遼寧鞍山胡家廟貧赤鐵礦石工藝礦物學特征

張春浩， 陳永靜， 翁存建， 陳亮亮， 羅仙平，4

（1.贛州金環(huán)磁選設備有限公司，江西 贛州341000；2.江西理工大學資源與環(huán)境工程學院 ，江西 贛州341000；3.贛州市環(huán)境科學研究所，江西 贛州 341000；4.江西省礦冶環(huán)境污染控制重點實驗室，江西 贛州341000）

遼寧鞍山胡家廟貧赤鐵礦石工藝礦物學特征

張春浩1，2， 陳永靜3， 翁存建2， 陳亮亮1， 羅仙平2，4

（1.贛州金環(huán)磁選設備有限公司，江西 贛州341000；2.江西理工大學資源與環(huán)境工程學院 ，江西 贛州341000；3
.贛州市環(huán)境科學研究所，江西 贛州 341000；4.江西省礦冶環(huán)境污染控制重點實驗室，江西 贛州341000）

為了給遼寧鞍山胡家廟貧赤鐵礦石的分選工藝改造提供依據(jù)，采用X射線衍射、顯微鏡、QuantLab-CD圖像分析儀等分析檢測方法對該礦石進行工藝礦物學研究.結(jié)果表明，該鐵礦石全鐵品位為25.88%，鐵在礦石中主要以赤鐵礦、假象赤鐵礦、磁鐵礦形式存在，為選礦回收的主要礦物，且磁鐵礦與赤鐵礦緊密共生，嵌布粒度粗，部分微細粒級的假象赤鐵礦被石英等脈石包裹.礦石中的脈石礦物嵌布粒度較粗，主要為石英、透閃石、陽起石、綠泥石及少量的黏土礦物，對選礦的影響不大，該礦石屬易選鐵礦石.

貧赤鐵礦；工藝礦物學；嵌布特征

我國累計己探明鐵礦的儲量達531億t，保有地質(zhì)儲量501億t（其中工業(yè)儲量為245億t），貧礦占97%，弱磁性鐵礦石約130億t[1].由于我國鐵礦石的品位高低、嵌布粒度粗細選別的難易程度和賦存的自然條件不同，在開發(fā)中采取了先富后貧、先易后難及先磁后赤的方針，使我國的鐵礦石與世界各國一樣，日趨貧、細、雜化[2-3].遼寧鞍山胡家廟鐵礦屬典型的貧赤鐵礦，該赤鐵礦礦床中赤鐵礦的總儲量達10億t，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)對鐵礦石的需求量越來越大，為了利用好現(xiàn)有的礦山資源，就要準確掌握該貧赤鐵礦礦石性質(zhì)及選別工藝參數(shù)，以便指導生產(chǎn)，為我國貧赤鐵礦的開發(fā)利用提供可參考的技術保證[4].

詳細研究貧赤鐵礦石的工藝礦物學特征，對其后續(xù)的開采和加工具有舉足輕重的作用[5-6]，化學成分、礦物種類及含量、礦物學的嵌布特征等方面是工藝礦物學研究的主要內(nèi)容[7-9].采用顯微鏡、X射線衍射等分析手段對遼寧鞍山某貧赤鐵礦的工藝礦物學特性進行了詳細研究．所采用的礦樣是在遼寧鞍山胡家廟貧赤鐵礦礦區(qū)采集，出自12個采樣點，試驗樣品為原生礦石，具有足夠的代表性.

1 礦石的化學成分

根據(jù)光譜分析，對遼寧鞍山胡家廟貧赤鐵礦石進行化學多元素分析，結(jié)果見表1.

表1 礦石多元素分析/%Table 1 Analysis of mineral elements/%

由表1可見，礦石中的主要金屬元素為Fe、Ca、Mg、Al、Mn、Ig等，其中全鐵的含量達到了25.88%，鐵是主要回收的有價元素，主要脈石為石英，SiO2的含量達到了51.50%，有害物S、P的含量很低，對選礦的影響不大[10-11].

