安徽某铁矿石工艺矿物学研究

邹宗彬程传麟邓秀兰林小凤张 永3

（1.安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司；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；3.国家金属矿山固体废物处理与处置工程技术研究中心）

钢铁是国民经济发展的重要基础，中国经济增长离不开对铁矿石的需求［1-2］。随着中国经济的飞速发展，对铁矿资源的需求量也越来越多，但我国铁矿资源禀赋较差、贫矿多、富矿少，矿石共伴生组分多，矿物嵌布粒度细［3-4］，大部分铁矿石在入炉冶炼前均需经过选矿工艺筛选［5-6］。在当前钢铁行业供给侧改革及环保限产的背景下，提高铁矿资源的利用率对我国矿产资源的可持续发展及钢铁工业发展具有重要意义。因此，对安徽某铁矿石进行系统的工艺矿物学研究，为该铁矿的有效利用提供理论依据［7-11］。

1 矿石物质组成

1.1 矿石化学成分分析

矿石化学多元素分析结果见表1。

由表1 可知，该铁矿石全铁品位20.63%，铁是主要有价元素；主要杂质矿物SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O 含 量 分 别 为33.78%，10.43%，1.54%，3.15%，0.848%，3.04%，矿石的碱性系数为0.11＜0.5，表明该矿石属于酸性矿石；有害元素S、P 含量较高，含量分别为1.15%和0.84%。

1.2 矿物组成及含量

通过对矿石的光学显微镜分析表明，该铁矿石的铁矿物主要为磁铁矿，含量19.42%，其次为菱铁矿和赤铁矿；金属硫化物为黄铁矿，含量2.05%；脉石矿物主要为钠长石，其次为石英、黏土、角闪石、绿泥石、磷灰石、铁白云石、钾长石。矿石矿物组成及相对含量见表2。

1.3 铁物相分析

矿石铁物相分析结果见表3。

由表3可知，矿石中的铁主要以磁铁矿的形式存在，其铁分布率为67.18%，碳酸铁中铁占全铁的16.14%，赤铁矿中铁占全铁的7.95%，其余铁以硅酸铁、硫化铁形式存在。磁铁矿是最主要的目的矿物，赤铁矿为次要有用矿物，碳酸铁、硫化铁及硅酸铁中的铁约占总铁的25%，这部分铁较难回收。

2 矿石的结构构造

2.1 矿石构造

（1）块状构造。矿石为致密块状，主要由浅色的脉石矿物和灰黑色的铁矿物组成，形成块状构造（图1（a））。

（2）浸染状构造。矿石主要为灰白—灰绿色的脉石矿物，部分浸染粒度较细的铁矿物呈无定向、星散状分布于钠长石、石英以及高岭石等脉石矿物中，形成浸染状构造（图1（b））。

2.2 矿石结构

经显微镜下观察，矿石结构主要有交代残余结构、片状及鳞片状结构、浸染状结构、粒状结构，另有少量网格状结构、假象结构。

（1）交代残余结构。矿石中长石部分被黏土、绿泥石交代；磁铁矿部分被赤铁矿交代形成半假象矿。

（2）片状、鳞片状结构。黏土矿物呈鳞片状集合体嵌布；绿泥石呈不规则片状嵌布，并与铁矿物、长石紧密共生。

（3）浸染状结构。矿石中黏土矿物浸染细粒铁矿物。

（4）粒状结构。矿石中磁铁矿呈自形、半自形粒状嵌布；磁铁矿呈他形粒状与脉石矿物共生嵌布；假象赤铁矿呈不规则细粒状嵌布于脉石矿物中；黄铁矿呈他形粒状嵌布。

（5）网格状结构。矿石中部分磁铁矿裂隙被脉石矿物充填形成网格状。

（6）假象结构。矿石中假象赤铁矿呈不规则细粒状嵌布。

3 主要矿物嵌布特征

3.1 金属矿物

（1）磁铁矿。矿石中的磁铁矿含量最高，是主要的有用铁矿物，主要呈自形、半自形粒状集合体形式产出，裂隙被脉石矿物充填，具网格状结构（图2（a）），部分磁铁矿呈不规则细粒状嵌布于脉石中，部分被赤铁矿交代形成半假象矿，具交代结构（图2（b）），少量磁铁矿呈他形粒状与脉石矿物共生嵌布（图2（c））。

