甘肅省隴南市某褐鐵礦的地質(zhì)特征及開發(fā)利用前景分析

王建勤 曹 剛 陳吉祥

（酒泉鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

1 概述

該褐鐵礦大地構(gòu)造位置處于秦嶺褶皺系中部，位于南秦嶺加里東——印支褶皺帶中，屬馬槽灣-陳家山鐵錳鈷鋅多金屬成礦帶。2012年，勘查單位對(duì)該鐵礦開展普查工作，區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)十五條礦體，礦床規(guī)模接近中型。本文通過(guò)對(duì)該礦地質(zhì)特征及礦石特性的分析，對(duì)其開發(fā)利用價(jià)值前景進(jìn)行分析判斷并提出相關(guān)建議。

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦體地質(zhì)

鐵礦區(qū)自北向南可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)礦段?，F(xiàn)將各礦段主要礦體分述如下：Ⅰ礦段：該礦段圈定3條鐵礦體，分別是1、2、3 號(hào)礦體，以 1 號(hào)礦體最大，2、3 號(hào)礦體次之，其特征：1號(hào)礦體：賦存于志留系中上統(tǒng)中段（S2-3bs21、S2-3bs22）中厚層粉晶灰?guī)r、鈣質(zhì)板巖與志留系中上統(tǒng)上段（S2-3bs31、S2-3bs32）中厚層粉晶灰?guī)r、絹云母粉砂質(zhì)板巖的接觸部位，受F1北西向斷裂所控制。礦體地表斷續(xù)出露長(zhǎng)度約1320米，真厚度在6.15-23.76米之間，平均厚度11.50米，厚度變化系數(shù)14%。礦體形態(tài)為層狀、似層狀，礦體產(chǎn)狀與F1斷層一致，傾向 40°－75°，傾角 65°－80°,礦體最低品位38.65%，最高品位68.35%,平均品位43.32%，品位變化系數(shù)10%。

Ⅱ礦段：該礦段見(jiàn)3條鐵礦體，分別是 4、5、6 號(hào)礦體，以 4 號(hào)礦體最大，5、6 號(hào)礦體次之，其特征：4號(hào)礦體：賦存于志留系中上統(tǒng)中段（S2-3bs21）中厚層粉晶灰?guī)r與志留系中上統(tǒng)中段（S2-3bs22）鈣質(zhì)板巖的接觸部位；其地表控制長(zhǎng)度650米，呈斷續(xù)出露。礦體真厚度在1.13-24.87米之間，平均厚度12.36米，厚度變化系數(shù)90%。礦體形態(tài)為層狀，似層狀，礦體產(chǎn)狀與 F7 斷層一致，傾向 325°－360°，傾角 48°－56°,向北沿傾向控制延深14-28米，礦體平均品位49.31%，最低品位31.33%,最高品位55.50%,品位變化系數(shù)19%。該礦體由上至下具有厚度變大，品位變富的趨勢(shì)。

Ⅲ礦段：該礦段見(jiàn)9條鐵礦體，分別是 7、8、9、10、11、12、13、14、15 號(hào)礦體，以11 號(hào)礦體最大，7、8、9、10、12、13、14、15 號(hào)礦體次之，其特征：11號(hào)礦體：賦存于志留系中上統(tǒng)中段（S2-3bs21）中厚層粉晶灰?guī)r與志留系中上統(tǒng)中段（S2-3bs22）鈣質(zhì)板巖及印支期石英閃長(zhǎng)巖的接觸部位；受F15斷裂控制。地表控制長(zhǎng)度310米，呈斷續(xù)出露，礦體真厚度在5.91-24.66米之間，平均厚度12.11米，厚度變化系數(shù)107%。礦體形態(tài)為層狀，似層狀、凸透鏡狀，礦體產(chǎn)狀與F15斷層一致，傾向70°，傾角85°,礦體平均品位31.77%，最低品位32.53%,最高品位38.39%,品位變化系數(shù)12%。該礦體控制延深19米，由上至下具有厚度變小，品位變富的趨勢(shì)。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦石結(jié)構(gòu)主要為他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、隱晶結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為致密塊狀、條帶狀、角礫狀、鮞狀、結(jié)核狀以及土狀、蜂窩狀構(gòu)造。

2.2.2 礦石物質(zhì)組成：礦石礦物組合簡(jiǎn)單，金屬礦物主要為褐鐵礦，次為赤鐵礦。脈石礦物以方解石為主，次為石英、鐵白云石、絹云母等。

表1 鐵礦體地質(zhì)特征一覽表

表2 鐵礦化學(xué)全分析結(jié)果表

表3 最終流程試驗(yàn)結(jié)果（%）

2.2.3 礦石有用組份：礦石有用組份主要為鐵。全鐵品位一般為32.53%～68.09%，最高68.35%，全礦床平均品位TFe46.84%。其他有害組分鋅、硫、磷、硅等含量均較低（見(jiàn)表2）。

2.3 礦體賦存規(guī)律

礦床受志留系中上統(tǒng)白水江群中、上段（S2-3bs2、S2-3bs3）層位控制，鐵礦體多數(shù)賦存于灰?guī)r與板巖接觸部位，礦體對(duì)巖性無(wú)選擇。同時(shí)，礦體產(chǎn)出亦受構(gòu)造制約，礦體富集地段主要是在巖層背斜翼部、層間裂隙及NW向、近EW向斷裂破碎帶。

