湖南省船田礦區(qū)鐵礦石工藝礦物學(xué)研究

曹 健，侯治華，曾少乾，田宗平

（湖南省地質(zhì)測(cè)試研究院，湖南長(zhǎng)沙 410007）

湖南省船田礦區(qū)鐵礦石工藝礦物學(xué)研究

曹 健，侯治華，曾少乾，田宗平

（湖南省地質(zhì)測(cè)試研究院，湖南長(zhǎng)沙 410007）

從礦石類型與分布、礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、嵌布粒度等方面對(duì)船田礦區(qū)鐵礦石工藝礦物學(xué)特征進(jìn)行了研究，提出了船田礦區(qū)鐵礦石加快資源利用的建議。

江口式鐵礦石；工藝礦物學(xué)；資源高效利用

船田鐵礦發(fā)現(xiàn)于1958年，此后曾有多家地勘單位在該區(qū)域內(nèi)開(kāi)展過(guò)工作，但因總體控制程度和研究程度偏低，致使該礦一直未能為社會(huì)利用。船田鐵礦區(qū)礦帶沿走向延長(zhǎng)達(dá)30 km，分為桃子沖、套套山向斜轉(zhuǎn)折端、北風(fēng)寨等三個(gè)礦段，其中以套套山向斜轉(zhuǎn)折端礦段為主。鐵礦層主要賦存在震旦系江口組第三段含鐵巖系之下部，具有較穩(wěn)定的層位，屬江口式沉積變質(zhì)型礦床。礦石類型有磁鐵礦、赤鐵礦、混合礦等三類，以赤鐵礦為主。鐵礦層中以磁鐵礦石、赤鐵礦石為主，次為界于磁鐵礦與赤鐵礦之間的過(guò)渡類型——混合礦石［1］。

礦石性質(zhì)是決定選礦技術(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵因素，也是選擇工藝流程的重要依據(jù)。因此，進(jìn)行鐵礦石的工藝礦物學(xué)研究，對(duì)于科學(xué)合理利用好船田鐵礦石資源具有重大意義。一般地，衡量鐵礦石可選性好壞主要有：原礦品位、礦物種類、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、嵌布粒度等。為高效利用船田礦區(qū)鐵礦資源，滿足國(guó)內(nèi)鐵礦需求，對(duì)船田礦區(qū)的磁鐵礦、赤鐵礦和混合礦三類鐵礦石進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究。

1 礦石的化學(xué)成分及物相分析

三種類型鐵礦石化學(xué)分析和鐵物相分析結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2。

表1 三種類型鐵礦石化學(xué)分析結(jié)果 %

表2 三種類型鐵礦石鐵物相分析結(jié)果 %

從表1可知：礦石中有用組分僅為鐵，造渣成分主要是SiO240%～55%，含量高，鋁、鎂、鈣含量均較低，Al2O3含量?jī)H為3%～8%，表明鋁硅酸鹽礦物少；有害組分S、P含量很低，不影響精礦質(zhì)量。三種類型鐵礦石成分中的堿性氧化物與酸性氧化物的比值［（CaO＋MgO）／（SiO2＋Al2O3）］均在0.13以下，為典型的酸性礦石。船田礦區(qū)鐵礦屬高硅、貧鐵、低硫、低磷江口式沉積變質(zhì)型礦床。選礦工藝主要是富集鐵礦物，降低硅的含量。

從表2可知：三種類型礦石磁鐵礦樣品中磁性鐵含量最高，硅酸鐵含量最低；赤鐵礦樣品中磁性鐵含量最低，赤鐵礦和硅酸鐵含量最高。目前對(duì)硅酸鐵尚無(wú)合理的利用途徑，礦石中的硅酸鐵在選礦中不強(qiáng)調(diào)回收。用選礦方法雖可回收硅酸鐵，但由于含鐵硅酸鹽礦物中的鐵品位低，將會(huì)較大幅度地降低總精礦品位。

2 礦石的礦物組成

三種類型鐵礦石主要礦物含量見(jiàn)表3。

表3 三種類型鐵礦石主要礦物含量%

三種類型鐵礦石主要有用礦物為磁鐵礦和赤鐵礦；脈石主要為石英，次為綠泥石和云母等。

3 礦物的賦存狀態(tài)

磁鐵礦：顆粒一般較粗，方形、菱形和不規(guī)則狀，粒徑約0.05～1 mm，多呈等軸狀、自形－半自形較均勻嵌布于基質(zhì)中，常以平直的晶面與石英、綠泥石毗連。磁鐵礦不同程度被赤鐵礦沿著邊緣、裂隙、解理交代，條帶浸染狀分布。部分磁鐵礦被赤鐵礦交代構(gòu)成交代殘余結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 赤鐵礦交代磁鐵礦構(gòu)成交代殘余結(jié)構(gòu)

