玻利维亚穆通铁矿石工艺矿物学研究_黄秋菊.pdf

玻利维亚穆通铁矿石工艺矿物学研究 黄秋菊 1， 2 （1. 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司， 安徽 马鞍山 243000； 2. 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司， 安徽 马鞍山 243000） 摘要玻利维亚穆通铁矿石主要有价元素为铁， 矿石铁品位为57.87， 99以上的铁以磁铁矿和赤褐铁矿的 形式存在。矿石中有害元素Si、 Al含量稍高， 主要分布在石英、 硅酸盐矿物和水铝氧石等脉石矿物中。矿石构造主 要有块状构造、 斑状构造、 浸染状构造， 矿石结构主要有斑状结构、 包含结构、 粒状结构、 残余骸晶结构、 假象结 构。赤铁矿常呈不规则粒状嵌布， 并以稀疏浸染状嵌布于脉石矿物中， 假象赤铁矿呈斑状嵌布， 斑晶中含较多脉石 包裹体， 局部未被完全交代的磁铁矿与假象赤铁矿共生； 磁铁矿多呈自形、 半自形晶粒状嵌布， 常被赤铁矿交代形成 残余-骸晶结构； 褐铁矿主要呈斑状嵌布， 与铁质黏土紧密共生。矿石铁矿物嵌布粒度粗细不均， 且部分铁矿物包裹 细粒石英、 绢云母， 即使细磨也很难使其单体解离， 这就导致与铁矿物连生的脉石矿物进入铁精矿而影响精矿品 位。磨矿细度为-0.074 mm占85时， 矿石中77以上磁铁矿、 赤铁矿、 褐铁矿均达到单体解离， 而再继续磨细时， 铁 矿物单体解离度随磨矿增加提高幅度不大， 应选择-0.074 mm占85的磨矿细度进行选别。 关键词铁矿石工艺矿物学嵌布特征单体解离度 中图分类号TD912文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -04-111-05 DOI10.19614/ki.jsks.201904022 Study on the Process Mineralogy of Bolivia Mutum Iron Ore Huang Qiuju1， 22 （1. Sinosteel Maanshan Institute of Mining Research Co.， Ltd.， Maanshan 243000， China； 2. National Engineering Research Center of Huawei High Efficiency Cyclic Utilization of Metal Mineral Resources Co.， Ltd， Maanshan 243000， China） Abstract Iron is the main valuable element of Bolivia Mutum iron ore， iron grade in the ore is 57.84. More than 99 of the iron exists in the magnetite， hematite and limonite. The harmful impurity Si and Al in the ore is slightly higher， and it is distributed in minerals such as quartz，silicate minerals and gibbsite. Ore structure has massive structure，porphyritic structure and disseminated structure. Ore texture mainly includes porphyric structure，inclusion structure，granular struc- ture，residual-skeletal structure，pseudomorphic structure. Hematite is usually irregularly in granular and sparsely dis- seminated in gangue minerals. Martite is porphyritic and