湖南省船田矿区铁矿石工艺矿物学研究

曹 健，侯治华，曾少乾，田宗平

（湖南省地质测试研究院，湖南长沙 410007）

湖南省船田矿区铁矿石工艺矿物学研究

曹 健，侯治华，曾少乾，田宗平

（湖南省地质测试研究院，湖南长沙 410007）

从矿石类型与分布、矿物组成、结构构造、嵌布粒度等方面对船田矿区铁矿石工艺矿物学特征进行了研究，提出了船田矿区铁矿石加快资源利用的建议。

江口式铁矿石；工艺矿物学；资源高效利用

船田铁矿发现于1958年，此后曾有多家地勘单位在该区域内开展过工作，但因总体控制程度和研究程度偏低，致使该矿一直未能为社会利用。船田铁矿区矿带沿走向延长达30 km，分为桃子冲、套套山向斜转折端、北风寨等三个矿段，其中以套套山向斜转折端矿段为主。铁矿层主要赋存在震旦系江口组第三段含铁岩系之下部，具有较稳定的层位，属江口式沉积变质型矿床。矿石类型有磁铁矿、赤铁矿、混合矿等三类，以赤铁矿为主。铁矿层中以磁铁矿石、赤铁矿石为主，次为界于磁铁矿与赤铁矿之间的过渡类型——混合矿石［1］。

矿石性质是决定选矿技术指标的关键因素，也是选择工艺流程的重要依据。因此，进行铁矿石的工艺矿物学研究，对于科学合理利用好船田铁矿石资源具有重大意义。一般地，衡量铁矿石可选性好坏主要有：原矿品位、矿物种类、结构构造、嵌布粒度等。为高效利用船田矿区铁矿资源，满足国内铁矿需求，对船田矿区的磁铁矿、赤铁矿和混合矿三类铁矿石进行了工艺矿物学研究。

1 矿石的化学成分及物相分析

三种类型铁矿石化学分析和铁物相分析结果分别见表1和表2。

表1 三种类型铁矿石化学分析结果 %

表2 三种类型铁矿石铁物相分析结果 %

从表1可知：矿石中有用组分仅为铁，造渣成分主要是SiO240%～55%，含量高，铝、镁、钙含量均较低，Al2O3含量仅为3%～8%，表明铝硅酸盐矿物少；有害组分S、P含量很低，不影响精矿质量。三种类型铁矿石成分中的碱性氧化物与酸性氧化物的比值［（CaO＋MgO）／（SiO2＋Al2O3）］均在0.13以下，为典型的酸性矿石。船田矿区铁矿属高硅、贫铁、低硫、低磷江口式沉积变质型矿床。选矿工艺主要是富集铁矿物，降低硅的含量。

从表2可知：三种类型矿石磁铁矿样品中磁性铁含量最高，硅酸铁含量最低；赤铁矿样品中磁性铁含量最低，赤铁矿和硅酸铁含量最高。目前对硅酸铁尚无合理的利用途径，矿石中的硅酸铁在选矿中不强调回收。用选矿方法虽可回收硅酸铁，但由于含铁硅酸盐矿物中的铁品位低，将会较大幅度地降低总精矿品位。

2 矿石的矿物组成

三种类型铁矿石主要矿物含量见表3。

表3 三种类型铁矿石主要矿物含量%

三种类型铁矿石主要有用矿物为磁铁矿和赤铁矿；脉石主要为石英，次为绿泥石和云母等。

3 矿物的赋存状态

磁铁矿：颗粒一般较粗，方形、菱形和不规则状，粒径约0.05～1 mm，多呈等轴状、自形－半自形较均匀嵌布于基质中，常以平直的晶面与石英、绿泥石毗连。磁铁矿不同程度被赤铁矿沿着边缘、裂隙、解理交代，条带浸染状分布。部分磁铁矿被赤铁矿交代构成交代残余结构，如图1所示。

