2016, Vol. 6引用本文 |
| 辽宁鞍山胡家庙贫赤铁矿石工艺矿物学特征 |  [PDF全文] |
2. 江西理工大学资源与环境工程学院 ，江西 赣州 341000;
3. 赣州市环境科学研究所，江西 赣州 341000;
4. 江西省矿冶环境污染控制重点实验室，江西 赣州 341000
2. School of Resources and Environmental Engineering,Jiangxi University Of Science and Technology,Ganzhou 341000,China;
3. Ganzhou Environmedntal Science Research lnstitrte,Ganzhou 341000, China;
4. Jiangxi Key Laboratory of Environmental Pollution Control of Mining and Metallurgy,Ganzhou 341000,China,4、Environmental Science Research Institute of Ganzhou City,Ganzhou 341000,China
我国累计己探明铁矿的储量达531亿t，保有地质储量501亿t(其中工业储量为245亿t)，贫矿占97 %，弱磁性铁矿石约130亿t[1].由于我国铁矿石的品位高低、嵌布粒度粗细选别的难易程度和赋存的自然条件不同，在开发中采取了先富后贫、先易后难及先磁后赤的方针，使我国的铁矿石与世界各国一样，日趋贫、细、杂化[2, 3].辽宁鞍山胡家庙铁矿属典型的贫赤铁矿，该赤铁矿矿床中赤铁矿的总储量达10亿t，随着我国经济的高速发展，钢铁企业对铁矿石的需求量越来越大，为了利用好现有的矿山资源，就要准确掌握该贫赤铁矿矿石性质及选别工艺参数，以便指导生产，为我国贫赤铁矿的开发利用提供可参考的技术保证[4].
详细研究贫赤铁矿石的工艺矿物学特征，对其后续的开采和加工具有举足轻重的作用[5, 6]，化学成分、矿物种类及含量、矿物学的嵌布特征等方面是工艺矿物学研究的主要内容[7-9].采用显微镜、X 射线衍射等分析手段对辽宁鞍山某贫赤铁矿的工艺矿物学特性进行了详细研究.所采用的矿样是在辽宁鞍山胡家庙贫赤铁矿矿区采集，出自12 个采样点，试验样品为原生矿石，具有足够的代表性.
1 矿石的化学成分根据光谱分析，对辽宁鞍山胡家庙贫赤铁矿石进行化学多元素分析，结果见表 1.
| 表1 矿石多元素分析 /% Table 1 Analysis of mineral elements /% |
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由表 1可见，矿石中的主要金属元素为Fe、 Ca 、Mg 、Al、 Mn、 Ig等，其中全铁的含量达到了25.88 %，铁是主要回收的有价元素，主要脉石为石英，SiO2的含量达到了51.50 %，有害物S、P的含量很低，对选矿的影响不大 [10, 11].
2 矿石类型及矿石中铁的矿物组成 2.1 矿石类型根据各部位野外观察及以往矿区地质资料，选取岩相标本样磨制光片和薄片各25片.用ORTHOLUX IIPOL-BK显微镜对各光片和薄片进行了镜下岩相鉴定，用QuantLab-CD图像分析仪测定了各矿样的矿物嵌布粒度.经工艺矿物学鉴定:该铁矿现开采矿石的自然矿石类型主要有以下3类[12-15]:
透闪磁铁石英岩:分布于主矿层的下盘及深部，厚度30~50 m不等，矿石主要矿物成分为石英、磁铁矿、透闪石，以及少量的镁铁闪石、绿泥石和阳起石.矿石呈深灰色，主要有细至中条带状构造；矿物晶形发育较好，矿石多为粗粒状变晶结构和片状变晶结构，少量矿石为交代结构、包裹体结构，铁矿物和石英嵌布粒度较粗.
假象赤铁石英:主要分布在地表或近地表浅部的矿层中部至上盘部位，矿石呈暗灰色，常见块状构造和细条带状构造.以假象状结构为主.其次还有交代结构、边框结构等.主要矿物有石英、假象赤铁矿、磁铁矿、赤铁矿及针铁矿.铁矿物和石英嵌布粒度粗，平均可到0.070 mm.