contains a lot of gangue inclusions in the phenocryst， and it is coex- isted with locally untransed magnetite. Magnetite is mostly idiomorphism and subhedral shaped grain，and it is often metasomatized by hematite to residual-skeletal structure. Limonite is porphyritic closely intergrowth with ferric clay. The disseminated grain size of iron minerals is inhomogeneous. Part of iron minerals contain fine quartz and sericite，which are difficult to dissociate even through fine grinding. So the gangue minerals associated with iron minerals enter iron concentrate and affect concentrate grade. More than 77 of the magnetite，hematite and limonite in the ore can be liberated when the grinding fineness is -0.074 mm accounting for 85. However，the liberation degree of iron mineral is not significantly in- creased when grinding fineness is increased. As a result， the grinding fineness with -0.074 mm accounting for 85 should be selected for separation. KeywordsIron ore， Process mineralogy， Dissemination characteristics， Liberation degree 收稿日期2019-01-12 作者简介黄秋菊 （1988） ， 女， 工程师 。 玻利维亚矿产资源丰富， 拥有铁、 锰、 钾、 锂、 铜 等大型矿床， 其铁矿石储量约450 亿t。玻利维亚东 部地区的圣克鲁斯省有一条长300多km的铁锰成 矿带， 其中一个出露矿区穆通预测铁矿资源量达 总第 514 期 2019 年第 4 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 514 April 2019 111 ChaoXing 402亿t。为给该矿石选矿工艺研究提供基础资料和 理论依据， 采用化学多元素分析、 光学显微镜、 X-射 线电子探针分析等手段 ［1］， 进行了工艺矿物学研究。 1矿石物质组成 矿石的化学多元素分析结果、 铁物相分析结果 分别见表1、 表2。 从表1、 表2可知 矿石主要有价元素为铁， 铁品 位为57.87， 其余有用元素含量较低； 矿石中99以 上的铁是以磁铁矿和赤褐铁矿的形式存在， 少量以 硫化铁、 碳酸铁、 硅酸铁的形式存在； 矿石中有害杂 质硫、 磷含量较低， 不影响精矿质量， 杂质硅、 铝含量 较高， 矿石含有石英、 硅酸盐矿物和水铝氧石等脉石 矿物； m （CaOMgO） /m （SiO2Al2O3） 0.02， 即矿石为 酸性矿石。 矿石矿物组成及相对含量分析结果见表3。 从表3可知， 矿石有用铁矿物主要有磁铁矿、 赤 铁矿、 褐铁矿， 赤铁矿含量最高， 达60.80， 脉石矿物 主要有石英、 云母 （黑云母、 白云母、 绢云母） 、 铁质黏 土、 斜长石、 水铝氧石。 2矿石结构构造 矿石的构造主要有块状构造、 斑状构造和浸染 状构造。