興寧市霞嵐礦區(qū)風(fēng)化殼型釩鈦磁鐵礦礦物特征研究

摘要：興寧市霞嵐礦區(qū)風(fēng)化殼型釩鈦磁鐵礦是一座多金屬礦床，儲量規(guī)模較大。以該釩鈦磁鐵礦為例，對主要礦物和脈石礦物的特征進行研究，測定礦石中主要礦物的解離度，分析其有益組分及含礦率，可以為礦石開采與選冶加工提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)化殼型；釩鈦磁鐵礦；礦物特征；興寧市霞嵐礦區(qū)

中圖分類號：P618.53 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）08-00-05

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.024

Study on Mineral characteristics of weathered crust

vanadium-titanium magnetite in Xialan mining area， Xingning City

ZHONG Li

（The Eighth Geological Brigade of Guangdong Geological Bureau， Meizhou 514000， China）

Abstract： The weathered crust vanadium-titanium magnetite in Xialan mining area of Xingning city is a polymetallic deposit with a large reserve scale. Taking the vanadium-titanium magnetite as an example， the characteristics of the main minerals and gangue minerals are studied， and the dissociation degree of the main minerals in the ore is measured， and the beneficial components and ore content are analyzed， which can provide guidance for ore mining and beneficiation processing.

Keywords： weathered crust; vanadium-titanium magnetite; mineral characteristics; Xialan mining area， Xingning city

興寧市位于廣東省東北部，是由梅州市代管的縣級市，礦產(chǎn)資源豐富。興寧市霞嵐礦區(qū)風(fēng)化殼型釩鈦磁鐵礦屬于多金屬礦床，儲量規(guī)模較大。礦區(qū)大地構(gòu)造處于華南褶皺系南緣，地處武夷隆起與永梅坳陷帶的交接部位。區(qū)內(nèi)地層比較齊全，除缺失奧陶-志留系之外，自震旦系至白堊系，各時代地層均有出露。礦區(qū)構(gòu)造變形強烈，巖漿活動頻繁，各時代不同類型侵入巖均有產(chǎn)出。

1 主要礦物特征

1.1 鈦磁鐵礦

鈦磁鐵礦具有暗淡的金屬光澤，磁性強，硬度高，條痕呈黑色。鈦磁鐵礦（M）多為自形、半自形或它形粒狀，大多以單體的形式產(chǎn)出，少數(shù)與鈦鐵礦（I）或脈石（G）鑲嵌構(gòu)成連生體，偶呈包裹體零星嵌布在脈石中，如圖1、圖2所示。鈦磁鐵礦的粒度變化較大，細(xì)小者小于0.02 mm，個別集合體大于

2.5 mm，一般介于0.2～1.0 mm。自形粒狀鈦磁鐵礦與鈦鐵礦鑲嵌構(gòu)成連生體，其中存在黑色孔洞或裂隙，反光。鈦磁鐵礦與鈦鐵礦、脈石交生構(gòu)成連生體，其中存在褐鐵礦（L），反光。礦石中，鈦磁鐵礦普遍含有因固溶體分離作用形成的鈦鐵礦微片晶或尖晶石微粒，從而構(gòu)成以鈦磁鐵礦為主體的復(fù)合礦物相。這種固溶體析出物主要有兩種表現(xiàn)形式。

1.1.1 鈦鐵礦片晶

如圖3所示，鈦鐵礦片晶（I）常沿鈦磁鐵礦（M）的晶面呈網(wǎng)格狀或多字形分布，片晶邊緣平直，寬度一般為0.002～0.010 mm。在不同的鈦磁鐵礦顆粒中，鈦鐵礦片晶分布的密集程度相差較大。約50%的晶粒含有這種由固溶體分離作用形成的產(chǎn)物，片晶普遍較為細(xì)小，寬度很少超過0.02 mm，局部甚至與鈦磁鐵礦構(gòu)成次顯微結(jié)構(gòu)。圖3顯示，鈦鐵礦片晶沿發(fā)生假象赤鐵礦（H）化的鈦磁鐵礦晶面平行分布，左下部為粒狀鈦鐵礦，其中存在黑色孔洞或裂隙，反光。

