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2013 年 6 月 June 2013 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol. 32,No. 3 469 ~473 收稿日期 2012 -07 -20; 接受日期 2012 -11 -05 作者简介 班俊生, 高级工程师, 主要从事岩矿分析工作。E- mail banjunsheng163. com。 文章编号 02545357 2013 03046905 磁铁矿中磁性物成分的测定及可选性评价 班俊生1,任金鑫1,刘桂珍1,臧苗苗1,杨莹雪1,王烨2 1. 河南省有色金属地质矿产局第二地质大队中心实验室,河南 平顶山467021; 2. 国土资源部郑州矿产资源监督检测中心,河南 郑州450012 摘要 对磁铁矿样品分别用磁选管和手工内磁选法进行磁选, 并对原矿样品和样品的磁性物中 TFe、 P、 S、 V2O5、 TiO2、 SiO2、 Al2O3、 CaO、 MgO、 Sn、 Cu、 Pb、 Zn 的含量进行测定。分析结果表明, 采用手工内磁选和磁选 管对磁铁矿进行磁选所得的结果一致, 为了简便操作, 本文均采用手工内磁选法选出磁性物。A 矿区磁性铁 mFe 含量 22. 42 比 B 矿区 mFe 含量 22. 59 低, 但 A 矿区样品的磁性物中 TFe 含量 磁铁精矿品 位 大于 66, 比 B 矿区样品的磁性物中 TFe 含量 小于 57 高, A 矿区的磁铁矿选矿效果明显好于 B 矿 区, 说明对磁性物中 TFe 含量的测定能够更好地反映矿石的可选性。原矿样品中 P、 S 的含量分别为 0. 328、 0. 271, 而样品的磁性物中 P、 S 的含量为 0. 021、 <0. 005, 均达到铁矿石冶炼标准; 原矿样品 中 V2O5、 TiO2的含量分别为 0. 156、 1. 37, 而样品的磁性物中 V 2O5、 TiO2含量分别为 0. 823、 13. 62, 达到了铁矿石冶炼标准。原矿样品的 CaO MgO / SiO2 Al2O3 值为 0. 876, 为自熔性矿石, 而其磁性物 的 CaO MgO / SiO2 Al2O3 值为 0. 453, 为酸性矿石。由此说明, 单纯测定原矿样品中的各成分尚不能 对磁铁矿的可选性进行科学性评价, 只有进一步测定磁铁矿的磁性物中各成分的含量, 才能够对磁铁矿进行 可靠的评价。本文通过对磁铁矿中磁性物成分的测定, 为磁铁矿的选冶性能提供了新的评价方法。 关键词 磁铁矿; 手工内磁选; 磁性物; 铁; 成分分析; 可选性评价 中图分类号 P578. 46; O614. 811文献标识码 A 近年来, 随着国内钢铁业的快速发展, 对铁矿石 的需求越来越大, 铁矿石的价格一路走高, 这对我国 的铁矿资源产生了重大影响 一方面, 矿山的开采品 位降低, 一些原来不具经济意义的已查明的铁矿资 源变得可以开采利用; 另一方面, 一些过去不认为是 铁矿的含磁铁矿岩石通过磁选成了可以开发利用的 磁铁矿资源, 例如国内一些超贫极贫的磁铁矿资源 均可通过磁选等手段进行综合利用 [1 -3 ]。因此, 如 何评价一个磁铁矿矿山的可选性及选矿后磁铁精矿 的质量显得尤其重要。现有的 DZ/T 02002002 铁、 锰、 铬矿地质勘查规范 [4 ]和超贫磁铁矿勘查 技术规程 暂行 [5 ]中规定磁铁矿基本分析项目为 全铁和磁性铁, 组合分析项目为伴生有益组分钒、 钛, 有害组分磷、 硫、 锡、 铜、 铅、 锌, 对磁铁矿样品组 合后进行分析。一些磁铁矿的磁性铁 mFe 含量很 高, 经选矿后其 mFe 含量却很难达到冶炼要求的品 位; 还有一些磁铁矿虽然伴生的有益组分的含量不 是很高, 但经过磁选后, 有益组分能够达到要求; 另 有一些磁铁矿虽然有害组分的含量较高, 但经过磁 选后, 有害组分也能够达到要求, 因此在地质找矿的 实际工作中现有的这些规定已无法真实地反映一个 磁铁矿矿山的可选性及选矿后磁铁精矿的质量, 有 必要对磁性铁矿石的评价方法进行研究。 