國內(nèi)某難選鐵礦石工藝礦物學(xué)研究*

王 炬 陳 洲 袁啟東 田一安

（1.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司；2.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司）

鐵礦資源是國家戰(zhàn)略性資源，隨著我國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)鐵礦石需求量巨大，但我國的高品位鐵礦嚴(yán)重短缺，對外依存度長期居高不下［1-2］。為保證我國鐵礦資源的安全供給，加快開發(fā)國內(nèi)低品位、復(fù)雜難選鐵礦具有重要的現(xiàn)實意義［3-5］。國內(nèi)某鐵礦儲量7 000～7 500 萬t，全鐵品位約30%，磁性鐵品位約20%。該礦石不但礦物組成復(fù)雜，而且鐵礦物嵌布粒度微細并與脈石緊密共生，屬復(fù)雜難選鐵礦石。為合理利用該鐵礦資源，對其開展了詳細的工藝礦物學(xué)研究，查明其礦物組成和含量、嵌布特征、結(jié)晶粒度、元素賦存狀態(tài)等礦物學(xué)信息，為合理制訂選礦方案提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 礦石化學(xué)組成

1.1 多元素分析

礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

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由表1 可知，礦石主要有用元素為Fe，全鐵品位為31.49%，磁性鐵品位為20.58%，其他有用元素含量較低；主要雜質(zhì)為SiO2和Al2O3，含量分別為29.31%和6.49%，有害元素硫、磷含量較低；礦石堿比為0.25，屬于酸性鐵礦石。

1.2 鐵物相分析

礦石鐵物相分析結(jié)果見表2。

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由表2可知，礦石中的鐵礦物主要為磁鐵礦和赤褐鐵礦，兩者鐵分布率分別為65.84% 和26.01%，其他鐵礦物含量較低，因此該礦石為磁赤混合型礦石。

2 礦石的礦物組成

礦石的礦物組成及含量測定結(jié)果見表3。

注：黃鐵礦中包含微量磁黃鐵礦。

由表3 可知，礦石中主要有用礦物為磁鐵礦，含量為28.58%，次要有用礦物為赤鐵礦和褐鐵礦，含量分別為8.72% 和4.09%；主要脈石礦物為長石、碳酸鹽和石英，含量分別為16.05%、18.05%和13.29%。

3 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

3.1 礦石構(gòu)造

該礦石主要為層紋狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造。

（1）層紋狀構(gòu)造。鐵礦石中的粒狀磁鐵礦和石英、長石、綠泥石等碎屑交互成層狀嵌布，層理寬度通常為1～5 mm。

（2）塊狀構(gòu)造。鐵礦石和泥巖均有分布，兩者均呈致密狀，但顏色有所不同，礦石一般為黑色，泥巖則為灰綠色。

（3）浸染狀構(gòu)造。少量金屬硫化物黃鐵礦和鐵氧化物磁鐵礦、赤褐鐵礦等呈零散浸染狀分布于脈石礦物中。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)

該礦石的結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)、條帶結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)、脈狀結(jié)構(gòu)和浸染狀結(jié)構(gòu)。

（1）粒狀結(jié)構(gòu)。細粒磁鐵礦呈半自形粒狀均勻分布，與脈石交織嵌布（圖1）。

（2）條帶結(jié)構(gòu)。粒狀磁鐵礦或褐鐵礦呈連晶狀，組成條帶，與脈石條帶互層嵌布（圖2）。

（3）斑狀結(jié)構(gòu)。粗粒磁鐵礦、赤鐵礦或長石碎屑呈斑狀嵌于礦石中，基質(zhì)主要為脈石，部分磁鐵礦晶粒邊緣有溶蝕現(xiàn)象（圖3、圖4）。

（4）鱗片狀結(jié)構(gòu)。細粒綠泥石和水云母呈鱗片狀結(jié)構(gòu)，其中嵌有針狀、柱狀鈉長石及細晶鐵質(zhì)（圖5）。

（5）脈狀結(jié)構(gòu)。碳酸鹽和黑云母呈脈狀互層嵌布（圖6）。

（6）浸染狀結(jié)構(gòu)。細粒磁鐵礦、黃鐵礦呈不均勻浸染狀結(jié)構(gòu)（圖7）。

4 主要礦物的嵌布特征和共生關(guān)系

4.1 金屬礦物

（1）磁鐵礦。磁鐵礦為淡棕灰色、灰色，呈極小的半自形—他形細粒狀，粒度約5 μm，晶粒與脈石礦物通常交織嵌布，不易解離（圖1）；呈半自形—他形粒狀連晶組成平行或略有彎曲的不連續(xù)條帶，與脈石條帶互層嵌布（圖2）；呈較粗的斑狀碎屑，由于氧化作用，晶粒邊緣呈溶蝕狀，與脈石關(guān)系緊密，兩者接觸面呈彎曲狀，細磨后也很難完全解離；呈微細粒狀，粒徑約3 μm，浸染嵌于黏土或綠泥石等脈石礦物中（圖7）。

