安徽某鐵礦石工藝礦物學研究

鄒宗彬程傳麟鄧秀蘭林小鳳張 永3

（1.安徽馬鋼礦業(yè)資源集團南山礦業(yè)有限公司；2.華唯金屬礦產資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司；3.國家金屬礦山固體廢物處理與處置工程技術研究中心）

鋼鐵是國民經濟發(fā)展的重要基礎，中國經濟增長離不開對鐵礦石的需求［1-2］。隨著中國經濟的飛速發(fā)展，對鐵礦資源的需求量也越來越多，但我國鐵礦資源稟賦較差、貧礦多、富礦少，礦石共伴生組分多，礦物嵌布粒度細［3-4］，大部分鐵礦石在入爐冶煉前均需經過選礦工藝篩選［5-6］。在當前鋼鐵行業(yè)供給側改革及環(huán)保限產的背景下，提高鐵礦資源的利用率對我國礦產資源的可持續(xù)發(fā)展及鋼鐵工業(yè)發(fā)展具有重要意義。因此，對安徽某鐵礦石進行系統的工藝礦物學研究，為該鐵礦的有效利用提供理論依據［7-11］。

1 礦石物質組成

1.1 礦石化學成分分析

礦石化學多元素分析結果見表1。

由表1 可知，該鐵礦石全鐵品位20.63%，鐵是主要有價元素；主要雜質礦物SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O 含 量 分 別 為33.78%，10.43%，1.54%，3.15%，0.848%，3.04%，礦石的堿性系數為0.11＜0.5，表明該礦石屬于酸性礦石；有害元素S、P 含量較高，含量分別為1.15%和0.84%。

1.2 礦物組成及含量

通過對礦石的光學顯微鏡分析表明，該鐵礦石的鐵礦物主要為磁鐵礦，含量19.42%，其次為菱鐵礦和赤鐵礦；金屬硫化物為黃鐵礦，含量2.05%；脈石礦物主要為鈉長石，其次為石英、黏土、角閃石、綠泥石、磷灰石、鐵白云石、鉀長石。礦石礦物組成及相對含量見表2。

1.3 鐵物相分析

礦石鐵物相分析結果見表3。

由表3可知，礦石中的鐵主要以磁鐵礦的形式存在，其鐵分布率為67.18%，碳酸鐵中鐵占全鐵的16.14%，赤鐵礦中鐵占全鐵的7.95%，其余鐵以硅酸鐵、硫化鐵形式存在。磁鐵礦是最主要的目的礦物，赤鐵礦為次要有用礦物，碳酸鐵、硫化鐵及硅酸鐵中的鐵約占總鐵的25%，這部分鐵較難回收。

2 礦石的結構構造

2.1 礦石構造

（1）塊狀構造。礦石為致密塊狀，主要由淺色的脈石礦物和灰黑色的鐵礦物組成，形成塊狀構造（圖1（a））。

（2）浸染狀構造。礦石主要為灰白—灰綠色的脈石礦物，部分浸染粒度較細的鐵礦物呈無定向、星散狀分布于鈉長石、石英以及高嶺石等脈石礦物中，形成浸染狀構造（圖1（b））。

2.2 礦石結構

經顯微鏡下觀察，礦石結構主要有交代殘余結構、片狀及鱗片狀結構、浸染狀結構、粒狀結構，另有少量網格狀結構、假象結構。

（1）交代殘余結構。礦石中長石部分被黏土、綠泥石交代；磁鐵礦部分被赤鐵礦交代形成半假象礦。

（2）片狀、鱗片狀結構。黏土礦物呈鱗片狀集合體嵌布；綠泥石呈不規(guī)則片狀嵌布，并與鐵礦物、長石緊密共生。

（3）浸染狀結構。礦石中黏土礦物浸染細粒鐵礦物。

（4）粒狀結構。礦石中磁鐵礦呈自形、半自形粒狀嵌布；磁鐵礦呈他形粒狀與脈石礦物共生嵌布；假象赤鐵礦呈不規(guī)則細粒狀嵌布于脈石礦物中；黃鐵礦呈他形粒狀嵌布。

（5）網格狀結構。礦石中部分磁鐵礦裂隙被脈石礦物充填形成網格狀。

（6）假象結構。礦石中假象赤鐵礦呈不規(guī)則細粒狀嵌布。

3 主要礦物嵌布特征

3.1 金屬礦物

（1）磁鐵礦。礦石中的磁鐵礦含量最高，是主要的有用鐵礦物，主要呈自形、半自形粒狀集合體形式產出，裂隙被脈石礦物充填，具網格狀結構（圖2（a）），部分磁鐵礦呈不規(guī)則細粒狀嵌布于脈石中，部分被赤鐵礦交代形成半假象礦，具交代結構（圖2（b）），少量磁鐵礦呈他形粒狀與脈石礦物共生嵌布（圖2（c））。