赤铁石英矿:其中的赤铁石英岩主要分布于主矿层的中至上盘，品位较低.矿石为钢灰色、浅灰色、红灰色，细条带状构造，个别可见中条带状构造，后期变质作用较发育，形成的结构较复杂.铁矿物氧化结构较多，石英重结晶明显.主要矿物为石英、赤铁矿、假象赤铁矿和极少量的磁铁矿.赤铁矿中偶见褐铁矿脉和石英脉.矿物组成、矿石结构、TFe含量及矿物嵌布粒度随着采区内均略有变化.
2.2 矿石中铁的矿物组成对矿石中的铁进行物相分析，分析结果见表 2.
| 表2 矿石铁物相分析结果 /% Table 2 Iron phase analysis of the ore /% |
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从表 2可见，该矿区矿石矿物成分较简单，铁矿物主要为:赤铁矿、假象赤铁矿、针铁矿、磁铁矿及少量褐铁矿、菱铁矿、铁白云石等.
3 矿石结构构造通常矿石的构造是指矿物的空间分布特征，矿石的结构是指矿物晶粒的外部形态及内部的显微结构.因此矿石结构构造的研究将对矿石的分选和工艺流程的确定有重要的影响[12].
3.1 矿石的构造矿石构造主要有块状构造、条带状构造、斑块状构造、碎裂构造、揉皱构造.
1) 块状构造:浅色矿物如石英、透闪石等和暗色矿物分布较均匀，矿石颜色较单一.
2) 条带状构造:浅色矿物与暗色矿物相对富集，且呈层带相互交替分布，在矿石剖面上则成条带状.
3) 斑块状构造:浅色矿物与暗色矿物相对富集，在空间上成斑块状分布.
4) 碎裂构造:变质岩由于后期动力变质作用的影响，矿石破碎，且较松散.
5) 揉皱构造:具条带状构造的矿石在后期动力变质作用影响下，在微观上呈褶曲状，使铁矿物与脉石矿物分布更没有规律.
6) 脉状构造:石英脉或含CO2、S、P等有害成份的碳酸盐脉侵入岩层的裂隙中，形成脉状侵入，增加矿石的有害组分含量.具此类构造的矿石含量极少.
3.2 矿石的结构该矿区矿石结构较简单，以粒状变晶结构、板状结构、碎裂结构、包裹体结构、交代残余结构为主.
1) 粒状变晶结构:铁矿物和脉石矿物呈较好的自形晶或半自形晶形状.
2) 板状变晶结构:赤铁矿呈板状或片状自形晶，与脉石接触界面平直，在磨矿过程中容易单体解离.
3) 重结晶结构:矿物在后期变质作用下出现重结晶，使矿物颗粒增大，嵌布粒度变粗，有利于有用成分的选别.
4) 浸染状结构或包裹体结构:细粒脉石矿物中有微细粒铁矿物包裹体.
5) 包裹体结构:在脉石中包裹有0.015 mm以下的铁矿物颗粒或铁矿物中包裹有0.015 mm以下的脉石颗粒.
6) 交代残余结构:由于后期变质作用，磁铁矿被氧化交代为赤铁矿；或者赤铁矿被后期风化为褐铁矿.
7) 网格状结构:磁铁矿沿边缘或裂隙被氧化成赤铁矿，赤铁矿呈网格状.
8) 赤磁毗邻结构:磁铁矿与赤铁矿紧密共生.
4 主要金属矿物嵌布特征及矿物嵌布粒度特征 4.1 主要金属矿物嵌布1) 赤铁矿嵌布特征，赤铁矿是矿石中的主要铁矿物，呈暗红色、红褐色.赤铁矿的单体解离度偏粗，粒度一般在0.075 mm左右，大部分呈赤铁矿呈板状或片状，与脉石接触界面平直，在磨矿过程中容易单体解离嵌布在矿石中，见图 1、图 2暗红色部分.赤铁矿常以集合体的形式产出，赤铁矿的集合体中常夹杂着石英等脉石矿物.
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| 图 1 铁矿的复杂界线及板片状的赤铁矿(单偏光10×10) Fig. 1 Complex boundary of iron ore and sheet hematite (single polarizing 10 x 10) |
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| 图 2 板片状的赤铁矿(单偏光10×10) Fig. 2 sheet hematite (single polarizing 10 x 10) |
2) 假象赤铁矿嵌布特征.假象赤铁矿是矿石中的主要铁矿物，偏光显微镜下呈白色.假象赤铁矿主要以条带状或浸染状的形式分布在矿石中，部分呈集合体分布在矿石中，微细粒级部分被细粒级的脉石包裹着，这部分矿石在磨矿过程中将产生大量的贫连生体，难以单体解离.见图 1、图 3、图 4.