目前我国关于使用磁选管 戴维斯管 在实验 室对磁铁矿中的磁性物进行磁选的国家标准还不完 善, 虽然 GB/T 187112002选煤用磁铁矿粉试验 方法 中的磁性物含量测定 [6 -7 ]的方法可供参考, 但 此操作方法比较繁琐, 很难应用于大批量地质样品 的分析实验。曾有人使用物相分析技术查明有害组 分在铁矿石中的赋存状态 [8 ], 对矿石的可选性进行 了评价, 还有采用磁选 - 浮选的方法, 寻求更有效的 降硫、 降磷方法, 用来评价磁铁矿的可选性 [9 -10 ] , 但 通过分析磁性物及其组分来对磁铁矿矿床进行评价 的方法鲜有报道。本文对一些矿区的多个磁铁矿样 964 ChaoXing 品分别用磁选管和手工内磁选法 [11 ]进行了磁选, 对磁性物含量及其 TFe 含量、 有害组分、 有益组分和 酸碱性按照 GB/T 6730铁矿石化学分析方法 [12 ] 分别进行测定, 并对磁铁矿的可选性以及是否能够 满足冶炼的要求进行了评价。 1实验部分 1. 1仪器与主要试剂 XCGS - Φ50 型磁选管 上海索域试验设备有限 公司 ; 永久磁铁 外形呈圆柱状, 长 10 ~ 12 cm, 直 径 2 cm, 外面罩以封闭的玻璃管, 隔玻璃管底部检 测的磁场强度为 70 kA/m。 TAS -990 原子吸收分光光度计 北京普析通用 仪器有限责任公司 ; T6 - 新世纪紫外可见光分光 光度计 北 京 普 析 通 用 仪 器 有 限 责 任 公 司 ; CS - GD1 型碳硫光电滴定仪 洛阳市分析仪器厂 。 重铬酸钾标准溶液 0. 016667 mol/L , 二氧化 钛标准溶液 1. 00 mg/mL , 钙标准溶液 0. 35 mg/mL , 镁标准溶液 0. 30 mg/mL , 碘酸钾标准溶 液 0. 001042 mol/L , 磷标准溶液 5. 0 μg/mL , 铜 标准 溶 液 0. 10 mg/mL ,铅 标 准 溶 液 0. 10 mg/mL , 锌标准溶液 0. 10 mg/mL 。 1. 2实验方法 1. 2. 1磁性物含量的测定 1 磁选管法测定磁性物的含量 称取 20 g 精确至 0. 01 g 的 0. 074 mm 200 目 磁铁矿粉置于 1000 mL 烧杯中, 加入适量酒精 和 500 mL 蒸馏水, 搅拌, 使其湿润和分散。将蒸馏 水加入磁选玻璃管中, 通电调整磁场强度为 70 kA/m。将试样倒入磁通管中, 并要注意保持水位高 度, 倒完后将烧杯和漏斗中物料全部冲入玻璃管内, 然后打开磁通管电源, 洗涤磁铁矿粉。待磁通管内 磁铁矿粉全部清洗干净, 玻璃管内清晰不浑浊时, 夹 住尾矿管, 同时停水、 停电并接取磁性物。进行过 滤, 沉淀置于 105 ~ 110℃ 干燥箱内烘干, 干燥后冷 却至室温, 称量, 计算。称量后的磁性物样品留作其 他分析项目使用。 2 手工内磁选法测定磁性物的含量 称取 10 g 精确至 0. 01 g 的 0. 074 mm 200 目 磁铁矿粉置于 250 mL 烧杯中, 加 30 mL 水将样 品湿润并摇散, 用带有玻璃套的永久磁铁接近水面 磁选, 将永久磁铁吸住的磁性部分用水冲洗接入另 一250 mL 烧杯中, 经过多次磁选直至没有磁性物为 止, 将得到的磁性部分再反复进行磁选, 以除掉夹带 的非磁性物矿物, 将选出的磁性物置于 105 ~110℃ 干燥箱内烘干, 干燥后冷却至室温, 称量, 计算。称 量后的磁性物样品留作其他分析项目使用。 1. 2. 2地质样品及其磁性物中 TFe 含量与其他 元素的测定 称取地质样品和经磁选后的磁性物样品, 按照 GB/T 6730铁矿石化学分析方法 进行测定。 2结果与讨论 2. 1磁性物含量及其全铁 TFe 含量的测定 使用磁选管在实验室对磁铁矿进行磁选操作方 法比较繁琐, 很难应用于大批量地质样品的分析实 验中, 而手工内磁选法由于操作简便, 已被广泛应用 于铁矿石中 mFe 的测定。为了验证手工内磁选法 测定磁性物含量的可靠性, 分取 A、 B 两个矿区的多 个磁铁矿样品, 按照实验方法采用磁选管法和手工 内磁选法对磁性物含量及其全铁 TFe 含量进行测 定。