1.1.2 尖晶石微粒

尖晶石微粒分為兩種，即粒狀尖晶石和針狀尖晶石。粒狀尖晶石常呈圓粒狀或不規(guī)則粒狀散布在部分鈦磁鐵礦中，粒度一般為0.001～0.005 mm。針狀尖晶石實際上是粒狀尖晶石聚合而成的串珠狀集合體，常沿鈦磁鐵礦晶面呈格狀、網(wǎng)格狀分布，形態(tài)上類似于鈦鐵礦一樣的片晶嵌布在鈦磁鐵礦中，其延續(xù)性不及鈦鐵礦片晶，但常與鈦鐵礦片晶見于同一鈦磁鐵礦晶粒內(nèi)部。掃描電鏡能譜微區(qū)成分分析結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)尖晶石屬鎂鋁尖晶石的范疇。

礦石中鈦磁鐵礦普遍發(fā)生假象赤鐵礦化，主要表現(xiàn)是赤鐵礦沿鈦磁鐵礦的晶面、裂隙或邊緣交代，構(gòu)成斑塊狀、網(wǎng)格狀、不規(guī)則狀和星散狀的連晶。隨著交代程度的加深，顆粒中鈦磁鐵礦所占的比例逐漸減少，部分甚至發(fā)展成為全交代赤鐵礦。顯然，在蝕變強度增加的同時，礦物的磁性相應(yīng)降低，鈦磁鐵礦的X射線能譜成分如圖4所示。

1.2 鈦鐵礦

作為最主要的含鈦礦物，鈦鐵礦分布廣泛，主要以粒狀或片狀微晶兩種形式產(chǎn)出。其中，粒狀鈦鐵礦的含量占礦石中鈦鐵礦總量的85%左右，它常呈自形、半自形板片狀或它形粒狀，頁片雙晶常見，解理發(fā)育，細(xì)小者粒度小于0.02 mm，粗者可至1.0 mm左右，一般粒度在0.05～0.60 mm。像鈦磁鐵礦一樣，礦石中大部分粒狀鈦鐵礦均呈單體產(chǎn)出，僅少數(shù)沿鈦磁鐵礦或脈石粒間、邊緣嵌布，構(gòu)成不同比例的連生體，個別顆粒內(nèi)部可包裹細(xì)粒硅酸鹽類礦物。片狀鈦鐵礦主要以固溶體析出物的形式出現(xiàn)在鈦磁鐵礦內(nèi)部，少數(shù)輝石、角閃石的晶面或解理面亦可見極為細(xì)小的鈦鐵礦片晶或微粒呈定向排列而形成所謂的閃爍構(gòu)造，這顯然也是由固溶體分離作用形成的產(chǎn)物，這種片晶或微粒的粒度在0.001～0.005 mm。

與鈦磁鐵礦相比，鈦鐵礦的質(zhì)地較純，內(nèi)部包含的雜質(zhì)礦物相對較少。主要次生變化是赤鐵礦化和榍石化。前者的特征是微細(xì)的赤鐵礦呈斑點狀、針線狀沿鈦鐵礦晶粒的表面、邊緣或雙晶縫交代（見圖5），說明原先以類質(zhì)同像形式賦存在鈦鐵礦晶格中的Fe2O3分子已發(fā)生溶離。榍石化的表現(xiàn)形式是呈不規(guī)則狀、細(xì)脈狀集合體沿鈦鐵礦邊緣及裂隙交代，以致構(gòu)成較為復(fù)雜的交生關(guān)系，如圖5所示。赤鐵礦（H）呈針線狀沿鈦鐵礦（I）解理交代，其中存在黑色孔洞，反光。