2 礦石類型及礦石中鐵的礦物組成

2.1 礦石類型

根據(jù)各部位野外觀察及以往礦區(qū)地質(zhì)資料，選取巖相標本樣磨制光片和薄片各25片.用ORTHOLUX IIPOL-BK顯微鏡對各光片和薄片進行了鏡下巖相鑒定，用QuantLab-CD圖像分析儀測定了各礦樣的礦物嵌布粒度.經(jīng)工藝礦物學鑒定：該鐵礦現(xiàn)開采礦石的自然礦石類型主要有以下3類[12-15]：

透閃磁鐵石英巖：分布于主礦層的下盤及深部，厚度30～50 m不等，礦石主要礦物成分為石英、磁鐵礦、透閃石，以及少量的鎂鐵閃石、綠泥石和陽起石.礦石呈深灰色，主要有細至中條帶狀構造；礦物晶形發(fā)育較好，礦石多為粗粒狀變晶結(jié)構和片狀變晶結(jié)構，少量礦石為交代結(jié)構、包裹體結(jié)構，鐵礦物和石英嵌布粒度較粗.

假象赤鐵石英：主要分布在地表或近地表淺部的礦層中部至上盤部位，礦石呈暗灰色，常見塊狀構造和細條帶狀構造.以假象狀結(jié)構為主.其次還有交代結(jié)構、邊框結(jié)構等.主要礦物有石英、假象赤鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦及針鐵礦.鐵礦物和石英嵌布粒度粗，平均可到0.070 mm.

赤鐵石英礦：其中的赤鐵石英巖主要分布于主礦層的中至上盤，品位較低.礦石為鋼灰色、淺灰色、紅灰色，細條帶狀構造，個別可見中條帶狀構造，后期變質(zhì)作用較發(fā)育，形成的結(jié)構較復雜.鐵礦物氧化結(jié)構較多，石英重結(jié)晶明顯.主要礦物為石英、赤鐵礦、假象赤鐵礦和極少量的磁鐵礦.赤鐵礦中偶見褐鐵礦脈和石英脈.礦物組成、礦石結(jié)構、TFe含量及礦物嵌布粒度隨著采區(qū)內(nèi)均略有變化.

2.2 礦石中鐵的礦物組成

對礦石中的鐵進行物相分析，分析結(jié)果見表2.

表2 礦石鐵物相分析結(jié)果/%Table 2 Iron phase analysis of ore/%

從表2可見，該礦區(qū)礦石礦物成分較簡單，鐵礦物主要為：赤鐵礦、假象赤鐵礦、針鐵礦、磁鐵礦及少量褐鐵礦、菱鐵礦、鐵白云石等.

3 礦石結(jié)構構造

通常礦石的構造是指礦物的空間分布特征，礦石的結(jié)構是指礦物晶粒的外部形態(tài)及內(nèi)部的顯微結(jié)構.因此礦石結(jié)構構造的研究將對礦石的分選和工藝流程的確定有重要的影響[12].

3.1 礦石的構造

礦石構造主要有塊狀構造、條帶狀構造、斑塊狀構造、碎裂構造、揉皺構造.

1）塊狀構造：淺色礦物如石英、透閃石等和暗色礦物分布較均勻，礦石顏色較單一.

2）條帶狀構造：淺色礦物與暗色礦物相對富集，且呈層帶相互交替分布，在礦石剖面上則成條帶狀.

3）斑塊狀構造：淺色礦物與暗色礦物相對富集，在空間上成斑塊狀分布.

4）碎裂構造：變質(zhì)巖由于后期動力變質(zhì)作用的影響，礦石破碎，且較松散.

5）揉皺構造：具條帶狀構造的礦石在后期動力變質(zhì)作用影響下，在微觀上呈褶曲狀，使鐵礦物與脈石礦物分布更沒有規(guī)律.

6）脈狀構造：石英脈或含CO2、S、P等有害成分的碳酸鹽脈侵入巖層的裂隙中，形成脈狀侵入，增加礦石的有害組分含量.具此類構造的礦石含量極少.

3.2 礦石的結(jié)構

該礦區(qū)礦石結(jié)構較簡單，以粒狀變晶結(jié)構、板狀結(jié)構、碎裂結(jié)構、包裹體結(jié)構、交代殘余結(jié)構為主.

1）粒狀變晶結(jié)構：鐵礦物和脈石礦物呈較好的自形晶或半自形晶形狀.

2）板狀變晶結(jié)構：赤鐵礦呈板狀或片狀自形晶，與脈石接觸界面平直，在磨礦過程中容易單體解離.