赤铁矿多呈致密集合体块状产出， 石英等 脉石矿物呈斑状与铁矿物互嵌分布于矿石中， 部分 细粒磁铁矿和赤铁矿呈浸染状嵌布在云母等脉石矿 物中。 矿石的结构主要为斑状结构、 包含结构、 粒状结 构、 残余骸晶结构、 假象结构。赤铁矿、 褐铁矿多 呈粗粒斑晶产出形成斑状结构， 斑晶中包裹细粒脉 石矿物形成包含结构。磁铁矿呈自形晶粒状或半自 形-他形粒状嵌布， 以粒状结构产出， 磁铁矿的晶面 及边缘常常被赤铁矿交代而形成残余-骸晶结构和 假象结构。 3矿石主要矿物嵌布特征 3. 1赤铁矿 赤铁矿是矿石中含量最高的铁矿物， 是矿石选 矿的主要回收对象。赤铁矿有原生矿和次生假象 矿。原生赤铁矿常呈不规则粒状嵌布， 并以稀疏浸 染状嵌布于脉石矿物中 （图1） ， 少量赤铁矿呈网眼状 嵌布， 形成网状结构， 并与褐铁矿、 脉石矿物共生 （图 2） 。假象赤铁矿是在氧化条件下交代磁铁矿而形 成， 因此保留了磁铁矿的晶形特征， 并且在空间分布 上与磁铁矿关系密切。大部分假象赤铁矿呈斑状嵌 布， 局部未被完全交代的磁铁矿呈自形晶粒状与之 共生， 且赤铁矿斑晶中含较多脉石包裹体 （图3） 。部 分赤铁矿呈细粒、 微细粒稠密浸染状嵌布于脉石矿 物中 （图4） ， 嵌布粒度小于0.01 mm的占5.68， 而且 这部分细粒级赤铁矿难以回收， 将影响铁精矿回收 率。赤铁矿总体上嵌布粒度极不均匀， 一般分布在 0.01～0.1 mm ［3］。表4为赤铁矿单矿物化学成分电子 探针分析结果 （5个分析点的平均值） 。 金属矿山2019年第4期总第514期 112 ChaoXing 从表4可知， 赤铁矿单矿物Fe含量为69.440， 低于理论值69.90， 赤铁矿中Ti、 Al、 Ca、 Mg等杂质 含量低， 主要杂质为SiO2， 赤铁矿的这种化学特征会 对提高铁精矿品位有所影响 ［4］。 3. 2磁铁矿 磁铁矿是矿石中含量较高的铁矿物， 也是主要回 收对象。磁铁矿主要呈自形四方形、 半自形晶粒状与 赤铁矿共生嵌布 （图3、 图5） ， 磁铁矿的晶面及边缘常 常被赤铁矿交代而形成残余-骸晶结构， 并形成假象、 半假象赤铁矿。少量细粒磁铁矿以他形晶粒状的形 式分布在脉石矿物中。磁铁矿的嵌布粒度粗细不均， 细粒级小于0.01 mm， 粗粒级大于0.5 mm， 主要分布在 0.07～0.2 mm的中粗粒级。表5为磁铁矿单矿物化学 成分电子探针分析结果 （5个分析点的平均值） 。 从表5可知， 磁铁矿单矿物Fe含量为71.580， 低于理论值72.30， 磁铁矿中Ti、 Cr、 Ca、 Mg等杂质 含量很低， SiO2含量高， SiO2主要存在于微小石英、 绢 云母中， 与磁铁矿连生。 3. 3褐铁矿 褐铁矿是矿石中含量相对较少的铁矿物， 也是 回收对象之一。褐铁矿主要呈不规则粒状集合体并 形成斑状嵌布， 其斑晶中含细粒脉石包裹体， 部分褐 铁矿斑晶与赤铁矿互嵌呈网眼状嵌布 （图2） ， 且常常 与铁质黏土紧密共生 （图6） 。表6为褐铁矿单矿物化 学成分电子探针分析结果 （5个分析点的平均值） 。 从表6可知， 褐铁矿中Si、 Al、 K元素含量较高， 这 是因为其中混入物黏土较多， 导致褐铁矿单矿物Fe 含量48.99远低于理论值57.1， 从而影响铁精矿品 位。 3. 4石英 石英是矿石中含量最多的脉石矿物， 多为不规 则粒状， 较少见有自形、 半自形锥柱状。部分粗粒石 英晶体呈斑状嵌布， 粒度大于0.1 mm。石英一般呈 不规则粒状集合体嵌布 （图7） ， 且石英与铁矿物嵌布 关系非常密切， 大部分的石英晶体包裹微小星散状 黄秋菊 玻利维亚穆通铁矿石工艺矿物学研究2019年第4期 113 ChaoXing 嵌布的铁矿物， 主要是细粒赤铁矿、 磁铁矿。部分石 英与绢云母等脉石矿物共生。 3. 5云母 矿石中云母主要为绢云母， 另有少量白云母和 黑云母。绢云母主要呈细粒鳞片状集合体嵌布， 主 要分布在铁矿物中 （图8） 。绢云母中常包裹细粒、 微 细粒的赤铁矿， 其单矿物Fe含量为4.48。白云母呈 不规则叶片状嵌布， 黑云母一般呈自形晶柱状或不 规则板片状与铁矿物共生。 3. 6铁质黏土 根据电子探针分析结果， 铁质黏土 Fe 含量为 24.85， 矿石中的黏土可定性为铁质黏土， 铁质黏土 中的铁很难回收， 所以也会影响铁精矿回收率。