1.3 褐鐵礦

礦石中，褐鐵礦分布廣泛，內(nèi)部膠狀構(gòu)造發(fā)育（見圖6），其中不乏粒狀單體，部分與其他礦物鑲嵌，粒度不均勻，少數(shù)粗者大于1.0 mm，大多介于0.05～0.50 mm。圖6顯示，內(nèi)部膠狀構(gòu)造發(fā)育褐鐵礦（L）集合體，其中存在黑色孔洞，反光。根據(jù)鏡下觀察，褐鐵礦的成因較為復(fù)雜，主要以4種形式產(chǎn)出。一是呈不規(guī)則團塊狀、細(xì)脈狀和網(wǎng)脈狀沿鈦磁鐵礦與半假象-假象赤鐵礦邊緣、粒間及裂隙交代，這可能是半假象-假象赤鐵礦進一步氧化形成的產(chǎn)物；二是交代原礦石中黃鐵礦等金屬硫化物，少數(shù)褐鐵礦中仍可見微細(xì)的黃鐵礦殘余零星分布；三是由輝石、角閃石和黑云母等含鐵硅酸鹽類礦物蝕變形成，這種成因的褐鐵礦特征是反射率較低、內(nèi)反射色常為黃褐色；四是呈微細(xì)的粉塵狀或皮膜狀沿其他礦物的孔洞、裂隙充填或分布在其他礦物的表面，與高嶺石等黏土質(zhì)礦物的關(guān)系更為密切，這也是造成礦石呈紅褐色的主要原因。

2 脈石礦物特征

礦石中，脈石礦物種類很多，但主要是高嶺石，輝石、角閃石、長石和石英等均居于次要地位。其中，高嶺石常以鱗片狀集合體形式存在，普遍被粉塵狀、皮膜狀鐵質(zhì)污染而呈紅褐色，少數(shù)呈團塊狀，沿褐鐵礦的孔洞及裂隙充填。脈石礦物的X射線衍射圖譜如圖7所示，主要化學(xué)成分如表1所示。分析結(jié)果表明，礦石中，高嶺石含量高，結(jié)晶程度較差，主要表現(xiàn)在X射線衍射圖譜中礦物的衍射峰較為彌散[1]、背景值偏高。輝石、角閃石和長石等柱粒狀礦物主要見于殘留的塊礦，但大多受到不同程度的綠泥石化、絹云母化或褐鐵礦化。礦石富含高嶺石，選礦時只有采用脫泥工藝拋除部分高嶺石，才能進行分選。因為高嶺石與鐵、鈦礦物結(jié)合松疏，脫泥效果較好。數(shù)據(jù)顯示，脈石礦物的主要成分為Fe2O3、SiO2和Al2O3，總鐵（TFe）含量較高。

3 礦石中主要礦物的解離度

為定量描述連生體中有用礦物的含量，通常按照有用礦物在連生體顆粒中的體積比，將連生體分為不同類型。原礦石中，鈦磁鐵礦和鈦鐵礦的解離度測定結(jié)果如表2所示。數(shù)據(jù)顯示，未磨原礦中，鈦磁鐵礦的解離度高于鈦鐵礦。

4 有益組分

4.1 鐵

釩鈦磁鐵礦中，鐵是礦石的主要有益組分之一。礦石中，TFe平均含量為20.20%。礦體TFe含量垂直變化一般較為均勻，靠近地表含量略高，下部含量較低。礦石中，鐵的物相分析結(jié)果如表3所示。

4.2 鈦

釩鈦磁鐵礦中，鈦是礦石的主要有益組分之一。礦石中，TiO2平均含量為5.03%，TiO2含量隨鐵含量變化而變化，二者成呈相關(guān)。礦石中，鈦的物相分析結(jié)果如表4所示。

4.3 釩

釩鈦磁鐵礦中，釩是礦石的主要有益組分之一。礦石中，V2O5平均含量為0.190 0%，V2O5含量一般隨鐵含量增加而增加。未發(fā)現(xiàn)獨立的釩礦物，各種主要礦物的單礦物化學(xué)分析和掃描電鏡能譜微區(qū)成分分析結(jié)果均顯示鈦磁鐵礦是礦石中釩的主要載體礦物，V2O5含量高達0.188 0%，而鈦鐵礦和脈石礦物的V2O5含量都很低。掃描電鏡元素的面分布分析表明，釩在鈦磁鐵礦中的富集程度較高，而且均勻分布，可見釩以類質(zhì)同像形式存在于鈦磁鐵礦晶格。礦石中，V2O5的平衡計算結(jié)果如表5所示，賦存在鈦磁鐵礦中的V2O5分布率為73.16%。原礦的V2O5含量為0.190 0%，平衡系數(shù)為1.03。