赤鐵礦：粒度一般很細(xì)，片狀和不規(guī)則狀（如圖2所示），主要粒徑約0.005～0.03 mm，呈板狀或片狀、自形－半自形較均勻浸染狀分布嵌布在脈石基質(zhì)中，偶見(jiàn)呈密集條帶分布。主要分布在基質(zhì)石英顆粒間隙，邊緣較平直，少量插入石英邊部，少量包裹在基質(zhì)石英中。常見(jiàn)赤鐵礦沿著磁鐵礦邊緣、裂隙、解理交代，部分赤鐵礦含量分布不均形成條帶，富赤鐵礦條帶寬約0.4～4 mm。

假象赤鐵礦：磁鐵礦被赤鐵礦完全交代形成假象赤鐵礦，部分殘余少量磁鐵礦（如圖3所示），粒徑約0.05～1 mm，局部條帶浸染狀分布，假象赤鐵礦與脈石礦物接觸邊界平直。

褐鐵礦：膠狀和不規(guī)則狀（如圖2所示），主要產(chǎn)于石英褐鐵巖條帶中，帶寬約2～3 mm，內(nèi)部包含細(xì)小赤鐵礦，少量褐鐵礦沿著磁鐵礦邊緣交代。粒徑約0.005～0.04 mm，不均勻浸染狀分布，局部團(tuán)塊狀或網(wǎng)格狀分布。

圖2 褐鐵礦呈膠狀和不規(guī)則狀，赤鐵礦呈片狀和不規(guī)則狀

圖3 假象赤鐵礦：赤鐵礦完全交代磁鐵礦形成，部分殘余少量磁鐵礦

石英：他形粒狀和不規(guī)則狀，粒徑約0.02～0.5 mm，部分邊緣被褐鐵礦交代，局部顆粒粗細(xì)不一形成條帶。

綠泥石：片狀或顯微鱗片狀，粒徑約0.05～0.4 mm，分布在石英顆粒間隙。

白云母：片狀，粒徑約0.02～0.3mm，略成定向排列，不均分布石英之間。

絹云母：片狀，分布在石英顆粒間隙，成定向排列，并且發(fā)生彎曲形成褶皺構(gòu)造（如圖4所示），少部分被鐵質(zhì)污染。

圖4 鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，褶皺構(gòu)造

黑云母：片狀，粒徑約0.05～0.15 mm，大部分綠泥石化。

4 礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

船田礦區(qū)鐵礦石主要為自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條帶狀、塊狀構(gòu)造。

磁鐵礦礦石為深灰色，斑點(diǎn)狀構(gòu)造，有細(xì)粒金屬礦物浸染狀分布，塊狀構(gòu)造。不規(guī)則狀斑點(diǎn)由金屬礦物、石英和綠泥石集合體組成（如圖5所示）；基質(zhì)主要礦物成分為石英、金屬礦物、綠泥石，少量絹云母。基質(zhì)為鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)（如圖6所示）。

圖5 斑點(diǎn)狀構(gòu)造

圖6 基質(zhì)鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)

混合礦礦石為層狀構(gòu)造，淺灰、淺褐與深灰色薄層交互分布，深灰色為金屬礦物集合體條帶（如圖7所示），厚度約3～7 mm不等；淺灰、淺褐色為硅質(zhì)集合體條帶，厚度約4～12 mm不等。礦石由含金屬礦物硅質(zhì)板巖條帶（粒狀變晶結(jié)構(gòu)，如圖8所示）、含金屬礦物白云母硅質(zhì)板巖條帶（片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)）和含綠泥磁鐵礦礦石條帶（片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)）組成。

圖7 磁鐵礦礦石條帶與硅質(zhì)板巖條帶平行分布

圖8 含金屬礦物硅質(zhì)板巖：粒狀變晶結(jié)構(gòu)

赤鐵礦礦石為褐色條帶夾褐黃色條帶構(gòu)成條帶狀構(gòu)造，帶寬約1～5 mm，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖石粒狀變晶結(jié)構(gòu)（如圖9所示），主要成分為石英和金屬礦物，少量白云母。

鐵礦石的圍巖主要有碎裂化條帶狀石英巖和千枚巖等。

碎裂化條帶狀石英巖為灰色，灰色條紋與深灰色微條紋間互分布構(gòu)成條帶狀構(gòu)造，灰色條紋寬約1～2.5 mm，深灰色微條紋寬約小于1 mm。碎裂化結(jié)構(gòu)，碎裂處被石英脈充填，脈寬約1～10 mm。巖石中主要成分為石英，少量金屬礦物，微量黑云母。