铁 质黏土一般呈细粒状集合体嵌布， 并形成片状结构， 与褐铁矿紧密共生 （图6） 。 4矿石主要矿物粒度分析 对矿石中主要矿物进行粒度分析， 结果见表 7。 表7表明 矿石中主要有用铁矿物磁铁矿、 赤铁 矿、 褐铁矿的嵌布粒度粗细不均， 在0.07 mm粒级分 布率分别为55.96、 62.19、 65.38， 赤铁矿、 磁铁矿 在-0.01 mm粒级分布率均为5左右， 这部分细粒级 铁矿物难以回收； 主要脉石矿物石英嵌布粒度较细， 在-0.07 mm粒级分布率为50.72， 而脉石矿物绢云 母的嵌布粒度更细， 主要分布在-0.03 mm粒级， 占有 率为72.71。 根据以上矿石主要矿物嵌布粒度及共生关系可 知， 部分脉石中含有细粒铁矿物 （以赤铁矿、 磁铁矿 为主） ， 一些铁矿物中也含有细粒脉石矿物 （以石英、 绢云母为主） ， 即使通过细磨也很难使其解离， 这就 导致部分与铁矿物连生的脉石矿物进入铁精矿而影 响精矿品位 ［5］。 5矿石主要铁矿物单体解离度 对原矿不同磨矿细度产品中有用铁矿物 （磁铁 矿、 赤铁矿、 褐铁矿） 进行单体解离度分析， 结果见 表8。 表8表明 随着磨矿细度的增加， 铁矿物单体解 离度提高； 在磨矿细度为-0.074 mm占85时， 有用 铁矿物磁铁矿、 赤铁矿、 褐铁矿均有77以上达到单 体解离， 而进一步磨细至-0.074 mm占95时， 铁矿 物单体解离度平均仅提高了约3个百分点， 因此， 应 选择-0.074 mm占85的磨矿细度进行选别。 6结论 （1） 玻利维亚穆通铁矿石主要有价元素为铁， 铁 金属矿山2019年第4期总第514期 114 ChaoXing 品位为57.87， 矿石中99以上的铁以磁铁矿和赤 褐铁矿的形式存在。矿石中有害杂质硫、 磷含量较 低， 不影响精矿质量， 杂质硅、 铝含量稍高。 （2） 矿石构造以块状、 斑状构造为主， 其中铁矿 物嵌布粒度较粗， 少量呈浸染状构造， 其中铁矿物嵌 布粒度较细。矿石中磁铁矿多呈自形、 半自形晶粒 状嵌布， 常被赤铁矿交代形成残余-骸晶结构。假象 赤铁矿一般以粗粒斑晶产出， 具斑状结构， 细粒赤铁 矿呈浸染状结构嵌布于脉石中。褐铁矿主要呈斑状 嵌布， 与片状铁质黏土紧密共生。 （3） 电子探针分析结果表明， 有用矿物磁铁矿、 赤铁矿的单矿物含Fe量为71.58、 69.44， 稍低于 理论值， 这将会对提高铁精矿品位有所影响。而有 用矿物褐铁矿中Si、 Al、 K含量较高， 导致该褐铁矿单 矿物含Fe量 （48.99） 远低于理论值 （57.10） ， 同时， 与褐铁矿紧密共生的铁质黏土单矿物含 Fe 量为 24.85， 其中的铁很难回收， 从而影响铁精矿品位。 （4） 矿石中有用铁矿物的嵌布粒度粗细不均， 赤 铁矿、 磁铁矿在-0.01 mm粒级分布率均为5左右， 这部分细粒级铁矿物回收工艺复杂并将影响最终铁 精矿回收率。主要脉石矿物嵌布粒度较细， 部分脉 石中含有细粒赤铁矿、 磁铁矿， 部分铁矿物中也含有 细粒石英、 绢云母， 即使通过细磨也很难使其解离， 这就导致部分与铁矿物连生的脉石矿物进入铁精矿 而影响精矿品位。 （5） 在磨矿细度为-0.074 mm占 85时， 矿石中 有用铁矿物磁铁矿、 赤铁矿、 褐铁矿 77以上达到 单体解离， 同时在与脉石连生体中， 以铁矿物占比 大于 3/4 的富连生体形式分布铁矿物占 70以上， 而再继续磨细时， 铁矿物单体解离度提高幅度不 大， 综合考虑， 应选择-0.074 mm占85的磨矿细度 进行选别。 参 考 文 献 周乐光.矿石学基础 ［M］ .北京冶金工业出版社， 2007． Zhou Leguang.Ore Petrology Foundation［M］ . 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Modern Mining， 2015 （7） 86-87. （责任编辑王亚琴） ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ 黄秋菊 玻利维亚穆通铁矿石工艺矿物学研究2019年第4期 115 ChaoXing