某铁矿石工艺矿物学研究

勾金玲 甘茂武

（宝武资源南京梅山矿业公司）

铁是地球上分布最广泛的金属元素，约占地壳质量的5.1%［1］。根据自然资源部发布的《中国矿产资源报告2023》，截至2022 年底，我国铁矿石储量为162.46 亿t，是世界上铁矿石资源总量相对丰富的国家［2］，但我国铁矿资源禀赋不佳。我国铁矿石资源总体特征一是铁矿石资源品位较低，平均品位34.50%，低于世界铁矿石品位平均水平；二是贫矿及难选矿多，富矿少，贫矿资源储量占总储量的80%；三是中小型矿多，大型、特大型矿少；四是矿石类型复杂，难利用的铁矿多［3-6］。因此，合理有效的开发利用难选铁矿资源可以在一定程度上缓解我国对铁矿资源的需求压力，同时对资源的可持续性发展和国民经济的发展具有重要意义［7-9］。

国内某铁矿铁品位35.16%，随着开采向深部延伸，矿石性质发生了较大变化［11］，磁性矿含量减少，菱铁矿、赤（褐）铁矿含量增加，矿石的矿物组成、结构构造等变得更为复杂，矿石可选性难度增加［11-12］。为了给选矿试验研究提供理论依据，更好的开发利用该矿石，对其进行了详细的工艺矿物学研究。

1 矿石物质组成

1.1 矿石化学成分分析

矿石化学成分分析结果见表1。

?

由表1 可知，该矿石铁品位35.16%，铁是主要的有价金属元素；主要杂质为SiO2、CaO 、MgO 和S，其含量分别为16.15%，7.54%，3.09%，2.08%，矿石碱比为0.629，为半自熔性铁矿石。

1.2 矿石铁物相分析

矿石铁物相分析结果见表2。

?

由表2 可知，矿石中的有用铁矿物主要为赤铁矿、菱铁矿，赤铁矿中的铁分布率为44.54%，菱铁矿中的铁分布率为43.43%，其次为黄铁矿、磁铁矿，硅酸铁少量。

1.3 矿石的矿物组成及含量

矿石矿物含量分析结果见表3。

?

由表3 可知，矿石中的主要铁矿物为菱铁矿，含量为29.59%，次要铁矿物为赤铁矿，含量22.78%，磁铁矿含量2.63%；主要脉石矿物为石英，含量13.72%，碳酸盐类矿物方解石、铁白云石含量分别为7.27%，12.51%，其他脉石矿物少量。

2 矿石自然类型和结构构造

2.1 矿石自然类型

根据矿物组成及矿物含量分析，矿石中的主要工业铁矿物为菱铁矿和赤铁矿，主要脉石矿物为方解石，按所含主要脉石矿物划分矿石自然类型，该矿石为碳酸盐型铁矿石［13］。

2.2 矿石构造

矿石的构造主要有块状构造和斑状构造。以块状构造产出的矿石主要呈灰白—灰黑色，菱铁矿呈致密块状，脉石矿物方解石、少量石英及硅酸盐矿物呈块状构造（图1（a））；菱铁矿呈斑状，被其他铁矿物或以碳酸盐矿物方解石为主的脉石胶结，形成斑状构造（图1（b））。

2.3 矿石结构

（1）粒状结构。赤铁矿呈不规则粒状嵌布，磁铁矿呈自形、半自形粒状嵌布，具粒状结构。

（2）斑状结构。菱铁矿呈斑状或组成不规则团体，基质由方解石和石英组成，形成斑状结构。

（3）交代残余结构。磁铁矿被赤铁矿呈网状交代，形成半假象矿，具交代残余结构；长石发生高岭石化，局部为残留体，具交代残余结构。

（4）脉状结构。方解石呈脉状穿插于菱铁矿，具脉状结构。

（5）鳞片状结构。绢云母呈鳞片状集合体嵌布。

（6）网状结构。赤铁矿呈网状嵌布，网眼中被脉石矿物充填。

3 矿石主要矿物嵌布特征

3.1 金属矿物

3.1.1 菱铁矿

菱铁矿主要呈自形、半自形粒状组成集合体团体，主要与方解石、石英紧密共生（图2（a）），其次组成致密粒状集合体；方解石呈脉状穿插于菱铁矿，具脉状结构（图2（b））；另有少量菱铁矿呈鲕粒状嵌布，鲕粒被方解石、石英等胶结（图2（c））。

