河北某岩浆岩型铁矿石工艺矿物学研究_林瑶.pdf

收稿日期2019-09-10 作者简介林瑶 （1988） ， 男， 工程师， 硕士。 总第 521 期 2019 年第 11 期 金属矿山 METAL MINE 河北某岩浆岩型铁矿石工艺矿物学研究 林瑶李芬香路峰王素 1 （河北省地质实验测试中心， 河北 保定 071000） 摘要为给河北某岩浆岩型铁矿石的后续开发利用确定合理的选矿工艺流程提供依据， 采用化学分析、 光 学显微镜观察、 XRD分析、 电子探针分析及MLA （矿物解离分析仪） 分析等手段研究了矿石的化学成分、 矿物组成、 结构构造、 嵌布特征、 矿物粒度组成及矿物解离特性、 有用元素赋存状态等工艺矿物学特征。结果表明， 该矿石属 岩浆岩型超贫钒钛磁铁矿石， 其有用元素主要为铁和钛， 含量分别为21.65和5.22， 其次为磷和钒， 其中磁铁矿 系可回收利用的主要铁矿物， 与其他矿物接触关系较简单， 大多易于解离和回收， 极少数呈细小晶体包嵌在暗色矿 物中或分布在脉石矿物粒间， 解离和回收均较难； 钛铁矿系可回收利用钛的主要矿物， 以单颗粒或集合体形式分布 的易于解离和回收， 而以片晶形式分布在磁铁矿中的则难以解离将进入铁精矿中； 磷灰石系可回收利用的磷矿物， 充分解离后可回收； 钒多以分散状态分布于磁铁矿中， 较难解离， 可随磁铁矿一起回收利用。 关键词岩浆岩型铁矿石矿物组成嵌布特征工艺矿物学 中图分类号TD923.7文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -11-115-05 DOI10.19614/ki.jsks.201911020 Research on Process Mineralogy of a Magmatic Rocks Type Iron Deposits in Hebei Province Lin YaoLi FenxiangLu FengWang Su2 （Hebei Research Center for Geoanalysis， Baoding 071000， China） AbstractIn order to provide evidence for the subsequent development and utilization of a magmatic rocks type iron de- posits in Hebei province and determine the reasonable mineral processing technology，the process mineralogical characteris- tics of the ore，such as chemical composition，minerals composition，structure construction，dissemination characteristics， mineral particle size composition，mineral liberation characteristics and occurrence state of useful elements were studied by means of chemical analysis，optical microscope observation，XRD analysis，electron microprobe analysis and MLA Mineral Liberation Analyser analysis. The results indicated that the ore is extremely poor vanadium-titanium magnetite of magmatic rocks type， and useful elements are iron and titanium with the content of 21.65 and 5.22， respectively， followed by phos- phorus and vanadium. The major recoverable mineral of magnetite series associated simply with other minerals thus is easy to be liberated and recycled. Only few appear tiny crystals and are encapsulated in the dark minerals or distribute between the gangue mineral，which are difficult to liberated and recycled. The main minerals containing recoverable titanium in ilmenite series are in the of single particle or aggregate，which is easy