图1 赤铁矿交代磁铁矿构成交代残余结构

赤铁矿：粒度一般很细，片状和不规则状（如图2所示），主要粒径约0.005～0.03 mm，呈板状或片状、自形－半自形较均匀浸染状分布嵌布在脉石基质中，偶见呈密集条带分布。主要分布在基质石英颗粒间隙，边缘较平直，少量插入石英边部，少量包裹在基质石英中。常见赤铁矿沿着磁铁矿边缘、裂隙、解理交代，部分赤铁矿含量分布不均形成条带，富赤铁矿条带宽约0.4～4 mm。

假象赤铁矿：磁铁矿被赤铁矿完全交代形成假象赤铁矿，部分残余少量磁铁矿（如图3所示），粒径约0.05～1 mm，局部条带浸染状分布，假象赤铁矿与脉石矿物接触边界平直。

褐铁矿：胶状和不规则状（如图2所示），主要产于石英褐铁岩条带中，带宽约2～3 mm，内部包含细小赤铁矿，少量褐铁矿沿着磁铁矿边缘交代。粒径约0.005～0.04 mm，不均匀浸染状分布，局部团块状或网格状分布。

图2 褐铁矿呈胶状和不规则状，赤铁矿呈片状和不规则状

图3 假象赤铁矿：赤铁矿完全交代磁铁矿形成，部分残余少量磁铁矿

石英：他形粒状和不规则状，粒径约0.02～0.5 mm，部分边缘被褐铁矿交代，局部颗粒粗细不一形成条带。

绿泥石：片状或显微鳞片状，粒径约0.05～0.4 mm，分布在石英颗粒间隙。

白云母：片状，粒径约0.02～0.3mm，略成定向排列，不均分布石英之间。

绢云母：片状，分布在石英颗粒间隙，成定向排列，并且发生弯曲形成褶皱构造（如图4所示），少部分被铁质污染。

图4 鳞片粒状变晶结构，褶皱构造

黑云母：片状，粒径约0.05～0.15 mm，大部分绿泥石化。

4 矿石的结构、构造

船田矿区铁矿石主要为自形粒状变晶结构，条带状、块状构造。

磁铁矿矿石为深灰色，斑点状构造，有细粒金属矿物浸染状分布，块状构造。不规则状斑点由金属矿物、石英和绿泥石集合体组成（如图5所示）；基质主要矿物成分为石英、金属矿物、绿泥石，少量绢云母。基质为鳞片粒状变晶结构（如图6所示）。

图5 斑点状构造

图6 基质鳞片粒状变晶结构

混合矿矿石为层状构造，浅灰、浅褐与深灰色薄层交互分布，深灰色为金属矿物集合体条带（如图7所示），厚度约3～7 mm不等；浅灰、浅褐色为硅质集合体条带，厚度约4～12 mm不等。矿石由含金属矿物硅质板岩条带（粒状变晶结构，如图8所示）、含金属矿物白云母硅质板岩条带（片状粒状变晶结构）和含绿泥磁铁矿矿石条带（片状粒状变晶结构）组成。

图7 磁铁矿矿石条带与硅质板岩条带平行分布

图8 含金属矿物硅质板岩：粒状变晶结构

赤铁矿矿石为褐色条带夹褐黄色条带构成条带状构造，带宽约1～5 mm，隐晶质结构。岩石粒状变晶结构（如图9所示），主要成分为石英和金属矿物，少量白云母。

铁矿石的围岩主要有碎裂化条带状石英岩和千枚岩等。

碎裂化条带状石英岩为灰色，灰色条纹与深灰色微条纹间互分布构成条带状构造，灰色条纹宽约1～2.5 mm，深灰色微条纹宽约小于1 mm。碎裂化结构，碎裂处被石英脉充填，脉宽约1～10 mm。岩石中主要成分为石英，少量金属矿物，微量黑云母。