（2）赤铁矿。赤铁矿为矿石中的次要有用铁矿物，可分为原生赤铁矿和次生假象赤铁矿。矿石中的赤铁矿主要为次生假象矿，少量为原生矿。假象赤铁矿是在氧化条件下交代磁铁矿而形成，因此仍保留了磁铁矿晶形特征，并在空间分布上与磁铁矿嵌布关系密切（图2（b））；另有少量赤铁矿呈不规则细粒状嵌布于脉石中（图3）。

（3）黄铁矿。黄铁矿是矿石中主要的含硫矿物，在矿石中含量较少，主要呈他形粒状嵌布于脉石矿物中，具粒状结构（图4）。

3.2 非金属矿物

（1）长石。长石为主要的脉石矿物，矿石中的长石主要为钠长石，少量为钾长石。长石主要呈自形晶板状嵌布，其中浸染细粒铁矿物（图5（a）），少量与碳酸盐矿物共生嵌布（图5（b））。有的长石表面发生黏土化、绿泥化等蚀变，并与铁矿物紧密共生（图5（c））。另有部分长石呈不规则板片状、粒状与铁矿物嵌布关系密切，相互嵌布共生（图5（d）），偶尔有长石与磷灰石和铁矿物共生（图5（e））。

（2）黑云母。黑云母在矿石中主要呈条柱状与长石和铁矿物共生嵌布（图6（a）），部分黑云母还与石英、磁铁矿相互共生（图6（b））。

（3）黏土。矿石中的黏土主要为高岭石，大多由长石次生蚀变而形成。黏土一般呈鳞片状集合体嵌布，集合体中浸染嵌布细粒铁矿物，具鳞片状结构（图7）。

（4）石英。矿石中石英含量次于长石，呈不规则粒状产出，与铁矿物、长石、黑云母紧密共生（图8）。

（5）角闪石。矿石中的角闪石主要为阳起石，呈柱状与长石和铁矿物共生嵌布（图9）。

（6）其他脉石。绿泥石主要呈不规则片状嵌布，常与铁矿物、长石紧密共生（图10（a））。碳酸盐矿物在矿石中主要为铁白云石、菱铁矿和方解石，主要呈粒状集合体嵌布，常与长石、磁铁矿紧密共生（图10（b））。

4 矿石主要矿物工艺粒度分析

利用偏光显微镜对矿石中的主要有用矿物磁铁矿、赤铁矿和主要脉石矿物长石（由于钠长石和钾长石在显微镜下不易区分，因此归在一起统计）、石英进行工艺粒度分析，矿物工艺粒度分布见表4。

由表4 可知，有用铁矿物粒度主要分布在-0.07 mm，其中磁铁矿和赤铁矿分布率分别为65.46%和90.57%，-0.03 mm 分布率分别为36.35%和72.56%，+0.15 mm 分布率分别为14.04%和2.55%，可见磁铁矿和赤铁矿的粒度以微细粒嵌布为主，不均匀分布；因此，为了提高有用矿物的单体解离度，需要对铁矿石进行细磨；脉石矿物长石和石英在-0.07 mm 的分布率分别为35.98%和53.34%，在选矿过程中，可采用阶段磨选工艺。

5 结 论

（1）安徽某铁矿石中的铁为主要有价元素，全铁品位20.63%，SiO2、S、P 等有害杂质含量较高。矿石中的主要有用铁矿物为磁铁矿和赤铁矿，其余铁以硅酸铁、硫化铁及碳酸铁形式存在。脉石矿物主要为钠长石，其次为石英、黏土和角闪石等。

（2）矿石中块矿具块状构造和浸染状构造。在显微镜下观察，各种矿物主要具交代残余结构、片状及鳞片状结构、浸染状结构、粒状结构、网格状结构。磁铁矿主要呈现自形—半自形粒状赋存于长石等脉石矿物中，部分呈不规则细粒状嵌布于石英等脉石中，少量磁铁矿呈他形粒状与脉石矿物共生嵌布。

（3）矿石中的磁铁矿和赤铁矿工艺粒度分布较细，半数以上分布在-0.07 mm 粒级，2 种矿物在-0.07 mm 的分布率分别为65.46%和90.57%，在-0.03 mm的分布率为36.35%和72.56%；脉石矿物长石在-0.07 mm 的分布率为35.98%，次要脉石石英的分布率为53.34%，可采用阶段磨选工艺。