云南惠民铁矿原生矿工艺矿物学研究

卞孝东,马 驰,王守敬

(1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所,河南 郑州 450006；2.国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，河南 郑州 450006)

惠民铁矿区位于云南省普洱市澜沧县惠民乡，该矿床属于海相火山-沉积型铁矿床，产于新元古界澜沧群惠民组。惠民组以中-基性火山岩和铁矿层为主，区内共有铁矿体34个，其中Ⅳ、Ⅱ2、Ⅱ1为主要矿体，占总储量73.3％。矿体呈似层状、层状产出，矿石物质成分复杂， 矿石主要构造有条纹条带状、块状、角砾状、浸染状和流纹状等。矿区经详细普查,已探明铁矿石量21.89亿t,平均品位30％ 左右,达超大型铁矿床规模。惠民铁矿矿石类型较复杂,以褐铁矿矿石、菱铁矿石、菱铁磁铁矿石、硅质菱铁矿石、绿泥菱铁矿石、铁蛇纹菱铁矿石为常见,其中原生矿石占84％ ,具有硅高、硫高、磷高、品位低、粒度细等特点，属难选用矿石。矿石自然类型主要有菱铁磁铁矿石、菱铁矿石,其次为硅质菱铁矿石、绿泥菱铁矿石、铁蛇纹菱铁矿石,分别占总储量的24.4％ 、40％、15％、15％ 和4％[1-2]。云南惠民铁矿储量多，埋藏浅，易于开采。但由于矿石品位低，粒度细，组分复杂，磷含量高，十分难选，长期以来一直没有开发利用[3]。本文对该矿的工艺矿物学进行了详细的研究，旨在为该矿的开发利用提供依据。

1 矿石的化学成分和矿物组成

对原矿样品进行化学多项分析和物相分析，分析结果见表1、表2。矿石的主要矿物含量见表3。

表1 原生矿原矿化学多项分析结果/％

表2 原生矿的铁物相分析结果

表3 原生矿的主要矿物含量

2 矿石的结构构造

1) 矿石的构造。块状构造：块状的菱铁矿-磁铁矿矿石均由泥晶状菱铁矿和磁铁矿组成，矿石具层状、碎裂状。条纹条带状构造：磁铁矿呈稠密条带浸染状分布，也可见绿泥石-石英和磁铁矿相对聚集形成条带状构造。浸染状构造：菱铁矿粒间多有石英分布，形成浸染状构造，部分磁铁矿和黄铁矿也呈浸染状分布。

2) 矿石的结构。碎裂结构：大部分的磁铁矿多发生碎裂，形成碎裂结构。泥晶结构：菱铁矿结晶粒度微细，呈泥晶结构。鳞片状结构：绿泥石常呈鳞片状集合体的形式出现。显微球粒结构：球粒为细粒的菱铁矿的集合体组成，多呈圆形、椭圆形，球粒间多充填绿泥石、石英和胶磷矿。

3 主要矿物的嵌布特征和粒度分析

1) 菱铁矿：菱铁矿为主要的矿石矿物之一，常呈泥晶状、粉晶状、针状、长条状，多与磁铁矿、绿泥石、石英、黑硬绿泥石混杂共生。菱铁矿主要分为两类，一种是原生沉积形成泥晶状、球粒状的菱铁矿，这种菱铁矿多与石英、绿泥石密切共生，这些脉石矿物多粒度很细，而且二者之间的接触界限多为不规则状，不利于单体解离；另一种是与石英形成石英-菱铁矿脉，这种菱铁矿与石英接触界限平直，易于解离。菱铁矿的原生粒度统计结果见表4。从表4可以看出,菱铁矿粒度多在0.038～0.01mm之间，平均粒度为0.03mm，+0.074mm仅占14.25％，菱铁矿属于细粒嵌布。

表4 原生矿主要矿物原生粒度统计结果/％

为了查清菱铁矿的化学成分，挑选菱铁矿单矿物做化学分析，其中含Fe为37.39％，含P为0.077％。根据电子探针的分析结果(表5)，该菱铁矿多含有一定量的Mg、Mn、Al、Si、Ca等杂质元素，这些杂质元素主要是以极细的机械混入物和类质同象的形式存在。电子探针分析其中菱铁矿磷的含量,平均P为0.017％，含Fe38.29％。铁的分析与单矿物分析相差不大，单矿物磷的含量较高,说明菱铁矿中存在细粒的胶磷矿包体。

2) 磁铁矿：磁铁矿是选矿回收的主要对象之一，多呈自形-半自形粒状结构，稠密浸染状分布，多与与菱铁矿、石英、绿泥石、黏土矿物混杂共生。磁铁矿的粒度统计结果见表4，磁铁矿粒度较细，平均粒度为0.012mm，+0.074mm仅占2.84％，属于微细粒嵌布。部分磁铁矿的原生粒度较粗，但是由于受后期的地质作用影响，多发生碎裂，裂隙多被菱铁矿和石英、绿泥石等脉石矿物充填，造成其粒度细化，这是磁铁矿粒度较细的主要原因。大部分的磁铁矿的边缘发生不同程度的氧化，氧化为褐铁矿，这也会增加选矿难度。