to be liberated and recovered. However，minerals in the of lamellar behaves oppositely and may enter into the iron concentrate. Recoverable phosphorus mineral in apatite series can be recovered after full dissociation. Vanadium is mainly distributed in magnetite in dispersed state，which is difficult to be liberate and can be recovered and utilized together with magnetite. KeywordsMagmatic rock type iron deposits， Minerals composition， Dissemination characteristics， Process mineralogy Series No. 521 November2019 河北省铁矿石资源可划分为5种成因类型 沉积 变质型铁矿、 接触交代型铁矿、 岩浆岩型铁矿、 沉积 型铁矿和火山热液型铁矿， 其中以前4种为主要成因 类型。此外， 河北省还是全国最大的超贫磁铁矿产 区 ［1-5］。本文将介绍通过化学分析、 光学显微镜分析、 X射线衍射分析、 电子探针分析及MLA分析等方法 对河北某岩浆岩型超贫钒钛磁铁矿石进行系统的工 艺矿物学特征研究情况， 为后续确定合理的选矿工 艺流程提供依据。 115 ChaoXing 金属矿山2019年第11期总第521期 1矿石成分分析 1. 1矿石主要化学成分分析 矿石主要化学成分分析结果见表1。 表1显示， 矿石铁含量为21.65， 达到最低工业 品位要求， 属于超贫铁矿石类型， 有综合利用价值的 元素为 TiO2、 V2O5和 P2O5， 含量分别为 5.28、 0.22 和0.71。 1. 2矿石中铁和钛的物相分析 矿石中铁和钛的物相分析结果分别见表2、 表3。 表 2 显示， 矿石中磁性铁占总铁的 63.97， 赤 （褐） 铁占总铁的21.11， 其他形式的铁占比较低。 表3显示， 钛在磁铁矿和钛铁矿中的分布率分别 为 46.93 和 40.04， 金 红 石 中 的 钛 占 总 钛 的 12.26， 硅酸盐中的钛占比很低。 2矿石的矿物组成 矿石的XRD图谱见图1， 镜下矿物组成分析结果 见表4。 图1、 表4表明， 矿石中的金属矿物主要为磁铁矿 和钛铁矿， 黄铁矿和褐铁矿等微量， 锐钛矿、 闪锌矿、 斑铜矿等偶见； 非金属矿物主要为斜长石， 其次是绿 泥石、 碳酸盐矿物， 石英、 绿帘石、 绢云母、 滑石及磷 灰石等少量， 透辉石、 角闪石、 黝帘石、 石墨等微量。 主要金属矿物磁铁矿、 钛铁矿及磁铁矿出溶片 晶电子探针分析结果见表5和表6。 表5、 表6显示， 磁铁矿中TiO2和V2O5的平均含量 分别为1.18和0.69， 属含钒钛磁铁矿。 矿石成分分析结果表明， 该矿石属岩浆岩型超 贫钒钛磁铁矿石。 3矿石的结构和构造 矿石的结构类型主要包括自形半自形晶粒状 结构、 他形晶粒状结构、 交代结构、 包含结构、 海绵陨 铁结构、 碎裂结构、 格状溶离结构等。 116 ChaoXing 2019年第11期林瑶等 河北某岩浆岩型铁矿石工艺矿物学研究 矿石的构造类型主要包括浸染状构造、 块状构 造及斑杂状构造。 4矿石中主要矿物的嵌布特征 4. 1磁铁矿 磁铁矿呈自形他形晶粒状， 粒度在0.2～1 mm， 最大可达2 mm， 部分磁铁矿含钒， 形成含钒磁铁矿主 晶， 在部分含钒磁铁矿主晶中， 多见呈固溶体分离的 钛铁矿或钛铁晶石片晶， 片晶沿含钒磁铁矿 ｛100 ｝ 和 ｛111 ｝ 产出， 构成格状溶离结构 （图2 （a） ） ， 整体形成 含钒钛磁铁矿， 具强磁性， 且含钒钛磁铁矿比含钒磁 铁矿多。磁铁矿在矿石中分布比较均匀， 大多呈星 散浸染状或稀疏浸染状分布， 局部呈斑杂状与钛铁 矿紧密连生 （图2 （b） ） ， 与其他矿物间的接触关系大 多数较为平直简单 （图2 （c） ） ， 少量磁铁矿中见交代 现象， 如被绿泥石呈环边状包裹交代或被绿泥石交 代呈针柱状 （图2 （d） ， 图2 （e） ） ， 或磁铁矿中包含碳酸 盐矿物、 绿泥石等脉石矿物 （图2 （f） ） ， 还有极少数呈 细小晶体包嵌在暗色矿物颗粒中。 4. 2钛铁矿 钛铁矿颗粒中可见聚片双晶或格子状双晶 （图 3） 。其分布状态包括2种 一种呈单颗粒或集合体的 半自形板状晶体， 颗粒较粗， 粒度最大可达2 mm， 一 般为0.05～1.5 mm， 多与磁铁矿紧密共生 （图3） ； 另一 种呈片晶状或板状片晶， 片晶状的多在0.005 mm以 内， 板状片晶的多在 0.005 mm以上， 最大可达 0.2～ 0.3 mm， 沿磁铁矿 ｛100 ｝ 和 ｛111 ｝ 产出， 常构成格状溶 离结构 （图2 （a） ） 。 4. 