選礦學(xué)和冶金學(xué)的有關(guān)資料，以及我們的實踐證明在赤鐵礦、褐鐵礦、水針鐵礦、菱鐵礦等氧化礦與適宜的還原劑混合后，在一定的溫度條件下焙燒，它們均可轉(zhuǎn)化為磁性很強的磁性鐵而硅酸鐵在此條件下不被磁化。然后再焙燒后的礦樣中進(jìn)行磁選，非磁性部分為硅酸鐵的量。
　　用木炭粉還原焙燒氧化鐵礦物后的磁化率為99-100%。因此，木炭粉是理想的還原劑，粒度在60目以下均可，用量1-2克，在500-600℃焙燒半小時。冷卻后，利用磁選機分離還原后的磁性鐵，于非磁性部分測定硅酸鐵。也可以測定磁性部分鐵，用全鐵減去磁性部分鐵即得硅酸鐵。
　　菱鐵礦的測定；菱鐵礦（FeCO3）為碳酸鹽鐵礦物，它易溶于某些稀的無機酸和有機酸中。稀鹽酸，稀高氯酸及冰醋酸和過氧化氫都是浸取菱鐵礦的有效溶劑。但是對于某些硅酸鐵例如氯泥石，綠泥石等約溶解7—24%，為了抑制綠泥石等酸易溶的硅酸鐵礦物的溶解。我們采用了二個措施，第一，盡可能保持較低的酸度；第二，在浸取劑中加入較大量的鋁鹽，借同離子效應(yīng)來抑制綠泥石的溶解。因為綠泥石是一種含鋁硅酸鹽，主要是M