千枚巖為灰色或深灰色，絲絹光澤，千枚狀構(gòu)造。巖石斑點(diǎn)狀構(gòu)造，不規(guī)則狀斑點(diǎn)由石英、金屬礦物和綠泥石集合體組成，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)基質(zhì)中主要礦物成分為石英、綠泥石、金屬礦物和絹云母（如圖10所示）。

圖10 鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，褶皺構(gòu)造，千枚狀構(gòu)造，絹云母富集定向呈微條紋

5 加快船田鐵礦石資源利用的建議

1.加快進(jìn)行地質(zhì)勘查工作。2009年開(kāi)始，湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四一八隊(duì)選擇以磁鐵礦為主攻目標(biāo)，全面開(kāi)展了船田礦區(qū)的找礦工作。而對(duì)混合礦和赤鐵礦的地質(zhì)勘查力度不夠，特別是混合礦暫時(shí)還沒(méi)有圈定礦體。

2.加快貧赤鐵礦石選礦技術(shù)研究。研究表明，船田礦區(qū)磁鐵礦層平均厚度3.19 m，TFe平均31.54%，m Fe平均19.80%；混合礦層平均厚度1.25 m，TFe平均25.57%，m Fe平均12.90%；赤鐵礦層平均厚度2.17 m，TFe平均29.26%，m Fe平均5.23%［1］。根據(jù)《鐵、錳、鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ／T 0200－2002），只剛達(dá)到或低于工業(yè)品位。將易選的磁鐵礦選完后，剩下的赤鐵礦品位肯定低于工業(yè)品位。而礦區(qū)中鐵是以赤鐵礦為主，具有貧鐵、低硫、低磷的特點(diǎn)。加快貧赤鐵礦選礦技術(shù)研究是高效利用船田鐵礦石資源的基礎(chǔ)。這些年來(lái)，選礦技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，其中重要的一條就是貧赤鐵礦選礦技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，新型強(qiáng)磁選機(jī)的應(yīng)用、陰離子反浮選工藝的應(yīng)用正說(shuō)明了這一點(diǎn)。但是，雖然在一些鐵礦選礦中實(shí)現(xiàn)了指標(biāo)的歷史性突破，但對(duì)于目前低迷的鐵礦石市場(chǎng)而言，其生產(chǎn)效益仍然不高。如何通過(guò)低成本的選礦工藝研究工作，提高貧赤鐵礦石選礦技術(shù)水平，降低生產(chǎn)成本是一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)而緊迫的任務(wù)。

3.搞好船田礦區(qū)鐵礦石資源綜合評(píng)價(jià)的工作。研究表明，船田礦區(qū)鐵礦石有磁鐵礦石、混合礦石和赤鐵礦石三種類型，但三種類型礦石賦存狀態(tài)、礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、嵌布粒度、磨礦特征等因素各不相同造成了開(kāi)發(fā)條件的各不相同。如何從采礦、選礦、環(huán)保等諸多方面等對(duì)船田礦區(qū)鐵礦石資源進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)有序利用船田礦區(qū)鐵礦石資源，是將來(lái)亟待解決的一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。

4.鑒于船田礦區(qū)鐵礦石的礦物組成較簡(jiǎn)單，磁鐵礦的嵌布粒度較粗，較易選，建議首先采用弱磁選獲得磁鐵精礦，其弱磁尾礦再用強(qiáng)磁選拋尾，強(qiáng)磁粗精礦再進(jìn)行浮選富集獲得赤鐵精礦。若磁鐵精礦品位達(dá)不到要求，可再磨后反浮選富集［2］。

［1］ 吳雪明，賀文華，劉樹(shù)生.湖南省船田礦區(qū)鐵礦石選礦試驗(yàn)采樣設(shè)計(jì)［R］.婁底：湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四一八隊(duì)，2013.

［2］ 余永富.國(guó)內(nèi)外鐵礦選礦技術(shù)進(jìn)展及對(duì)煉鐵的影響［J］.中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，2004，14（5）：47－51.

Study on Technological M ineralogy of Iron Ores in Hunan Province Chuantian M ining Area

CAO Jian，HOU Zhi-hua，ZENG Shao-qian，TIAN Zong-ping
（Hunan Province Geological Testing Research Institute，Changsha 410007，China）

From the aspects of ore type，distribution，mineral composition，structure and dissemination size，study was made on the characteristics of technologicalmineralogy of iron ores in Chuantianmining area.Based on this，suggestions on speeding up the utilization of resources in Chuantian mining area aremade.

jiangkou type iron ore；technologicalmineralogy；high-eficiency utilization of resource

TD861.1

：A

：1003－5540（2014）02－0005－04

2013－10－26

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)專項(xiàng)（12120113088300）

曹 ?。?965－），男，高級(jí)工程師，主要從事選冶試驗(yàn)研究工作。