3.1.2 赤铁矿

赤铁矿主要为假象、半假象矿，在氧化条件下交代磁铁矿并保留其四方形、八面体形态，呈大小不一的粒状分布于矿石中，具磁铁矿假象，被脉石基底式胶结（图3（a））；部分原生赤铁矿呈网状嵌布，网眼中充填脉石矿物（图3（b）），假象赤铁矿呈斑状嵌布于矿石中（图3（c））。

3.1.3 磁铁矿

磁铁矿主要为四方形或近于四方形的粒状嵌布于矿石中，颗粒之间不相连，由脉石胶结成基底型（图4（a））；其次呈斑状产出，斑晶被脉石交代分割，其中含较多脉石包裹体（图4（b）），部分磁铁矿斑晶由外而内被赤铁矿交代，形成半假象矿（图4（c））；少量磁铁矿呈柱状并具方向性排列，呈似层状分布（图4（d））。

3.1.4 褐铁矿

褐铁矿呈不规则粒状、板状，零星散布于矿石中，颗粒中含细粒脉石包裹体（图5）。

3.1.5 黄铁矿及磁黄铁矿

黄铁矿呈细小粒状与脉石矿物交生，组成集合体嵌布（图6（a）），磁黄铁矿呈不规则粒状或碎屑状嵌布于脉石矿物中（图6（b））。

3.2 脉石矿物

3.2.1 碳酸盐矿物

碳酸盐矿物主要为方解石，少量白云石，呈自形、半自形或不规则粒状集合体嵌布，时常Fe离子呈类质同象替代Ca，方解石中不同程度含Fe，常与菱铁矿紧密共生（图7），时而呈细脉状穿插于矿石中（图2（b）），部分方解石还与石英共生。

3.2.2 石英

石英多为他形不规则粒状集合体嵌布，主要与菱铁矿、方解石矿物共生（图8（a）），有时与绢云母互为连晶（图8（b））。

3.2.3 云母

黑云母多为自形晶柱状，部分为片状、网状，主要与石榴石互为连晶（图9（a））；绢云母呈细粒磷片状集合体嵌布，具磷片状结构，有时也与石英紧密共生（图9（b））。

3.2.4 磷灰石

磷灰石多为自形粒状，呈单晶或集合体嵌布，常与石英、碳酸盐共生（图10）。

3.2.5 长石

长石呈半自形板柱状，颗粒常被黏土矿物高岭石交代，发生高岭石化，但仍保留了长石的形态特征，少量长石呈孤岛状、叶片状、乳滴状的形式残留其中（图11）。

4 主要铁矿物及脉石矿物粒度分析

对矿石中的有用铁矿物菱铁矿、赤铁矿和主要脉石矿物石英、方解石（含白云石）、长石及黏土进行工艺粒度分析，结果见表4。

由表4 可知，有用铁矿物菱铁矿属中粗粒嵌布，半数以上分布在+0.07 mm，+0.10 mm 分布率占39.21%，次要铁矿物赤铁矿结晶粒度略小于菱铁矿，+0.10 mm 分布率为28.87%；主要脉石矿物方解石（含白云石）、石英、长石（含黏土）均属中粗粒分布，+0.10 mm分布率分别占45.80%，23.21%，34.37%。

5 结 论

（1）某铁矿石中的主要铁矿物为菱铁矿，含量29.59%，次要铁矿物为赤铁矿，含量22.78%；主要脉石矿物为石英，含量13.72%，次之碳酸盐类矿物为方解石、白云石，含量分别为7.27%，12.51%。

（2）矿石的构造主要有块状构造和斑状构造。矿石的结构主要为粒状结构、斑状结构、交代残余结构、脉状结构、磷片状结构和网状结构。

（3）矿石中菱铁矿的工艺粒度分布较粗，+0.07 mm 粒级分布率为53.78%，+0.10 mm 分布率占39.21%；次要铁矿物赤铁矿结晶粒度则较细，在+0.07 mm 的分布率为38.71%，+0.10 mm 的分布率为28.87%。方解石（含白云石）、石英和长石（含黏土）的粒度分布属中粗粒分布，在+0.10 mm 的分布率分别为45.80%，23.21%，34.37%。

?