从表 1 的比对结果中可以看出, 磁选管法与手 工内磁选法测定的磁性物含量及磁性物中 TFe 含量 的结果是一致的, 按照 DZ/T 0130. 42006地质矿 产实验室测试质量管理规范 对两种方法测定的 TFe 进行了检查, 全部合格。为了简便操作, 在以后 的实验中均采用手工内磁选法选出磁性物。 表 1磁铁矿样品 TFe 及磁性物含量分析结果比对 Table 1Comparison of analytical results of TFe in samples 样品编号 磁选管法 wB/ 磁性物 含量 磁性物 中 TFe 样品 mFe 手工内磁选法 wB/ 磁性物 含量 磁性物 中 TFe 样品 mFe A 矿区 ZK1905 -123.5066.0715.5323.6266.2715.65 A 矿区 ZK1905 -227.4367.1618.4227.3867.4618.47 A 矿区 ZK1905 -325.0768.5217.1825.2468.8717.38 A 矿区 ZK1905 -428.8966.8819.3228.9267.5319.53 A 矿区 ZK1905 -539.8466.9026.6539.6166.6326.39 A 矿区 ZK1905 -645.5467.2830.6445.8967.7231.08 A 矿区 ZK1905 -743.0567.8329.2043.3167.3629.17 B 矿区 ZK705 -135.6356.3420.0735.7856.2720.13 B 矿区 ZK705 -236.3552.3419.0336.5752.2819.12 B 矿区 ZK705 -344.5151.4522.9044.6851.2922.92 B 矿区 ZK705 -447.5652.6525.0447.7252.4725.04 B 矿区 ZK705 -546.3256.8726.3446.4856.6726.34 B 矿区 ZK705 -647.9746.1322.1348.2346.0022.19 注 样品中 mFe 含量为根据磁性物含量及磁性物中 TFe 含量计算得出的 结果。 从两个矿区的结果可以看出, 虽然 B 矿区 mFe 含量的平均值 22. 59 比 A 矿区 mFe 的平均值 22. 42 高, 但 A 矿区矿石磁选后磁性物中 TFe 074 第 3 期 岩矿测试 http ∥www. ykcs. ac. cn 2013 年 ChaoXing 含量 磁铁精矿品位 较高, 均在 66 以上, 而 B 矿 区矿石磁选后磁铁精矿品位较低, 均在 57 以下, 这说明 A 矿区的磁铁矿选矿效果明显好于 B 矿区。 2. 2磁铁矿及其磁性物中 P 和 S 的测定 在铁矿石的冶炼中, P、 S 的含量是评价磁铁矿 质量的重要指标。取两个矿区的磁铁矿样品及相应 的采用手工内磁选法选出的磁性物样品, 按照GB/T 6730铁矿石化学分析方法 对其 P、 S 含量进行测 定。从表 2 可以看出, 虽然 1样品中 P、 S 的含量分 别为 0. 328、 0. 271, 经过磁选后样品的磁性物 中 P、 S 的含量降为 0. 021、<0. 005, 均能够达 到 DZ/T 02002002铁、 锰、 铬矿地质勘查规范 炼 钢用铁矿石 S < 0. 15、 P <0. 15 的要求; 2样品 中 P、 S 的含量分别为0. 428、 0. 256, 但经过磁选 后样品的磁性物中 P、 S 的含量分别为 0. 183、 0. 415, 没能达到规范要求。由此可见, 只有进一步 测定磁铁矿的磁性物中 P、 S 的含量, 才能够对磁铁 矿中的 P、 S 进行准确的评价。 表 2磁铁矿中 P 和 S 分析结果 Table 2Comparison of analytical results of P and S in samples 样品编号 w P / 原矿样品 样品的磁性物 w S / 原矿样品 样品的磁性物 磁铁矿 10. 3280.021 0. 271<0.005 磁铁矿 20. 4280.183 0. 2560. 415 2. 3磁铁矿及其磁性物中 V2O5和 TiO2测定 磁铁矿中 V2O5、 TiO2是可综合利用的金属, 为 明确是否进行磁选提供依据, 在地质找矿中均要对 V、 Ti 进行测定。