3）重結(jié)晶結(jié)構：礦物在后期變質(zhì)作用下出現(xiàn)重結(jié)晶，使礦物顆粒增大，嵌布粒度變粗，有利于有用成分的選別.

4）浸染狀結(jié)構或包裹體結(jié)構：細粒脈石礦物中有微細粒鐵礦物包裹體.

5）包裹體結(jié)構：在脈石中包裹有0.015 mm以下的鐵礦物顆?；蜩F礦物中包裹有0.015 mm以下的脈石顆粒.

6）交代殘余結(jié)構：由于后期變質(zhì)作用，磁鐵礦被氧化交代為赤鐵礦；或者赤鐵礦被后期風化為褐鐵礦.

7）網(wǎng)格狀結(jié)構：磁鐵礦沿邊緣或裂隙被氧化成赤鐵礦，赤鐵礦呈網(wǎng)格狀.

8）赤磁毗鄰結(jié)構：磁鐵礦與赤鐵礦緊密共生.

4 主要金屬礦物嵌布特征及礦物嵌布粒度特征

4.1 主要金屬礦物嵌布

1）赤鐵礦嵌布特征.赤鐵礦是礦石中的主要鐵礦物，呈暗紅色、紅褐色.赤鐵礦的單體解離度偏粗，粒度一般在0.075 mm左右，大部分呈赤鐵礦呈板狀或片狀，與脈石接觸界面平直，在磨礦過程中容易單體解離嵌布在礦石中，見圖1、圖2暗深色部分.赤鐵礦常以集合體的形式產(chǎn)出，赤鐵礦的集合體中常夾雜著石英等脈石礦物.

2）假象赤鐵礦嵌布特征.假象赤鐵礦是礦石中的主要鐵礦物，偏光顯微鏡下呈白色.假象赤鐵礦主要以條帶狀或浸染狀的形式分布在礦石中，部分呈集合體分布在礦石中，微細粒級部分被細粒級的脈石包裹著，這部分礦石在磨礦過程中將產(chǎn)生大量的貧連生體，難以單體解離.見圖1、圖3、圖4.

圖1 鐵礦的復雜界線及板片狀的赤鐵礦（單偏光10×10）Fig.1 Complex boundary ofiron ore and sheet hematite（single polarizing 10×10）

圖2 板片狀的赤鐵礦（單偏光10×10）Fig.2 Sheet hematite（single polarizing 10×10）

圖3 假象赤鐵礦（單偏光10×20）Fig.3 Illusion of hematite（single polarizing 10×20）

圖4 包裹體結(jié)構的假象赤鐵礦（單偏光10×10）Fig.4 Package structure of illusion of hematite（single polarizing 10×10）

3）磁鐵礦嵌布特征.磁鐵礦是礦石中的次要礦物，在偏光顯微鏡下呈淺灰色，形成于成巖后期，呈自行粒狀，礦物較易單體解離.由于后期的變質(zhì)作用，磁鐵礦被氧化交代為赤鐵礦，與赤鐵礦及石英、陽起石等脈石中共生緊密.見圖5、圖6.

圖5 交代殘余結(jié)構的磁鐵礦（單偏光10×20）Fig.5 Metasomatic relict structure of magnetite（single polarizing 10×20）

圖6 磁鐵礦（單偏光10×10）Fig.6 magnetite（single polarizing 10×10）

4.2 礦物嵌布粒度特征

依據(jù)選礦試驗要求及礦山采礦需要，用圖像分析儀對以上3類礦石做了嵌布粒度分析，分析結(jié)果如表3、表4、表5：

表3 貧赤鐵礦透閃礦嵌布粒度測定結(jié)果/%Table 3 Distribution particle size determination results of lean hematite tremolite ore/%

表4 貧赤鐵礦假象礦嵌布粒度測定結(jié)果/%Table 4 Distribution particle size determinationresults：lean hematite ore/%

表5 貧赤鐵礦嵌布粒度測定結(jié)果/%Table 5 Distribution particle size determination results of lean hematite/%

由表3可見，遼寧鞍山胡家廟貧赤鐵礦透閃礦鐵礦物嵌布粒度為0.075 4 mm，脈石礦物嵌布粒度為0.131 mm，鐵礦物及脈石粒度均較粗.鐵礦物和脈石礦物嵌布粒度基本呈正態(tài)分布，其分布峰值分別為0.075 mm左右和0.120 mm左右.≤0.010 mm鐵礦物僅占12.39%，脈石礦物占5.82%.

