利比里亞某鐵礦石工藝礦物學(xué)研究*

張 永 林小鳳 劉 軍

（1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司；2.國(guó)家金屬礦山固體廢物處理與處置工程技術(shù)研究中心）

鐵礦資源是國(guó)家發(fā)展的重要戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備資源，是工業(yè)發(fā)展的支柱，亦是經(jīng)濟(jì)、國(guó)防等領(lǐng)域的重要資源［1-2］。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，鐵礦石需求量也不斷增加。2021 年，我國(guó)鐵礦石需求量約13.08 億t［3-4］，由于我國(guó)鐵礦資源稟賦“貧、細(xì)、雜”的特點(diǎn)［5］，絕大多數(shù)鐵礦石尚需依靠進(jìn)口。本文通過(guò)化學(xué)多元素分析、物相分析、MLA 等分析方法，研究國(guó)外某鐵礦石的工藝礦物學(xué)特性，為該鐵礦石的合理開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 工藝礦物學(xué)研究

1.1 礦石化學(xué)成分分析

礦石化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。

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由表1 可知，該礦石全鐵含量39.09%，其他有用元素含量較低，礦石中的脈石礦物主要成分為SiO2，含量34.62%，其堿度為0.054，為酸性鐵礦石。

1.2 礦石鐵物相分析

礦石鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

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由表2可知，礦石中的鐵礦物主要以磁鐵礦和赤（褐）鐵礦形式存在，分布率分別為47.35% 和45.82%，其他鐵礦物含量相對(duì)較少。

1.3 礦石礦物組成及含量

礦石的礦物組成及含量見(jiàn)表3。

由表3 可知，礦石中的主要有用鐵礦物為磁鐵礦，含量25.01%，其次為褐鐵礦和赤鐵礦，含量分別為20.94% 和12.83%；主要脈石礦物為石英，含量為32.86%，其次為輝石、石榴子石等硅酸鹽礦物，含量分別為3.50%、1.44%，其他礦物含量相對(duì)較少。

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2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石的構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造和斑狀構(gòu)造2 種。礦石的結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)構(gòu)及鱗片狀結(jié)構(gòu)等。

3 礦石中主要礦物嵌布特征

（1）磁鐵礦。磁鐵礦是礦石中最主要的有用鐵礦物，大部分呈斑狀嵌布，少量呈粒狀嵌布。斑狀磁鐵礦中含脈石礦物包裹體，具斑狀結(jié)構(gòu)（圖1（a）），部分磁鐵礦常被赤鐵礦交代形成半假象礦，具交代結(jié)構(gòu)（圖1（b））。粒狀磁鐵礦呈自形四方形、半自形、他形粒狀嵌布，具粒狀結(jié)構(gòu)（圖1（c））。

（2）赤鐵礦。赤鐵礦在礦石中含量較高，為主要的回收鐵礦物之一。赤鐵礦有原生礦和次生假象礦，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，并且在空間分布上與磁鐵礦關(guān)系密切。赤鐵礦常呈細(xì)脈狀、不規(guī)則狀沿磁鐵礦的裂隙交代形成半假象礦（圖1（c）），部分假象赤鐵礦呈斑狀嵌布，具斑狀結(jié)構(gòu)（圖2（a））。原生赤鐵礦常呈不規(guī)則粒狀，且與褐鐵礦共生嵌布（圖2（b）），少量赤鐵礦呈疏松多孔的網(wǎng)眼狀嵌布，網(wǎng)眼中重充填脈石礦物，具網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)（圖2（c））。

（3）褐鐵礦。褐鐵礦是礦石中的次要有用鐵礦物，主要呈斑狀（圖3）和不規(guī)則粒狀嵌布，常常交代赤鐵礦并與赤鐵礦緊密共生（圖2（b））。

（4）石英。石英是礦石中的主要脈石礦物，整體嵌布粒度較粗，70%以上的石英粒度大于0.1 mm。石英主要呈斑狀嵌布，具斑狀結(jié)構(gòu)（圖4（a））或不規(guī)則粒狀集合體嵌布，具粒狀結(jié)構(gòu)（圖4（b）），粒狀集合體中常常包裹鐵礦物，與鐵礦物密切共生（圖4（c））。

（5）輝石。輝石是礦石中主要的硅酸鹽礦物，以紫蘇輝石為主。輝石主要呈板狀或短柱狀，常見(jiàn)與鐵礦物、石英等共生嵌布（圖5）。

（6）云母。云母在礦石中量少，分為白云母和黑云母，白云母呈鱗片狀集合體嵌布（圖6（a）），黑云母呈柱狀嵌布（圖6（b））。

（7）其他脈石礦物。礦石中的蛇紋石主要由輝石蝕變而成，呈片狀集合體嵌布，常見(jiàn)與輝石緊密共生（圖7（a））；石榴子石在礦石中含量少，主要呈不規(guī)則粒狀嵌布（圖7（b））；黏土主要呈鱗片狀集合體嵌布，浸染細(xì)粒鐵礦物與鐵礦物緊密共生。

4 礦石主要礦物工藝粒度分析

對(duì)礦石中主要有用鐵礦物磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦以及主要脈石礦物石英進(jìn)行工藝粒度分析。分析結(jié)果表明，有用鐵礦物磁鐵礦和褐鐵礦的工藝粒度呈粗粒分布，在+0.07 mm 的分布率分別為65.86% 和63.74%，均達(dá)到了一半以上。赤鐵礦的嵌布粒度較細(xì)，在-0.07 mm 的分布率為59.82%。主要脈石礦物石英結(jié)晶粒度較粗，在+0.07 mm 分布率為80.37%。各種礦物粒度分布見(jiàn)表4。

5 礦石不同磨礦細(xì)度產(chǎn)品解離特征

將2～0 mm 的礦樣分別磨至-0.076 mm55%和-0.076 mm85% 進(jìn)行磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦單體解離度分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

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由表5 可知，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.076 mm55% 時(shí)，磁鐵礦的單體解離度為82.78%，仍有17.22% 的磁鐵礦與脈石礦物連生；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.076 mm85%時(shí)，磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦的單體解離度分別達(dá)到了91.22%，85.19%，75.18%，而且磁鐵礦＜3/4 的連生體不足5%，其余主要為＞3/4 的富連生體，說(shuō)明磁鐵礦解離充分，而赤鐵礦嵌布粒度較細(xì)。

6 結(jié) 論

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（1）國(guó)外某鐵礦石鐵是主要的有價(jià)元素，TFe 含量39.09%，其他有用元素含量較低，礦石中脈石礦物的主要成分為SiO2，含量34.62%。

（2）礦石的構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造和斑狀構(gòu)造2種，礦石的結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)構(gòu)及鱗片狀結(jié)構(gòu)等。

（3）礦石中有用鐵礦物磁鐵礦和褐鐵礦的工藝粒度呈粗粒分布，在+ 0.07mm 的分布率分別為65.86% 和63.74%，均達(dá)到了一半以上。赤鐵礦的嵌布粒度較細(xì)，在-0.07mm 的分布率為59.82%。主要脈石礦物石英的結(jié)晶粒度較粗，在+0.07mm分布率為80.37%。

（4）隨著磨礦細(xì)度增加，礦石單體解離度提升。當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.076 mm85% 時(shí)，磁鐵礦得到較好的解離，主要為單體和＞3/4 的富連生體，＜3/4 的連生體不足5%，但赤鐵礦嵌布粒度較細(xì)，建議采用階段磨選、磁重聯(lián)合選礦工藝。