被本文取两个矿区的磁铁矿样品 及相应的采用手工内磁选法选出的磁性物样品, 按 照 GB/T 6730铁矿石化学分析方法 对其 V2O5、 TiO2含量进行测定。从表 3 可以看出, 3样品中 V2O5、 TiO2的含量分别为 0. 156、 1. 37, 其磁性 物中 V2O5、 TiO2含量分别为 0. 823、 13. 62, 达到 了 GB/T 252832010矿产资源综合勘查评价规 范 铁矿石伴生组分评价指标 V2O5> 0. 15、 TiO2 >3 的要求。而 4样品中 V2O5、 TiO2的含量分别 为 0. 137、 1. 26, 其磁性物中 V2O5、 TiO2含量分 别为0. 009、 0. 007, 证实 4样品为一般磁铁矿。 由此可见, 只有进一步测定磁铁矿的磁性物中 V2O5、 TiO2的含量, 才能够准确地判断磁铁矿是不是 钒钛磁铁矿。 表 3磁铁矿中 V2O5、 TiO2分析结果比对 Table 3Comparison of analytical results of V2O5and TiO2in samples 样品编号 w V2O5 / 原矿样品 样品的磁性物 w TiO2 / 原矿样品 样品的磁性物 磁铁矿 30.1560.823 1.3713.62 磁铁矿 40.1370.009 1.260.007 2. 4磁铁矿及其磁性物中 SiO2、 Al2O3、 CaO、 MgO 的测定 在高炉冶炼中, 为促使脉石形成易于熔融的矿 渣, 需要碱性矿石和酸性矿石搭配使用。为查明矿 石的酸碱性, 要对 SiO2、 Al2O3、 CaO、 MgO 进行测量。 取两个矿区的磁铁矿样品及相应的采用手工内磁选 法选出的磁性物样品, 按照 GB/T 6730铁矿石化学 分析方法 对其 SiO2、 Al2O3、 CaO、 MgO 含量进行测 定。表 4 数据表明, 磁铁矿样品的 CaO MgO / SiO2 Al2O3 值为 0. 876, 为自熔性矿石, 但经磁 选后其磁性物的 CaO MgO / SiO2 Al2O3 值为 0. 453, 为酸性矿石, 冶炼时需配入适量的碱性熔剂 或碱性矿石。 在实际冶炼生产中, 冶炼原料通常为磁选后的 磁铁精矿, 因此, 仅确定磁铁矿原矿石的酸碱性对于 指导冶炼生产是远远不够的, 还需要对冶炼原料即 磁铁精矿的酸碱性进行测定。 表 4磁铁矿中 SiO2、 Al2O3 、 CaO、 MgO 分析结果比对 Table 4Comparison of analytical results of SiO2,Al2O3,CaO and MgO in samples 元素 wB/ 原矿样品样品的磁性物 SiO215.874.08 Al2O31.561.01 CaO5.041.02 MgO10.231.65 2. 5磁铁矿及其磁性物中 Sn、 Cu、 Pb、 Zn 测定 炼铁用铁矿石中的 Sn、 Cu、 Pb、 Zn 为有害元素, DZ/T 02002002铁、 锰、 铬矿地质勘查规范 对其 含量要求为 Sn ≤0. 08、 Cu ≤0. 2、 Pb ≤0. 1、 Zn ≤0. 1。取两个矿区的磁铁矿样品及相应的采 用手工内磁选法选出的磁性物样品, 按照 GB/T 6730铁矿石化学分析方法 对其 Sn、 Cu、 Pb、 Zn 含 量进行测定。从表 5 可以看出, 磁铁矿样品中的 Sn、 Pb、 Zn 含量均超过炼铁用铁矿石对这些元素允 许含量的要求, 但该样品的磁性物中的 Sn、 Cu、 Pb、 Zn 含量均能满足要求。 174 第 3 期班俊生, 等 磁铁矿中磁性物成分的测定及可选性评价第 32 卷 ChaoXing 表 5磁铁矿中 Sn、 Cu、 Pb、 Zn 分析结果比对 Table 5Comparison of analytical results of Sn,Cu,Pb and Zn in samples 元素 wB/ 原矿样品样品的磁性物 Sn0. 1320. 062 Cu0.1930.083 Pb0.1370.078 Zn0.4030.071 3结语 本文应用手工内磁选法对磁铁矿进行磁选, 并 对磁铁矿及其磁性物含量进行测定, 方法简便可靠, 可应用于大批量地质样品分析过程中。