樺樹溝鐵礦石工藝礦物學(xué)研究

郭 旺 李艷軍 王明星

(東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110819)

甘肅酒泉鋼鐵公司是我國西北地區(qū)的大型鋼鐵企業(yè)，所轄的鏡鐵山礦周邊鐵礦石儲(chǔ)量很大，所屬礦石類型為沉積變質(zhì)型弱磁性貧鐵礦石，極其難選[1]。樺樹溝礦區(qū)是鏡鐵山礦的兩大礦區(qū)之一，礦石儲(chǔ)量達(dá)2.7億t[2-3]。隨著開采向深度推進(jìn)，礦石性質(zhì)變化較大[4-7]。為給礦山生產(chǎn)和工藝改造提供指導(dǎo)，有必要對(duì)下階段開采的礦石進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究。

1 礦石成分分析

1.1 礦石主要化學(xué)成分

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

表1 礦石的化學(xué)成分分析

由表1可以看出：礦石為低品位酸性鐵礦石，鐵品位為29.74%，F(xiàn)eO含量為13.13%；有害元素磷含量很低，僅為0.02%；根據(jù)礦石中SiO2、CaO、MgO等的含量，可推斷出脈石礦物主要為石英及少量硅酸鹽和碳酸鹽類礦物。

1.2 礦石化學(xué)物相分析

礦石中鐵礦物的物相分析結(jié)果如表2所示。

表2 礦石鐵物相分析結(jié)果

由表2可以看出：礦石中的鐵主要以赤(褐)鐵礦的形式存在，分布率為67.62%，其次為碳酸鐵，占全鐵的26.66%，磁性鐵、硅酸鐵、硫化鐵少量。

1.3 礦石的礦物組成

礦石的XRD圖譜見圖1，礦物組成及含量見表3。

圖1 礦石的XRD圖譜

圖1、表3表明：礦石中的金屬礦物主要為赤鐵礦、菱鐵礦，其次為褐鐵礦，這3種鐵礦物的總含量為47.49%；脈石礦物主要為石英、方解石、白云石和絹云母，其次為白云母，其中，石英含量最高，為25.33%。

表3 礦石的礦物組成及含量

2 礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

2.1 礦石的結(jié)構(gòu)

(1)自形、半自形晶結(jié)構(gòu)。礦石中的部分赤鐵礦以自形—半自形針狀、片狀、纖維狀、板狀和粒狀產(chǎn)出，晶形較完整，形成自形晶結(jié)構(gòu)，有的赤鐵礦保持部分晶面完好，則形成半自形晶結(jié)構(gòu)。

(2)他形晶結(jié)構(gòu)。礦石中的褐鐵礦以他形晶分布在脈石中，不具任何完好晶面，形成他形晶結(jié)構(gòu)。

(3)交代結(jié)構(gòu)。礦石中褐鐵礦沿黃鐵礦的邊部交代黃鐵礦，并包裹黃鐵礦顆粒，形成交代結(jié)構(gòu)。

(4)填隙結(jié)構(gòu)。礦石中的褐鐵礦沿石英、赤鐵礦的粒間和裂隙充填，形成填隙結(jié)構(gòu)。

2.2 礦石的構(gòu)造

(1)塊狀構(gòu)造。礦石中的赤鐵礦以集合體產(chǎn)出，集合體顆粒較粗大，形成致密的塊體、團(tuán)塊狀構(gòu)造。

(2)條帶狀構(gòu)造。礦石中部分赤鐵礦集合體呈相間排列的條帶，有的呈多組大致平行的充填條帶，大致沿一個(gè)方向分布，形成條帶狀構(gòu)造。

(3)浸染狀構(gòu)造。礦石中的部分赤鐵礦以粗細(xì)不等粒浸染在脈石礦物中，形成浸染狀構(gòu)造。

(4)網(wǎng)狀構(gòu)造。礦石中部分褐鐵礦呈細(xì)密網(wǎng)狀充填在石英顆粒間，形成網(wǎng)狀構(gòu)造。

(5)蜂窩狀構(gòu)造。礦石中褐鐵礦顆粒內(nèi)部被風(fēng)化侵蝕，殘留外殼呈較規(guī)則蜂窩狀，形成蜂窩狀構(gòu)造。

3 礦石中主要礦物的嵌布特征

3.1 主要金屬礦物嵌布特征

3.1.1 赤鐵礦

赤鐵礦是礦石中最主要的鐵礦物，含量為26.62%，+0.075 mm粒級(jí)中的分布率為67.59%，主要以片狀、纖維狀、薄板狀、針狀、放射狀、鱗片狀集合體產(chǎn)出(圖2)，集合體常形成致密的塊體，一些細(xì)粒狀、針狀和片狀赤鐵礦呈浸染狀分布在脈石中。部分赤鐵礦經(jīng)后期風(fēng)化蝕變作用，鐵質(zhì)流失形成多孔狀、蜂窩狀和殘余狀，孔洞中充填褐鐵礦和泥質(zhì)礦物。