3斜长石 斜长石呈半自形自形板条状， 粒度在 0.25～ 2.5 mm， 聚片双晶发育， 多伴有绿泥石化、 绿帘石化、 碳酸盐化和绢云母化， 交代完全的仅保留斜长石的 板条状晶形， 与其他矿物相互镶嵌 （图4） 。 4. 4绿泥石 绿泥石呈鳞片状集合体， 交代斜长石或矿石矿 物， 有的沿斜长石或矿石矿物边缘呈环边状交代 （图 2 （d） ， 图 5） ， 少量沿矿石矿物的解理或裂隙充填交 代， 整体分布在其他矿物间。 4.5 磷灰石 磷灰石呈不规则粒状、 长柱状， 分布不均匀， 多 分布于斜长石颗粒间 （图6） 。 117 ChaoXing 金属矿山2019年第11期总第521期 5主要矿物的粒度特征及单体解离度 将矿石研磨至-75 μm在65左右的粉末状进行 MLA分析， 其整体粒度分布及主要有价矿物的粒度 分布特征见表7， 主要矿物的单体解离度见表8。 表7显示 粒度小于9.6 μm的磁铁矿占磁铁矿总 量的2.99， 这部分磁铁矿比较难解离， 即使属强磁 选矿物， 但仍不易回收， 选矿过程中将损失到尾矿 中， 影响回收率； 钛铁矿属弱磁选矿物， 可浮性也不 是很好， 因此， 占钛铁矿总量 12.71的粒度小于 19 μm的钛铁矿因解离和可选性方面的原因回收也比较 困难； 粒度小于 19 μm 的磷灰石占磷灰石总量的 9.07， 这部分磷灰石无论从单体解离还是从浮选回 收方面均较困难， 选矿过程中将主要损失在尾矿中。 表8显示， 矿石中磁铁矿的单体解离度略低于钛 铁矿， 未完全解离的磁铁矿主要与钛铁矿和脉石连 生； 未完全解离的钛铁矿主要与磁铁矿和脉石连生， 其次与赤 （褐） 铁矿连生。 6重要元素的赋存状态 铁和钛是矿石中最主要的有用元素， 钒和磷是 伴生的有益元素， 是回收的对象； 硫是有害元素。矿 石中的铁、 钛、 磷、 硫多以独立矿物形式存在， 而钒主 要以分散状态存在。 （1） 铁元素。矿石的全铁含量为21.65， 主要以 磁铁矿形式存在， 占全铁的 63.97； 其次为赤 （褐） 铁， 多以钛铁矿形式存在， 少量为暗色矿物蚀变析出 的铁， 占全铁的21.11； 再则为硅酸铁， 如绿泥石、 黑 云母、 辉石和角闪石等， 占全铁的8.96； 其余以菱铁 矿和硫铁矿形式存在， 占全铁的5.96。 （2） 钛元素。矿石中钛的总含量为5.22， 磁铁 矿中的钛占总钛的46.93， 钛铁矿中的钛占总钛的 40.04， 其余的钛则赋存在金红石和硅酸盐中。 （3） 钒元素。钒主要以分散状态存在于磁铁矿 和钛铁矿中。 （4） 磷元素。磷主要以磷灰石的形式存在， 少量 以分散状态分布于钛铁矿和磁铁矿中。 （5） 硫元素。矿石中的硫含量为0.29， 主要以 黄铁矿和黄铜矿的形式存在， 极少以闪锌矿和斑铜 矿的状态存在， 这部分硫经充分解离后可防止其进 入铁、 钛精矿中； 矿石中还有少量硫以分散状态分布 于钛铁矿和磁铁矿中， 这部分硫难以解离回收。 7结论 （1） 矿石铁含量为21.65， 钛含量为5.22， P2O5 和 V2O5含量分别为 0.71 和 0.22。铁主要为磁性 铁， 占总铁的 63.97， 其余铁则分布在赤 （褐） 铁矿 物、 硅酸铁矿物、 菱铁矿和硫铁矿中； 钛主要分布在 磁铁矿和钛铁矿中， 分别占 46.93 和 40.04， 其余 在金红石和硅酸盐中； 磷主要以磷灰石独立矿物的 形式存在， 充分解离后可回收； 钒多以分散状态分布 于磁铁矿中， 较难解离， 可随磁铁矿一起回收利用。 （2） 矿石中的磁铁矿有2种 一种为含钒磁铁矿， 另一种为含钒钛磁铁矿。含钒磁铁矿中的钒以分散 状态分布于磁铁矿中； 含钒钛磁铁矿则是钛铁矿或 118 ChaoXing 钛铁晶石等以片晶形式沿含钒磁铁矿的解理呈格状 分布。2种磁铁矿中， 含钒钛磁铁矿的量要多于含钒 磁铁矿。磁铁矿与矿样中其他矿物的接触关系较简 单， 大多数易于解离和回收； 极少数呈细小晶体， 包 嵌在暗色矿物中或分布在脉石矿物粒间， 较难解离 和回收。 （3） 矿石中的钛铁矿部分以单颗粒和粒状集合 体分布， 部分以片晶形式分布在磁铁矿中， 还有极少 数呈细小晶体包嵌在暗色矿物中， 其中粒状钛铁矿 与片晶钛铁矿的含量和物质成分比较相近。单颗粒 和集合体形式的钛铁矿与矿样中其他矿物接触关系 较简单， 易于解离和回收； 片晶形式的钛铁矿粒度细 小， 与磁铁矿融为一体， 在磨矿过程中难以与磁铁矿 解离， 在磁选过程中进入铁精矿； 包嵌在暗色矿物中 的细小晶体， 因粒度细小， 难以解离和回收。 （4） 矿石中次生脉石矿物绿泥石、 云母、 滑石等 矿物由于粒度细、 硬度低， 在磨矿过程中易泥化， 对 浮选会有一定的影响， 同时由于这些矿物中含一定 量的铁， 在强磁选时也易进入钛精矿中； 矿石中的辉 石和闪石为含铁硅酸盐矿物， 具弱磁性， 并且部分颗 粒中可见细小磁铁矿、 钛铁矿析出， 这部分脉石矿物 也有可能伴随进入钛精矿中。 参 考 文 献 秦振宇， 袁海波， 潘洪儒， 等.河北省铁矿类型及勘查开发现状 ［J］ .矿产与地质， 2015 （3） 277-282. 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