辽宁鞍山胡家庙贫赤铁矿石工艺矿物学特征.pdf

收稿日期2015-03-04 基金项目江西省科技支撑计划项目（2010BGA00200） 作者简介张春浩（1979-），男 ，硕士研究生，主要从事矿物加工工程及选矿设备研究，E-mail41635534.. 通信作者罗仙平（1973-），男，教授，博导，主要从事矿物加工工程、矿山污染控制及生态修复方面的教学和科研工作，E-maillxp9491. 辽宁鞍山胡家庙贫赤铁矿石工艺矿物学特征 张春浩 1，2， 陈永静 3， 翁存建 2， 陈亮亮 1， 罗仙平 2，4 （1.赣州金环磁选设备有限公司，江西 赣州341000；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） 摘要 为了给辽宁鞍山胡家庙贫赤铁矿石的分选工艺改造提供依据， 采用X射线衍射、 显微镜、 QuantLab-CD图像分析仪等分析检测方法对该矿石进行工艺矿物学研究.结果表明，该铁矿石全铁品 位为25.88 ，铁在矿石中主要以赤铁矿、假象赤铁矿、磁铁矿形式存在，为选矿回收的主要矿物，且 磁铁矿与赤铁矿紧密共生，嵌布粒度粗，部分微细粒级的假象赤铁矿被石英等脉石包裹.矿石中的脉 石矿物嵌布粒度较粗，主要为石英、透闪石、阳起石、绿泥石及少量的黏土矿物，对选矿的影响不大，该 矿石属易选铁矿石. 关键词贫赤铁矿；工艺矿物学；嵌布特征 中图分类号TD913文献标志码A Process mineralogy characteristics of a lean hematite ZHANG Chunhao1,2，CHEN Yongjing3，WENG Cunjian2，CHEN Liangliang1，LUO Xianping2,4 1.SLon Magnetic Separator Ltd.，Ganzhou 341000，China; 2.School of Resources and Environmental Engineering，Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000，China; 3. Ganzhou Environmental Science Research Institute，Ganzhou 341000，China； 4.Jiangxi Key Laboratory of Environmental Pollution Control of Mining and Metallurgy，Ganzhou 341000，China AbstractTo provide basis for the dressing process of a lean hematite, this paper studies the process mineralogy adopting X -ray diffraction, microscopy, QuantLab -CD image analyzer analysis and detection s. The results show that the iron ore with the grade of 25.88 exists in the s of hematite, martite and magnetite. Magnetite and hematite are closely associated with coarse disseminated granularity. Some martites of micro-fine particles are coated by quartz or other gangues. The gangue minerals, including quartz， tremolite，actinolite，chlorite and a small amount of clay minerals, are observed in a coarse-grained dissemination, have a slight effect on dressing. Key wordslean hematite; processing mineralogy; dissemination characteristic 文章编号 1674-9669 （2015） 05-0097-05 DOI 10.13264/ki.ysjskx.2015.05.018 有色金属科学与工程第 6 卷 第 5 期 2 0 15 年10月 Vol.6， No.5 Oct. 2015NonferrousMetals Science and Engineering 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. 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3050 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. 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. 表1矿石多元素分析/ Table 1Analysis of mineral elements / 元素TFeFeOSiO2CaOMgO 含量25.883.2351.500.110.36 元素Al2O3MnOIgSP 含量0.200.0770.520.0120.036 表2矿石铁物相分析结果/ Table 2Iron phase analysis of ore / 铁赋存相含量分布率 磁铁矿7.2027.82 菱铁矿0.552.13 铁闪石0.702.70 假象磁铁矿3.9015.07 赤、褐铁矿13.5352.28 合计25.88100.00 有色金属科学与工程2015 年 10 月 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等有害成分 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暗深色部分.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. 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. 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 图1铁矿的复杂界线及板片状的赤铁矿（单偏光1010） Fig.1Complexboundaryofironoreandsheet hematite（single polarizing 1010） 图2板片状的赤铁矿（单偏光1010） Fig.2Sheet hematite（single polarizing 1010） 图3假象赤铁矿（单偏光1020） Fig.3Illusion of hematite（single polarizing 1020） 图4包裹体结构的假象赤铁矿（单偏光1010） Fig.4Package structure of illusion of hematite（single polarizing 1010） 第6卷 第5期张春浩，等辽宁鞍山胡家庙贫赤铁矿石工艺矿物学特征 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. 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3类矿石做了嵌布粒度分析，分析结果如 表3、表4、表5 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0.075 4 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 . 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 图5交代残余结构的磁铁矿（单偏光1020） Fig.5Metasomatic relict structure of magnetite （single polarizing 1020） 图6磁铁矿（单偏光1010） Fig.6magnetite（single polarizing 1010） 表3贫赤铁矿透闪矿嵌布粒度测定结果/ Table 3Distribution particle size determination results of lean hematite tremolite ore / 粒径区间 /mm 铁矿物脉石 区间效率累计效率区间效率累计效率 ≥0.8210.83100.002.18100.00 0.8210.6011.6599.173.6497.82 0.6010.4052.4897.524.7094.18 0.4050.2972.9395.043.4189.49 0.2970.2074.2092.114.7286.08 0.2070.1494.9687.917.6681.36 0.1490.1035.0082.9514.9073.70 0.1030.07513.8477.9514.1758.81 0.0750.04312.0764.1111.0644.64 0.0430.03514.8752.0311.9033.58 0.0350.01514.8737.179.7321.68 0.0150.0109.9122.306.1411.95 0.0100.0058.2612.394.245.82 ≤0.0054.134.131.581.58 粒径/mm0.075 40.131 表4贫赤铁矿假象矿嵌布粒度测定结果/ Table 4Distribution particle size determination resultslean hematite ore / 粒径区间 /mm 铁矿物脉石 区间效率累计效率区间效率累计效率 1.1810.8210.80100.002.79100.00 0.8210.6011.6199.204.1897.21 0.6010.4053.2297.595.2093.03 0.4050.2973.6694.373.9787.82 0.2970.2074.9090.715.8183.86 0.2070.1495.0785.827.3478.05 0.1490.1034.8780.7514.2970.70 0.1030.07513.4775.8813.5956.41 0.0750.04311.7562.4110.6142.82 0.0430.03514.4750.6511.4232.21 0.0350.01514.4736.189.3320.80 0.0150.0109.6521.715.8911.47 0.0100.0058.0412.064.075.58 ≤0.0054.024.021.511.51 粒径/mm0.0790.140 表5贫赤铁矿嵌布粒度测定结果/ Table 5Distribution particle size determination results of lean hematite / 粒径区间 /mm 铁矿物脉石 区间效率累计效率区间效率累计效率 ≥0.8210.00100.000.91100.00 0.8210.6010.99100.001.5499.09 0.6010.4051.9999.013.1497.56 0.4050.2971.9997.024.2694.41 0.2970.2072.8695.035.9090.15 0.2070.1493.2692.169.5784.25 0.1490.1036.0288.907.1374.68 0.1030.07516.6482.8817.7167.55 0.0750.04314.5266.2413.8249.84 0.0430.03513.1251.725.7936.02 0.0350.01511.1338.609.8330.23 0.0150.01017.4327.4711.3120.39 0.0100.0055.6710.035.309.09 ≤0.0054.364.363.793.79 粒径/mm0.0700.111 有色金属科学与工程2015 年 10 月 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 . 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. 参与文献 [1]方启学，卢寿慈.世界弱磁性铁矿石资源及其特征闭[J].矿产保护与 利用，1995（4）44-46. 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