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| 图 3 假象赤铁矿(单偏光10×20) Fig. 3 illusion of hematite (single polarizing 10 x 20) |
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| 图 4 包裹体结构的假象赤铁矿(单偏光10×10) Fig. 4 package structure of the illusion of hematite (single polarizing 10 x 10) |
3) 磁铁矿嵌布特征.磁铁矿是矿石中的次要矿物，在偏光显微镜下呈浅灰色，形成于成岩后期，呈自行粒状，矿物较易单体解离.由于后期的变质作用，磁铁矿被氧化交代为赤铁矿，与赤铁矿及石英、阳起石等脉石中共生紧密.见图 5、图 6.
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| 图 5 交代残余结构的磁铁矿(单偏光10×20) Fig. 5 Metasomatic relict structure of magnetite (single polarizing 10 x 20) |
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| 图 6 磁铁矿(单偏光10×10) Fig. 6 magnetite (single polarizing 10 x 10) |
4.2 矿物嵌布粒度特征
依据选矿试验要求及矿山采矿需要，用图像分析仪对以上三类矿石做了嵌布粒度分析，分析结果如表 3、表 4、表 5:
| 表3 贫赤铁矿透闪矿嵌布粒度测定结果 /% Table 3 Distribution particle size determination results of lean hematite tremolite ore /% |
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由表 3可见，辽宁鞍山胡家庙贫赤铁矿透闪矿铁矿物嵌布粒度为0.0754 mm，脉石矿物嵌布粒度为0.131 mm，铁矿物及脉石粒度均较粗.铁矿物和脉石矿物嵌布粒度基本呈正态分布，其分布峰值分别为0.075 mm左右和0.120 mm左右.≤0.010 mm铁矿物仅占12.39 %，脉石矿物占5.82 %.
| 表4 贫赤铁矿假象矿嵌布粒度测定结果 /% Table 4 distribution particle size determination results:lean hematite ore /% |
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由表 4可见，辽宁鞍山某贫赤铁矿假象矿铁矿物嵌布粒度为0.079 mm，脉石矿物嵌布粒度为0.140 mm，铁矿物及脉石粒度均较粗.铁矿物和脉石矿物嵌布粒度基本呈正态分布，其峰值分别在0.075 mm左右和0.130 mm左右.≤0.010 mm铁矿物仅占12.06 %，脉石矿物占5.58 %.
| 表5 贫赤铁矿嵌布粒度测定结果 /% Table 5 distribution particle size determination results of lean hematite /% |
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由表 5可见，辽宁鞍山某贫赤铁矿红矿铁矿物嵌布粒度为0.070 mm，脉石矿物嵌布粒度为0.111 mm，铁矿物及脉石粒度均较粗，铁矿物和脉石矿物嵌布粒度基本呈正态分布，其峰值在0.080 mm左右，脉石矿物嵌布粒度分布峰值在0.100 mm左右.≤0.010 mm铁矿物仅占10.03 %，脉石矿物占9.09 %.
由表 3、表 4、表 5的分析可知，该矿区的3类型矿石中的大部分有用矿物与脉石矿物嵌布粒度均较粗，细粒级矿物所占的百分含量均较低，这些特征使该矿石在磨矿过程中形成的贫连生体含量低，有用矿物与脉石矿物易单体解离，有利于有用矿物与脉石矿物的选别.
5 结论1) 矿石属典型的鞍山式铁矿，矿物组成及矿物共生关系较简单，矿石中主要回收的有用矿物为赤铁矿、假象赤铁矿、磁铁矿等，杂质元素硅、铝、和钙主要分布在石英、透闪石、绿泥石及白云石等脉石矿物中.
2) 矿石构造多为条带状构造，结构也较简单，矿物晶形发育较完整，具有包裹体结构及包含变晶结构等影响选别的矿石含量较少.
3) 铁矿物粒度均在0.075 mm左右，脉石矿物嵌布粒度均大于0.10 mm，这可能是由于后期重结晶作用较充分的结果； ≤0.010 mm的铁矿物含量低，均在12 %以下，这些特征使矿石在磨矿过程中形成的贫连生体含量较低.
综上所述，该区矿石与齐大山铁矿石工艺矿物学特性类似，且嵌布粒度更粗，所以该区的3种类型矿石均属极易选矿石.
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