国内某难选铁矿石工艺矿物学研究*

2022-08-17袁启东田一安

现代矿业 2022年7期

王炬陈洲袁启东田一安

（1.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司；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）

铁矿资源是国家战略性资源，随着我国钢铁工业的快速发展，国内铁矿石需求量巨大，但我国的高品位铁矿严重短缺，对外依存度长期居高不下［1-2］。为保证我国铁矿资源的安全供给，加快开发国内低品位、复杂难选铁矿具有重要的现实意义［3-5］。国内某铁矿储量7 000～7 500 万t，全铁品位约30%，磁性铁品位约20%。该矿石不但矿物组成复杂，而且铁矿物嵌布粒度微细并与脉石紧密共生，属复杂难选铁矿石。为合理利用该铁矿资源，对其开展了详细的工艺矿物学研究，查明其矿物组成和含量、嵌布特征、结晶粒度、元素赋存状态等矿物学信息，为合理制订选矿方案提供指导依据。

1 矿石化学组成

1.1 多元素分析

矿石化学多元素分析结果见表1。

由表1 可知，矿石主要有用元素为Fe，全铁品位为31.49%，磁性铁品位为20.58%，其他有用元素含量较低；主要杂质为SiO2和Al2O3，含量分别为29.31%和6.49%，有害元素硫、磷含量较低；矿石碱比为0.25，属于酸性铁矿石。

1.2 铁物相分析

矿石铁物相分析结果见表2。

由表2可知，矿石中的铁矿物主要为磁铁矿和赤褐铁矿，两者铁分布率分别为65.84% 和26.01%，其他铁矿物含量较低，因此该矿石为磁赤混合型矿石。

2 矿石的矿物组成

矿石的矿物组成及含量测定结果见表3。

注：黄铁矿中包含微量磁黄铁矿。

由表3 可知，矿石中主要有用矿物为磁铁矿，含量为28.58%，次要有用矿物为赤铁矿和褐铁矿，含量分别为8.72% 和4.09%；主要脉石矿物为长石、碳酸盐和石英，含量分别为16.05%、18.05%和13.29%。

3 矿石的结构构造

3.1 矿石构造

该矿石主要为层纹状构造、块状构造和浸染状构造。

（1）层纹状构造。铁矿石中的粒状磁铁矿和石英、长石、绿泥石等碎屑交互成层状嵌布，层理宽度通常为1～5 mm。

（2）块状构造。铁矿石和泥岩均有分布，两者均呈致密状，但颜色有所不同，矿石一般为黑色，泥岩则为灰绿色。

（3）浸染状构造。少量金属硫化物黄铁矿和铁氧化物磁铁矿、赤褐铁矿等呈零散浸染状分布于脉石矿物中。

3.2 矿石结构

该矿石的结构主要有粒状结构、条带结构、斑状结构、鳞片状结构、脉状结构和浸染状结构。

（1）粒状结构。细粒磁铁矿呈半自形粒状均匀分布，与脉石交织嵌布（图1）。

（2）条带结构。粒状磁铁矿或褐铁矿呈连晶状，组成条带，与脉石条带互层嵌布（图2）。

（3）斑状结构。粗粒磁铁矿、赤铁矿或长石碎屑呈斑状嵌于矿石中，基质主要为脉石，部分磁铁矿晶粒边缘有溶蚀现象（图3、图4）。

（4）鳞片状结构。细粒绿泥石和水云母呈鳞片状结构，其中嵌有针状、柱状钠长石及细晶铁质（图5）。

（5）脉状结构。碳酸盐和黑云母呈脉状互层嵌布（图6）。

（6）浸染状结构。细粒磁铁矿、黄铁矿呈不均匀浸染状结构（图7）。

4 主要矿物的嵌布特征和共生关系

4.1 金属矿物

（1）磁铁矿。磁铁矿为淡棕灰色、灰色，呈极小的半自形—他形细粒状，粒度约5 μm，晶粒与脉石矿物通常交织嵌布，不易解离（图1）；呈半自形—他形粒状连晶组成平行或略有弯曲的不连续条带，与脉石条带互层嵌布（图2）；呈较粗的斑状碎屑，由于氧化作用，晶粒边缘呈溶蚀状，与脉石关系紧密，两者接触面呈弯曲状，细磨后也很难完全解离；呈微细粒状，粒径约3 μm，浸染嵌于黏土或绿泥石等脉石矿物中（图7）。

（2）赤铁矿。赤铁矿为灰白色，具非均质性，呈不规则细小碎屑状散布于矿石中，少量为斑状，基质主要由脉石和细粒磁铁矿组成（图4），但在基质中有时也含有赤铁矿微晶；较少交代磁铁矿形成假象赤铁矿（图8），部分呈小于10 μm 的细小粒状浸染嵌布在脉石矿物中。

（3）褐铁矿。褐铁矿为灰色，内反射黄褐色，呈细小粒状、丝状组成不连续条带，条带中夹杂脉石矿物，两者紧密连生不易解离（图9）。

（4）黄铁矿。黄铁矿为黄白色，一般呈半自形粒状浸染嵌布（图7），有时与粒状磁铁矿紧密共生，并组成条带嵌布。