4.4 小結(jié)

興寧市霞嵐礦區(qū)的釩鈦磁鐵礦屬于風(fēng)化殼型，該礦為全風(fēng)化型低磷低硫酸型貧釩鈦磁鐵礦。礦石中，可供選礦回收的主要組分是鐵和鈦，釩可作為綜合利用的對象。金屬礦物以鈦磁鐵礦和鈦鐵礦為主，次為半假象-假象赤鐵礦和褐鐵礦[2]。大部分鈦磁鐵礦內(nèi)部包含由固溶體分離作用形成的鈦鐵礦微片晶和尖晶石微粒，并含有一定數(shù)量以類質(zhì)同像形式存在的TiO2，選礦過程中，這些成分都將隨鈦磁鐵礦一起進入鐵精礦。鈦磁鐵礦的次生變化主要是假象赤鐵礦化，部分可被綠泥石交代。作為單礦物，鈦磁鐵礦的鐵含量為7.35%。

鈦鐵礦呈粒狀和片狀微晶兩種形式產(chǎn)出。其中，粒狀鈦鐵礦是選礦回收鈦的主要對象，與鈦磁鐵礦相比，鈦鐵礦內(nèi)部包含的雜質(zhì)礦物較少，部分鈦鐵礦可發(fā)生赤鐵礦化或榍石化。作為單礦物，鈦鐵礦的TiO2含量為2.29%。鈦磁鐵礦是礦石中釩的主要載體礦物，其中V2O5含量達0.188 0%，而鈦鐵礦和脈石礦物的V2O5含量都很低。研究表明，釩以類質(zhì)同像形式存在于鈦磁鐵礦晶格。礦石中，V2O5的平衡計算結(jié)果顯示，賦存在鈦磁鐵礦中的V2O5分布率為73.16%。礦石中，以高嶺石為代表的黏土質(zhì)礦物含量較高，鐵、鈦礦物大多呈單體粒狀產(chǎn)出，因此處理區(qū)內(nèi)礦石時宜采用脫泥-分選工藝。

5 礦石含礦率

采集52個重砂樣品，檢測7個礦體的鐵含量（以TFe計），測定鈦磁鐵礦和鈦鐵礦的含礦率，取平均值，通過求和計算總含礦率，結(jié)果如表6所示。經(jīng)檢測，全部重砂樣品的鐵含量不小于15%。數(shù)據(jù)顯示，3號礦體、4號礦體、5號礦體和6號礦體的總含礦率較高，1號礦體、2號礦體和7號礦體的總含礦率偏低。礦體鐵含量與總含礦率一般呈正相關(guān)。不同礦體中，鐵含量與總含礦率的關(guān)系各有特點，二者一般同步增長。3號礦體和4號礦體的鐵含量與總含礦率同步呈跳躍式增長，5號礦體的鐵含量與總含礦率呈負(fù)相關(guān)。

6 結(jié)論

興寧市霞嵐礦區(qū)風(fēng)化殼型釩鈦磁鐵礦是一座多金屬礦床，儲量規(guī)模較大。研究該釩鈦磁鐵礦的礦物特征，測定礦石中主要礦物的解離度，分析其有益組分及含礦率，有助于開展實驗室選冶試驗和工業(yè)選冶試驗，推進鐵、鈦與釩的綜合回收利用，為礦石開采及選冶加工奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻

1 趙 強，張鵬羽，楊 卓.赤泥強磁選鐵預(yù)富集工藝研究[J].工程建設(shè)，2023（6）：1-6.

2 胡 俊，錢枝花，許金越.陜西某低品位釩鈦磁鐵礦選礦試驗[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015（3）：50-52.