（2）赤鐵礦。赤鐵礦為礦石中的次要有用鐵礦物，可分為原生赤鐵礦和次生假象赤鐵礦。礦石中的赤鐵礦主要為次生假象礦，少量為原生礦。假象赤鐵礦是在氧化條件下交代磁鐵礦而形成，因此仍保留了磁鐵礦晶形特征，并在空間分布上與磁鐵礦嵌布關系密切（圖2（b））；另有少量赤鐵礦呈不規(guī)則細粒狀嵌布于脈石中（圖3）。

（3）黃鐵礦。黃鐵礦是礦石中主要的含硫礦物，在礦石中含量較少，主要呈他形粒狀嵌布于脈石礦物中，具粒狀結構（圖4）。

3.2 非金屬礦物

（1）長石。長石為主要的脈石礦物，礦石中的長石主要為鈉長石，少量為鉀長石。長石主要呈自形晶板狀嵌布，其中浸染細粒鐵礦物（圖5（a）），少量與碳酸鹽礦物共生嵌布（圖5（b））。有的長石表面發(fā)生黏土化、綠泥化等蝕變，并與鐵礦物緊密共生（圖5（c））。另有部分長石呈不規(guī)則板片狀、粒狀與鐵礦物嵌布關系密切，相互嵌布共生（圖5（d）），偶爾有長石與磷灰石和鐵礦物共生（圖5（e））。

（2）黑云母。黑云母在礦石中主要呈條柱狀與長石和鐵礦物共生嵌布（圖6（a）），部分黑云母還與石英、磁鐵礦相互共生（圖6（b））。

（3）黏土。礦石中的黏土主要為高嶺石，大多由長石次生蝕變而形成。黏土一般呈鱗片狀集合體嵌布，集合體中浸染嵌布細粒鐵礦物，具鱗片狀結構（圖7）。

（4）石英。礦石中石英含量次于長石，呈不規(guī)則粒狀產出，與鐵礦物、長石、黑云母緊密共生（圖8）。

（5）角閃石。礦石中的角閃石主要為陽起石，呈柱狀與長石和鐵礦物共生嵌布（圖9）。

（6）其他脈石。綠泥石主要呈不規(guī)則片狀嵌布，常與鐵礦物、長石緊密共生（圖10（a））。碳酸鹽礦物在礦石中主要為鐵白云石、菱鐵礦和方解石，主要呈粒狀集合體嵌布，常與長石、磁鐵礦緊密共生（圖10（b））。

4 礦石主要礦物工藝粒度分析

利用偏光顯微鏡對礦石中的主要有用礦物磁鐵礦、赤鐵礦和主要脈石礦物長石（由于鈉長石和鉀長石在顯微鏡下不易區(qū)分，因此歸在一起統計）、石英進行工藝粒度分析，礦物工藝粒度分布見表4。

由表4 可知，有用鐵礦物粒度主要分布在-0.07 mm，其中磁鐵礦和赤鐵礦分布率分別為65.46%和90.57%，-0.03 mm 分布率分別為36.35%和72.56%，+0.15 mm 分布率分別為14.04%和2.55%，可見磁鐵礦和赤鐵礦的粒度以微細粒嵌布為主，不均勻分布；因此，為了提高有用礦物的單體解離度，需要對鐵礦石進行細磨；脈石礦物長石和石英在-0.07 mm 的分布率分別為35.98%和53.34%，在選礦過程中，可采用階段磨選工藝。

5 結 論

（1）安徽某鐵礦石中的鐵為主要有價元素，全鐵品位20.63%，SiO2、S、P 等有害雜質含量較高。礦石中的主要有用鐵礦物為磁鐵礦和赤鐵礦，其余鐵以硅酸鐵、硫化鐵及碳酸鐵形式存在。脈石礦物主要為鈉長石，其次為石英、黏土和角閃石等。

（2）礦石中塊礦具塊狀構造和浸染狀構造。在顯微鏡下觀察，各種礦物主要具交代殘余結構、片狀及鱗片狀結構、浸染狀結構、粒狀結構、網格狀結構。磁鐵礦主要呈現自形—半自形粒狀賦存于長石等脈石礦物中，部分呈不規(guī)則細粒狀嵌布于石英等脈石中，少量磁鐵礦呈他形粒狀與脈石礦物共生嵌布。

（3）礦石中的磁鐵礦和赤鐵礦工藝粒度分布較細，半數以上分布在-0.07 mm 粒級，2 種礦物在-0.07 mm 的分布率分別為65.46%和90.57%，在-0.03 mm的分布率為36.35%和72.56%；脈石礦物長石在-0.07 mm 的分布率為35.98%，次要脈石石英的分布率為53.34%，可采用階段磨選工藝。