千枚岩为灰色或深灰色，丝绢光泽，千枚状构造。岩石斑点状构造，不规则状斑点由石英、金属矿物和绿泥石集合体组成，鳞片粒状变晶结构基质中主要矿物成分为石英、绿泥石、金属矿物和绢云母（如图10所示）。

图10 鳞片粒状变晶结构，褶皱构造，千枚状构造，绢云母富集定向呈微条纹

5 加快船田铁矿石资源利用的建议

1.加快进行地质勘查工作。2009年开始，湖南省地质矿产勘查开发局四一八队选择以磁铁矿为主攻目标，全面开展了船田矿区的找矿工作。而对混合矿和赤铁矿的地质勘查力度不够，特别是混合矿暂时还没有圈定矿体。

2.加快贫赤铁矿石选矿技术研究。研究表明，船田矿区磁铁矿层平均厚度3.19 m，TFe平均31.54%，m Fe平均19.80%；混合矿层平均厚度1.25 m，TFe平均25.57%，m Fe平均12.90%；赤铁矿层平均厚度2.17 m，TFe平均29.26%，m Fe平均5.23%［1］。根据《铁、锰、铬矿地质勘查规范》（DZ／T 0200－2002），只刚达到或低于工业品位。将易选的磁铁矿选完后，剩下的赤铁矿品位肯定低于工业品位。而矿区中铁是以赤铁矿为主，具有贫铁、低硫、低磷的特点。加快贫赤铁矿选矿技术研究是高效利用船田铁矿石资源的基础。这些年来，选矿技术得到了长足的发展，其中重要的一条就是贫赤铁矿选矿技术得到了长足的发展，新型强磁选机的应用、阴离子反浮选工艺的应用正说明了这一点。但是，虽然在一些铁矿选矿中实现了指标的历史性突破，但对于目前低迷的铁矿石市场而言，其生产效益仍然不高。如何通过低成本的选矿工艺研究工作，提高贫赤铁矿石选矿技术水平，降低生产成本是一项现实而紧迫的任务。

3.搞好船田矿区铁矿石资源综合评价的工作。研究表明，船田矿区铁矿石有磁铁矿石、混合矿石和赤铁矿石三种类型，但三种类型矿石赋存状态、矿物组成、结构构造、嵌布粒度、磨矿特征等因素各不相同造成了开发条件的各不相同。如何从采矿、选矿、环保等诸多方面等对船田矿区铁矿石资源进行综合评价，实现科学有序利用船田矿区铁矿石资源，是将来亟待解决的一个现实的问题。

4.鉴于船田矿区铁矿石的矿物组成较简单，磁铁矿的嵌布粒度较粗，较易选，建议首先采用弱磁选获得磁铁精矿，其弱磁尾矿再用强磁选抛尾，强磁粗精矿再进行浮选富集获得赤铁精矿。若磁铁精矿品位达不到要求，可再磨后反浮选富集［2］。

［1］ 吴雪明，贺文华，刘树生.湖南省船田矿区铁矿石选矿试验采样设计［R］.娄底：湖南省地质矿产勘查开发局四一八队，2013.

［2］ 余永富.国内外铁矿选矿技术进展及对炼铁的影响［J］.中国有色金属学报，2004，14（5）：47－51.

Study on Technological M ineralogy of Iron Ores in Hunan Province Chuantian M ining Area

CAO Jian，HOU Zhi-hua，ZENG Shao-qian，TIAN Zong-ping
（Hunan Province Geological Testing Research Institute，Changsha 410007，China）

From the aspects of ore type，distribution，mineral composition，structure and dissemination size，study was made on the characteristics of technologicalmineralogy of iron ores in Chuantianmining area.Based on this，suggestions on speeding up the utilization of resources in Chuantian mining area aremade.

jiangkou type iron ore；technologicalmineralogy；high-eficiency utilization of resource

TD861.1

：A

：1003－5540（2014）02－0005－04

2013－10－26

中国地质调查局地质矿产调查评价专项（12120113088300）

曹 健（1965－），男，高级工程师，主要从事选冶试验研究工作。