表5 菱铁矿电子探针分析结果/％

注：本次分析在中国地质科学院矿产资源所，下同。

人工挑选磁铁矿单矿物分析其中TFe67.10％，含P为0.032％，说明磁铁矿本身含磷较低。根据电子探针分析结果(表6)，该磁铁矿多含有一定量的Mg、Al、Si等杂质元素。

表6 磁铁矿电子探针分析结果/％

3) 褐铁矿：在矿石中含量约在21.7％，多为磁铁矿氧化的产物，与磁铁矿关系密切。挑选褐铁矿的单矿物分析，褐铁矿含TFe为46.28％，含P为0.55％。

4) 黄铁矿：半自形-他形粒状，浸染状分布，或者细脉状分布，粒度粗细不均，一般在0.01～0.15mm之间，多与磁铁矿、菱铁矿粒间。挑选黄铁矿单矿物分析其中TFe44.62％。

5) 胶磷矿：多呈不规则状、椭圆状，隐晶质，在正交镜下胶磷矿表现为均质体，混杂分布在菱铁矿、磁铁矿和石英粒间，粒度在0.001～0.15mm之间。从电子探针的分析结果(表7)来看，该胶磷矿含FeO一般在0.48％～2.44％之间，胶磷矿含有一定量的Al、Si、Fe等杂质元素。

表7 胶磷矿电子探针分析结果/％

6) 石英：是最主要的脉石矿物，多为他形粒状、细脉状分布，粒度粗细不均，以细粒为主，一般多在0.02～0.2mm之间。根据电子探针的分析(表8)结果，石英中P2O5的含量在0.17％～0.83％之间，还含有少量的Fe、Al等元素。

7) 绿泥石：多为不规则状，层纹状分布，结晶粒度细小，多在0.01mm以下，混杂分布在菱铁矿、磁铁矿粒间，有些石英脉中也有分布。

表8 石英的电子探针分析结果

8) 黑硬绿泥石：多为片状、针状、束状，粒度在0.005～0.03mm之间，与菱铁矿、磁铁矿混杂分布，少量粒度较粗呈细脉状。

4 有益有害元素的赋存状态

主要的含铁矿物是菱铁矿、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿，还有硅酸盐和黄铁矿等，这些铁矿之间相互混杂产出。胶磷矿与铁矿物关系密切，而且胶磷矿的粒度很细，与含铁矿物单体解离较为困难。

铁和磷在各个矿物中的分布情况见表9。可以看出,采用磁化焙烧的话，铁的最大理论回收率为92.75％，可以回收的矿物主要是菱铁矿、褐铁矿和磁铁矿;采用弱磁+强磁的话，铁的最大回收率为52.33％。磷元素主要赋存在胶磷矿中，但是多以细粒包体的形式存在褐铁矿、菱铁矿和磁铁矿中。褐铁矿中的P约占总磷的11.76％，所以褐铁矿除磷相对较为困难，这一部分磷主要以微细粒包体和离子吸附的形式存在。

表9 原生矿中铁、磷在各个矿物中的分布情况

注：*为矿物的成分为电子探针分析结果的平均值。

6 小结

1) 惠民铁矿原生矿为高硫高磷混合型矿石，以菱铁矿为主，其次为磁铁矿和褐铁矿，菱铁矿的含量约为31.2％，磁铁矿的含量约为7.9％，褐铁矿的含量约为21.7％，脉石矿物主要是石英和绿泥石，其次是黑硬绿泥石和黏土矿物。

2) 原生矿中菱铁矿主要以泥晶状集合体产出，与绿泥石、石英混杂产出，结构复杂，菱铁矿粒度多在0.038～0.01mm之间， +0.074mm仅占14.25％，菱铁矿属于细粒嵌布。磁铁矿呈自形-半自形粒状结构，稠密浸染状分布，多与与菱铁矿、石英、绿泥石、黏土矿物混杂共生。磁铁矿+0.074mm仅占4.97％，属于微细粒嵌布。大部分磁铁矿发生碎裂，裂隙多被菱铁矿和石英、绿泥石等脉石矿物充填，造成其粒度细化，这是磁铁矿粒度较细的主要原因。大部分的磁铁矿的边缘发生不同程度的氧化，氧化为褐铁矿，这也会增加选矿难度。

3) 矿石中S主要赋存在黄铁矿中，P元素主要以胶磷矿的形式分布在菱铁矿、褐铁矿和磁铁矿中，所以除P相对较为困难。这一部分磷主要以微细粒包裹体和离子吸附的形式存在。

4) 原生矿主要难选原因，为矿石铁矿物种类复杂，嵌布粒度较细，嵌布关系复杂，菱铁矿和磁铁矿与石英、绿泥石等脉石矿物难于解离，胶磷矿与矿石铁矿物关系密切，难于单体解离。

[1]冯本智,卢民杰.滇西惠民前寒武纪铁矿床的形成条件[ J] .长春地质学院学报,1982，10(2)：11-30.

[2]许东，尹光侯.滇西惠民式铁矿找矿模型及预测[J]，地质与勘探， 2010,46(5):765-776.

[3]李慧斌，王华，郈亚丽，等.富氧顶吹熔融还原冶炼高磷铁矿与钛铁矿配矿的试验研究[J].钢铁，2012, 47(1):19-23.