由表4可見，遼寧鞍山某貧赤鐵礦假象礦鐵礦物嵌布粒度為0.079 mm，脈石礦物嵌布粒度為0.140 mm，鐵礦物及脈石粒度均較粗.鐵礦物和脈石礦物嵌布粒度基本呈正態(tài)分布，其峰值分別在0.075 mm左右和0.130 mm左右.≤0.010 mm鐵礦物僅占12.06%，脈石礦物占5.58%.

由表5可見，遼寧鞍山某貧赤鐵礦紅礦鐵礦物嵌布粒度為0.070 mm，脈石礦物嵌布粒度為0.111 mm，鐵礦物及脈石粒度均較粗，鐵礦物和脈石礦物嵌布粒度基本呈正態(tài)分布，其峰值在0.080 mm左右，脈石礦物嵌布粒度分布峰值在0.100 mm左右.≤0.010 mm鐵礦物僅占10.03%，脈石礦物占9.09%.

由表3、表4、表5的分析可知，該礦區(qū)的3類型礦石中的大部分有用礦物與脈石礦物嵌布粒度均較粗，細粒級礦物所占的百分含量均較低，這些特征使該礦石在磨礦過程中形成的貧連生體含量低，有用礦物與脈石礦物易單體解離，有利于有用礦物與脈石礦物的選別.

5 結(jié) 論

1）礦石屬典型的鞍山式鐵礦，礦物組成及礦物共生關系較簡單，礦石中主要回收的有用礦物為赤鐵礦、假象赤鐵礦、磁鐵礦等，雜質(zhì)元素硅、鋁和鈣主要分布在石英、透閃石、綠泥石及白云石等脈石礦物中.

2）礦石構造多為條帶狀構造，結(jié)構也較簡單，礦物晶形發(fā)育較完整，具有包裹體結(jié)構及包含變晶結(jié)構等影響選別的礦石含量較少.

3）鐵礦物粒度均在0.075 mm左右，脈石礦物嵌布粒度均大于0.10 mm，這可能是由于后期重結(jié)晶作用較充分的結(jié)果；≤0.010 mm的鐵礦物含量低，均在12%以下，這些特征使礦石在磨礦過程中形成的貧連生體含量較低.

綜上所述，該區(qū)礦石與齊大山鐵礦石工藝礦物學特性類似，且嵌布粒度更粗，所以該區(qū)的3種類型礦石均屬極易選礦石.

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Process mineralogy characteristics of a lean hematite

ZHANG Chunhao1,2，CHEN Yongjing3，WENG Cunjian2，CHEN Liangliang1，LUO Xianping2,4
(1.SLon Magnetic Separator Ltd.，Ganzhou 341000，China; 2.School of Resources and Environmental Engineering，Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000，China; 3.Ganzhou Environmental Science Research Institute，Ganzhou 341000，China；4.Jiangxi Key Laboratory of Environmental Pollution Control of Mining and Metallurgy，Ganzhou 341000，China)

To provide basis for the dressing process of a lean hematite,this paper studies the process mineralogy adopting X-ray diffraction,microscopy,QuantLab-CD image analyzer analysis and detection methods.The results show that the iron ore with the grade of 25.88%exists in the forms of hematite,martite and magnetite.Magnetite and hematite are closely associated with coarse disseminated granularity.Some martites of micro-fine particles are coated by quartz or other gangues.The gangue minerals,including quartz，tremolite，actinolite，chlorite and a small amount of clay minerals,are observed in a coarse-grained dissemination, have a slight effect on dressing.

lean hematite;processing mineralogy;dissemination characteristic

TD913

A

1674-9669（2015）05-0097-05

10.13264/j.cnki.ysjskx.2015.05.018

2015-03-04

江西省科技支撐計劃項目（2010BGA00200）

張春浩（1979- ），男，碩士研究生，主要從事礦物加工工程及選礦設備研究，E-mail：41635534@qq.com..

羅仙平（1973- ），男，教授，博導，主要從事礦物加工工程、礦山污染控制及生態(tài)修復方面的教學和科研工作，E-mail：lxp9491@163.com.