（2）赤鐵礦。赤鐵礦為灰白色，具非均質(zhì)性，呈不規(guī)則細小碎屑狀散布于礦石中，少量為斑狀，基質(zhì)主要由脈石和細粒磁鐵礦組成（圖4），但在基質(zhì)中有時也含有赤鐵礦微晶；較少交代磁鐵礦形成假象赤鐵礦（圖8），部分呈小于10 μm 的細小粒狀浸染嵌布在脈石礦物中。

（3）褐鐵礦。褐鐵礦為灰色，內(nèi)反射黃褐色，呈細小粒狀、絲狀組成不連續(xù)條帶，條帶中夾雜脈石礦物，兩者緊密連生不易解離（圖9）。

（4）黃鐵礦。黃鐵礦為黃白色，一般呈半自形粒狀浸染嵌布（圖7），有時與粒狀磁鐵礦緊密共生，并組成條帶嵌布。

4.2 脈石礦物

（1）長石。長石為鈉長石，自形晶柱狀，常組成集合體，呈斑狀嵌布，伴生礦物主要為綠泥石，有時兩者緊密連生組成斑晶，綠泥石中會含細晶鐵質(zhì)包體（圖10）。

（2）碳酸鹽。碳酸鹽主要為方解石，以細粒浸染狀散布于黏土雜質(zhì)中，或與黑云母伴生呈脈狀或次生脈狀穿插于礦石中（圖11）。

（3）石英。石英呈細粒碎屑，主要與水云母、細晶長石、碳酸鹽、泥晶等構(gòu)成黏土雜基或形成粉砂巖，部分組成條帶與磁鐵礦條帶緊密嵌布（圖12）。

（4）黏土。黏土為水云母、細小石英、綠泥石、碳酸鹽、長石、鐵質(zhì)、泥晶等的混合物，在礦石中多組成集合體（圖13）或以膠結(jié)物的形式呈基質(zhì)嵌布；集合體有時組成條帶，與條帶狀磁鐵礦互層嵌布（圖12）。

（5）綠泥石。綠泥石呈鱗片狀或葉片狀產(chǎn)出，較少呈放射狀；鱗片狀晶通常組成集合體嵌布（圖5），其中常包含細晶鐵質(zhì)包裹體，片狀晶則呈斑晶產(chǎn)出，但基質(zhì)仍由細小鱗片狀綠泥石和細晶黏土、鐵質(zhì)組成（圖10），與長石關(guān)系緊密，在黏土雜基中常混有這種細小鱗片狀綠泥石。

5 主要礦物的嵌布粒度

礦石主要鐵礦物及脈石礦物的嵌布粒度測定結(jié)果見表4、表5。測定時石英、長石歸為一類，碳酸鹽和黏土歸為一類。黏土系由水云母、細晶綠泥石、泥晶、硅質(zhì)、鐵質(zhì)等混合物組成，屬于黏土雜基，因此統(tǒng)計時黏土均按集合體測定。

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由表4、表5 可知，主要有用礦物磁鐵礦、赤鐵礦結(jié)晶粒度-10 μm 的分布率均超50%，因此屬于極微細粒嵌布；主要脈石礦物石英、長石、碳酸鹽、黏土的粒度明顯粗于鐵礦物，其-10 μm分布率均不到5%。

6 結(jié)論

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（1）四川某難選礦石由泥巖、粉砂巖和鐵礦石組成，主要有用鐵礦物為磁鐵礦和少量赤（褐）鐵礦，含量分別為28.58%、8.72% 和4.09%，主要脈石礦物為碳酸鹽、長石、石英以及黏土，含量分別為18.05%、16.05%、13.29% 和5.82%。礦石含較多碳酸鹽、黏土和泥晶，因此易碎易磨。

（2）礦石和巖石主要具層紋狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造，主要結(jié)構(gòu)有粒狀結(jié)構(gòu)、條帶結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)、脈狀結(jié)構(gòu)和浸染狀結(jié)構(gòu)。

（3）礦石中黏土和綠泥石中均包含較多微細粒鐵礦物，因共生關(guān)系緊密，這部分鐵很可能損失于尾礦中，從而影響鐵回收率。

（4）礦石中有用鐵礦物磁鐵礦和赤（褐）鐵礦屬微細粒嵌布，兩者在-10μm 分布率均超過50%，分別為56.65% 和53.81%?？梢?，要想大部分鐵礦物單體解離至少要磨至-10μm，但對于如此微細的礦物粒度，常規(guī)的物理選礦方法已無法有效回收。