3.1.2 菱鐵礦

礦石中的菱鐵礦含量較高，為重要的回收礦物之一，多呈粒狀及粒狀集合體產(chǎn)出，以粗粒嵌布為主，不均勻分布。菱鐵礦一般與方解石、白云石緊密共生(圖3(a))，相互嵌布，互有包裹，形成碳酸鹽礦物集合體，也可見菱鐵礦以脈狀充填在白云石集合體中，菱鐵礦集合體中也包裹有白云石、方解石。菱鐵礦與白云母、石英的嵌布關(guān)系密切，常以粒狀、不規(guī)則狀嵌布在石英粒間，菱鐵礦集合體中也分布有細(xì)粒石英、白云母等(圖3(b))。

圖2 赤鐵礦的嵌布特征

圖3 菱鐵礦嵌布特征

3.1.3 褐鐵礦

褐鐵礦分布十分廣泛，主要以膠狀、土狀浸染分布在非金屬礦物中，以及以細(xì)脈狀、網(wǎng)狀充填在其他礦物的粒間，有的以多孔狀、蜂窩狀嵌布在礦石中(圖4(a))，粒度極不均勻。褐鐵礦與赤鐵礦嵌布關(guān)系十分密切，常沿赤鐵礦的顆粒間隙充填膠結(jié)(圖4(b))，并包裹細(xì)粒、微粒赤鐵礦，有的以薄膜狀覆蓋在赤鐵礦顆粒表面，有的以細(xì)脈狀充填在礦石中。

圖4 褐鐵礦嵌布特征

3.2 主要脈石礦物的嵌布特征

3.2.1 石 英

石英多以自形、半自形粒狀集合體產(chǎn)出(圖5(a))，粒度較均勻，粒間常被碳酸鹽礦物、白云母和絹云母等充填膠結(jié)(圖5(b))，有的石英分布在碳酸鹽礦物、絹云母集合體中，晶粒中包裹一些細(xì)粒、微量的赤鐵礦。

3.2.2 白云石、方解石

方解石和白云石的產(chǎn)出特征與菱鐵礦相似，主要以他形粒狀、不規(guī)則狀、脈狀、網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，常與菱鐵礦緊密共生形成集合體(圖3(a))，形成致密塊體，有的充填在石英和金屬礦物粒間，并包裹石英和金屬礦物，有的與絹云母、白云母混生，常被白云母穿插。

3.2.3 絹云母

絹云母以鱗片狀集合體產(chǎn)出，分布較集中，與白云母共生，集合體中有細(xì)粒石英、白云母分布，裂隙中常有細(xì)脈狀的碳酸鹽礦物充填(圖5(c))。

4 主要礦物的浸染粒度

礦石中赤鐵礦和菱鐵礦為主要回收礦物，其粒度特征是決定礦石選別難易程度的重要因素之一，赤鐵礦、菱鐵礦的粒度測定結(jié)果見表4、表5。

由表4得知，赤鐵礦+0.075 mm粒級(jí)分布率為67.59%，-0.037 mm粒級(jí)分布率為17.33%，可見赤鐵礦的浸染粒度以中粗粒為主，細(xì)粒和微粒級(jí)含量也不低，分布不均勻，不利于單體解離。

圖5 礦石中主要脈石礦物嵌布特征

粒級(jí)/mm02～015015～010010～00750075～00530053～0037-0037含量/%4536126995446810401733

表5 菱鐵礦粒度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表5得知，菱鐵礦+0.15 mm粒級(jí)分布率為63.30%，+0.075 mm粒級(jí)分布率為87.82%，-0.037 mm粒級(jí)分布率僅為0.65%，可見菱鐵礦的浸染粒度以粗粒為主，有利于菱鐵礦的單體解離。

5 結(jié) 論

(1)樺樹溝鐵礦石的原礦全鐵品位為29.74%，鐵主要以赤(褐)鐵礦的形式存在，分布率為67.62%，其次為碳酸鐵，占全鐵的26.66%；脈石礦物主要為石英、碳酸鹽礦物和絹云母，白云母少量。

(2)礦石的結(jié)構(gòu)主要為自形—半自形晶結(jié)構(gòu)、他形晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)和填隙結(jié)構(gòu)；主要構(gòu)造為塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、網(wǎng)狀及蜂窩狀構(gòu)造。

(3)礦石中赤鐵礦與石英、碳酸鹽礦物等非金屬礦物結(jié)合較緊密，且互有包裹；赤鐵礦被褐鐵礦充填膠結(jié)，部分細(xì)小粒狀、針狀赤鐵礦包裹在褐鐵礦中，影響鐵精礦品位和回收率。礦石中的菱鐵礦含量較高，為重要的回收礦物之一，多呈粒狀及粒狀集合體產(chǎn)出，以粗粒嵌布為主，不均勻分布。褐鐵礦分布十分廣泛，主要以膠狀、土狀浸染分布在非金屬礦物中，以及以細(xì)脈狀、網(wǎng)狀充填在其他礦物的粒間。

(4)赤鐵礦在+0.075 mm粒級(jí)中的分布率為67.59%，可見赤鐵礦的浸染粒度以中粗粒嵌布為主；菱鐵礦在+0.15 mm粒級(jí)中的分布率為63.30%，菱鐵礦的浸染粒度以粗粒嵌布為主。

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