安徽某废石工艺矿物学研究

邹宗彬 揣 新 邓秀兰 黄秋菊

（1.安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司；3.金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心）

在矿石开采和选矿过程中不可避免地会产生大量的废石及尾矿，对环境往往造成不同程度的危害。根据《冶金行业绿色矿山建设规范》，矿山废石及尾矿的资源化利用是矿山企业可持续发展的必然要求。铁矿废石最直接的利用方法是将其制成各种类型的砂石骨料，以缓解天然砂石骨料开采对环境造成的破坏［1］。然而，作为加工砂石骨料的原料，部分废石含有一定量的有害元素硫，会对混凝土的性能和钢筋间的锚固性能产生一定的负面影响，因此，对其中的硫进行系统而全面的研究很有必要。

1 废石的物质组成

1.1 化学成分分析

安徽某废石主要化学成分分析结果见表1。

由表1可知：废石S含量为2.01%，Fe含量为10.85%，Al2O3含量为14.47%，SiO2含量为52.44%。

1.2 铁硫物相分析

废石的铁、硫物相分析结果见表2、表3。

由表2可知：废石中的铁主要以磁性铁和硅酸铁的形式存在，分布率分别为35.12%和26.54%；其次是以赤褐铁和硫化铁的形式存在，分布率分别为12.90%和15.58%；部分铁以碳酸铁的形式存在，分布率为9.86%，其他含铁矿物较少。

由表3可知：废石中的硫主要以硫化物的形式存在，黄铁矿形式的硫的分布率为93.03%，硫酸盐中硫的分布率为4.98%，其他含硫矿物相对较少。

1.3 矿物组成及含量

废石的矿物组成及相对含量见表4。

由表4可知：废石中主要硫化物黄铁矿的含量为3.54%；主要铁矿物磁铁矿和赤铁矿的含量分别为5.33%和2.04%；脉石矿物以钠长石为主，含量为40.25%，其次为石英和云母、黏土、绿泥石、角闪石、钾长石等硅酸盐矿物，还有少量碳酸盐矿物方解石和菱铁矿；其他矿物含量相对较少。

2 废石的结构构造

2.1 废石的构造

废石的构造主要有块状构造、浸染状构造和脉状构造。长石、黏土矿物和石英多呈集合体块状产出，部分磁铁矿或赤铁矿呈细粒浸染状嵌布在长石、黏土矿物中，长石、石英等矿物组成条脉状穿插于绿泥石中形成脉状构造。

2.2 废石的结构

废石的结构主要为粒状结构、斑状结构、浸染状结构、交代结构、包含结构。黄铁矿、磁铁矿一般呈不规则粒状嵌布，具粒状结构，长石、碳酸盐矿物多呈粗粒斑晶产出形成斑状结构。部分黄铁矿、磁铁矿呈不规则细粒状嵌于脉石矿物中形成浸染状结构，赤铁矿大多交代磁铁矿形成交代结构，黄铁矿常常包裹大量细粒脉石矿物形成包含结构［2-7］。

3 废石中主要矿物的嵌布特征与共生关系

（1）黄铁矿。黄铁矿为废石样品中主要的含硫矿物，是有害元素硫的主要载体。黄铁矿主要呈不规则粒状嵌布于脉石矿物中（图1），其中粗粒黄铁矿呈斑状嵌布，斑晶中包含细粒脉石矿物（图2），少量黄铁矿呈不规则细粒浸染状嵌布于脉石矿物中，嵌布粒度主要分布在50μm以下，另有少量黄铁矿呈不规则细粒状并组成条脉穿插于脉石矿物中。

（2）磁铁矿。磁铁矿是废石中的主要铁矿物。磁铁矿主要呈斑状嵌布，且部分磁铁矿常被赤铁矿交代形成半假象矿（图3），斑状磁铁矿一般还与黄铁矿、黄铜矿、脉石矿物共生嵌布；部分磁铁矿呈他形粒状嵌于脉石矿物中（图4）；少量磁铁矿呈细粒浸染状嵌于脉石矿物中，嵌布粒度主要分布在20μm以下；另有少量磁铁矿呈自形、半自形粒状嵌于脉石矿物中。

（3）赤铁矿。赤铁矿为废石中的次要铁矿物，主要为次生假象矿，少量为原生矿。假象矿由交代磁铁矿而形成，但仍保留了磁铁矿晶体形态特征，常见磁铁矿次变残体嵌于其中，形成半假象赤铁矿（图5），有少量假象赤铁矿被脉石穿插、交织形成网格状。原生赤铁矿一般呈自形晶柱状嵌于脉石矿物中，有时与黄铁矿等矿物共生嵌布。

（4）磁黄铁矿。磁黄铁矿为次要含硫矿物，含量较少，一般呈半自形粒状与磁铁矿共生嵌布（图6）。

（5）黄铜矿。黄铜矿是废石中主要的含铜矿物，含量较少，主要呈不规则粒状嵌布于脉石矿物中（图7）。

（6）长石。废石中的长石主要为钠长石，少量为钾长石，钙长石偶见，而且钠长石为样品中含量最多的矿物。长石主要呈自形晶板状与铁矿物和辉石共生嵌布（图8），部分长石表面发生黏土化、绿泥石化、绿帘石化等蚀变，铁矿物常常嵌布其中；另有少量长石呈斑状与铁矿物共生嵌布。

（7）云母。废石中的云母主要为黑云母，少量为绢云母。样品中黑云母一般呈不规则片状与铁矿物共生嵌布（图9），绢云母则呈细小鳞片状集合体与铁矿物共生嵌布。

4 废石中主要金属矿物的粒度分析

废石中的主要金属矿物的嵌布粒度见表5。

由表5可知：黄铁矿的嵌布粒度总体较粗，+0.07 mm的分布率为68.90%；磁铁矿的嵌布粒度粗细不均，+0.07 mm的分布率为52.42%；赤铁矿的嵌布粒度较细，-0.07 mm的分布率为77.35%。

5 结 论

（1）废石S含量为2.01%，Fe含量为10.85%，Al2O3含量为14.47%，SiO2含量为52.44%。

（2）废石中的铁主要以磁性铁和硅酸铁的形式存在，分布率分别为35.12%和26.54%；其次是以赤褐铁和硫化铁的形式存在，分布率分别为12.90%和15.58%；部分铁以碳酸铁的形式存在，分布率为9.86%。废石中的硫主要以硫化物的形式存在，黄铁矿形式的硫的分布率为93.03%，其他含硫矿物含量相对较少。

（3）废石中的主要硫化物黄铁矿的含量为3.54%，主要铁矿物磁铁矿和赤铁矿的含量分别为5.33%和2.04%，脉石矿物以钠长石为主，含量为40.25%，其他矿物含量相对较少。

（4）废石构造主要有块状构造、浸染状构造和脉状构造；废石的结构主要为粒状结构、斑状结构、浸染状结构、交代结构、包含结构。

（5）废石中黄铁矿的嵌布粒度总体较粗，+0.07 mm的分布率为68.90%；磁铁矿的嵌布粒度粗细不均，+0.07 mm的分布率为52.42%；赤铁矿的嵌布粒度较细，-0.07 mm的分布率为77.35%。