通过对磁铁 矿及其磁性物中的有害元素 P、 S、 Sn、 Cu、 Pb、 Zn, 可 综合利用的金属元素V2O5、 TiO2, 以及 SiO2、 Al2O3、 CaO、 MgO 进行了测定, 原矿样品的一些指标虽没有 达到冶炼标准, 但经过磁选后完全能够满足要求。 本文对铁矿石及其磁性物成分的测定, 为磁铁矿的 可选性以及是否能够满足冶炼的要求提供了新的评 价方法。到目前为止, 本实验室采用此方法已分析 上千件样品, 为地质勘查报告提供了大量有价值的 数据, 深受客户好评, 值得应用推广。 4参考文献 [ 1]李厚民, 王瑞江, 肖克炎, 张晓华, 刘亚玲, 孙莉. 中国 超贫磁铁矿 资 源 的 特 征、 利 用 现 状 及 勘 查 开 发 建议 以河北和辽宁的超贫磁铁矿资源为例[J] . 地质通报, 2009, 28 1 85 -90. 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Zhengzhou Supervision and Inspection Center of Mineral Resources,Ministry of Land and Resources, Zhengzhou450012,China Abstract Magnetite samples were magnetically separated with a magnetic tube and artificial magnetic separation. The contents of TFe,P,S,V2O5,TiO2,SiO2,Al2O3,CaO,MgO,Sn,Cu,Pb and Zn in the magnetite samples were determined. The results of the two separation s were consistent. Consequently,artificial magnetic separation in subsequent experiments was chosen in order to simplify the process. The average content of mFe in mining area A 22. 42 was lower than that in mining area B 22. 59 , but the content of TFe in the magnetic material of mining area A magnetite samples > 66 was higher than that in mining area B < 57 . The results indicate that the effect of mineral processing of mining area A is much better than that of mining area B since the content of TFe in magnetic material can better reflect processability. The contents of P and S were 0. 328 and 0. 271 in the magnetite ore samples,0. 021 and< 0. 005 in the magnetic material,which met the 274 第 3 期 岩矿测试 http ∥www. ykcs. ac. cn 2013 年 ChaoXing requirements of the iron ore smelting standards as P < 0. 15 and S < 0. 15 in the magnetite. The contents of V2O5and TiO2were 0. 156 and 1. 37 in the magnetite ore samples,0. 823 and 13. 62 in the magnetic material,which meet the requirements of the iron ore smelting standards as V2O5>0. 15 and TiO2>3 in the magnetite. The magnetite with a CaO MgO / SiO2 Al2O3 ratio of 0. 876 is the self- fluxing ore,but the magnetic material of this magnetite with a CaO MgO / SiO2 Al2O3 ratio of 0. 453 is acid ore. This indicates that the uation of the magnetite does not depend on the contents of each component in the ore sample,but rather depends on the contents of each component in the magnetic material of the magnetite.Through the determination of magnetic materials in magnetite ore,a new uation for magnetic separation and smelting has been determined. Key words magnetite; artificial magnetic separation; magnetic material; iron; component analysis; processability ution 第十届全国 X 射线光谱学术报告会通知 为促进我国 X 射线光谱分析学术交流, 展示 国内在该领域研究和应用的最新进展, 推动现代分 析测试技术的发展。定于 2013 年 7 月 31 日至 8 月 5 日在四川成都举办第十届全国 X 射线光谱 学术报告会。会议由中国地质学会、 中国硅酸盐学 会和中国光谱学会主办, 中国科学院上海应用物理 研究所承办, 岩矿测试技术专业委员会及中国科学 院上海硅酸盐研究所协办。 大会将邀请国内外著名学者作大会特邀报告, 热忱欢迎广大从事 X 射线光谱分析及相关领域工 作的人员踊跃投稿和积极参加会议, 并欢迎国内外 厂商到会做报告、 展示产品等。会议有关事项通知 如下。 一、 征文内容 1 X 射线光谱分析新理论、 新方法、 新技术 及其应用等 2 相关仪器、 软件的开发及应用等 会议除出版会议论文集外 , 岩矿测试 将择 优发表相关论文。 二、 会议时间和地点 1 时间 2013 年7 月31 日报到, 8 月1 日 ~ 2 日会议, 8 月 3 日 ~5 日会后地质考察 自愿 。 2 地点 四川成都市 三、 会议论文及摘要 凡欲在论文摘要文集上发表论文摘要者, 请于 2013 年 7 月 1 日前用电子邮件方式给联系人邮箱 寄一份摘要, 中英文不限, 篇幅为 A4 纸 1 ~ 2 页, 保存为 Word 文档格式。 联系人 郑怡 邮箱 zhengyi sinap. ac. cn 或 张丽丽 邮箱 zhanglili sinap. ac. cn 地 址 上海市浦东新区张衡路 239 号, 中国 科学院上 海 应 用 物 理 研 究 所 上 海 光 源 邮 编 201204 四、 会务组秘书 李丽娜 13918120513程苏畅 1366167637 郑怡 15921366939张丽丽 13636633940 五、 注意事项 1. 附件 1 为通知回执, 请务必于 2013 年 6 月 1 日前电子邮件寄至会务联系人。 2. 其他未尽事宜将于第二轮通知告知。 中国地质学会 中国硅酸盐学会 中国光谱学会 岩矿测试技术专业委员会 代章 2013 年 5 月 2 日 374 第 3 期班俊生, 等 磁铁矿中磁性物成分的测定及可选性评价第 32 卷 ChaoXing
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