3 該鐵礦的可選性

2011年12月，酒鋼技術(shù)中心礦物研究所對(duì)該礦的采樣進(jìn)行選礦試驗(yàn)，試驗(yàn)用樣品的原礦鐵品位41.56%，雜質(zhì)二氧化硅含量為26.99%，主要有用鐵礦物為褐鐵礦。褐鐵礦集合體嵌布粒度不均勻，大多在0.3～0.05mm之間。脈石礦物以石英、碧玉為主，高嶺土次之。

選礦試驗(yàn)采用焙燒磁選-反浮選工藝時(shí)，得到的試驗(yàn)結(jié)果為：焙燒礦在-200目97.8%的磨礦細(xì)度下，經(jīng)一粗兩精弱磁選別，獲得精礦鐵品位55.75%，回收率91.06%的選別指標(biāo)，SiO2含量15.92%，選礦比1.33倍。對(duì)該磁選精礦再進(jìn)行反浮選提質(zhì)降硅試驗(yàn)，閉路試驗(yàn)可獲得精礦鐵品位60.34%，SiO2含量11.96%，產(chǎn)率56.33%，回收率74.07%，選礦比1.78倍。

選礦試驗(yàn)采用強(qiáng)磁選-反浮選工藝時(shí)，得到的試驗(yàn)結(jié)果為：原礦在-200目95.1%的磨礦細(xì)度下，經(jīng)一粗兩掃強(qiáng)磁選別，可獲得綜合精礦鐵品位52.48%、回收率77.26%的選別指標(biāo)，SiO2含量12.37%，選礦比1.62倍。采用陽(yáng)離子捕收劑進(jìn)行反浮選進(jìn)一步降硅，閉路流程一粗一精兩掃，可獲得精礦鐵品位55.01%（燒后鐵品位60.34%），SiO2含量9.67%，流程產(chǎn)率50.72%，回收率66.61%，選礦比1.97倍。

從選礦試驗(yàn)結(jié)果看，本礦石較為難選，表現(xiàn)為精礦品位較低、雜質(zhì)含量較高，同時(shí)最終的回收率也較低，尾礦品位高。但與市場(chǎng)采購(gòu)精礦相比，該礦石具有一定的開發(fā)價(jià)值。

各工藝下的最終流程試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

4 開發(fā)利用前景分析

4.1 褐鐵礦含鐵量一般為37%～55%，吸水性很強(qiáng)，一般都吸附大量的水分，在焙燒或入高爐受熱后去掉游離水和結(jié)晶水，礦石氣孔率因而增加，大大改善了礦石的還原性。所以褐鐵礦比赤鐵礦和磁鐵礦的還原性都要好。

4.2 該鐵礦主要以褐鐵礦為主，在扣減燒損后品位有明顯的提高。酒鋼技術(shù)中心礦物研究所于2011年12月對(duì)該礦進(jìn)行的選礦試驗(yàn)結(jié)果表明，該礦采樣品位為TFe41.56%，燒損后的品位為TFe45.89%，燒損后鐵礦品位將提高4%。而該鐵礦的平均品位為46.84%，其中平均品位在48%以上部分礦體的鐵礦石資源量占礦床資源量的40%左右。根據(jù)煉鐵用鐵礦石一般工業(yè)指標(biāo)，褐鐵礦石、菱鐵礦石在扣除燒損后的品位如果達(dá)到TFe50%，就可無(wú)需進(jìn)行選礦而直接入爐。這說(shuō)明該鐵礦部分富鐵礦無(wú)需選礦可直接入爐。

4.3 從上世紀(jì)末開始，國(guó)內(nèi)外的鋼鐵廠就開始了褐鐵礦直接入爐技術(shù)的研究和運(yùn)用，在使用20%的塊礦使用量時(shí)，褐鐵礦的配比只能達(dá)到4～8%。而水城鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司煉鐵廠于2005年進(jìn)行的褐鐵礦富礦直接入爐試驗(yàn)表明，褐鐵礦在1200m3高爐直接入爐的使用比例可以達(dá)到11%。

4.4 該礦以往的工作程度較低，以往所進(jìn)行的勘查工作僅僅根據(jù)地表露頭及舊坑道的編錄估算了粗略的礦石量，對(duì)礦體的深部延伸及礦體厚度均未進(jìn)行有效控制。如果對(duì)該鐵礦投入一定的勘查工作，該礦的資源量將有進(jìn)一步增大的可能。同時(shí)該礦周邊分布眾多褐鐵礦礦點(diǎn)，形成區(qū)域性褐鐵礦成礦帶。如果對(duì)該區(qū)域的鐵礦進(jìn)行整裝勘查及開發(fā)，有望取得更大勘查成果。

4.5 省內(nèi)距該礦最近的酒鋼集團(tuán)榆中鋼廠，在完成地震災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建項(xiàng)目后的鐵產(chǎn)能將達(dá)到225萬(wàn)噸/年。如果內(nèi)在鐵礦原料中使用6%的高品位褐鐵礦塊礦，每年的褐鐵礦塊礦需求量將達(dá)到20萬(wàn)噸以上。榆中鋼廠在完成二期項(xiàng)目后產(chǎn)能達(dá)到500萬(wàn)噸時(shí)，每年的褐鐵礦塊礦需求量將達(dá)到40萬(wàn)噸。因此該褐鐵礦具有較好的市場(chǎng)前景。

4.6 該鐵礦距酒鋼集團(tuán)榆中鋼廠的運(yùn)距約470公里，目前正在建設(shè)的蘭渝鐵路預(yù)計(jì)2015年通車，該鐵路建成后到酒鋼集團(tuán)榆中鋼廠的運(yùn)輸狀況將大為改善。礦區(qū)附近地表河流、泉水發(fā)育，生產(chǎn)、生活用水極為方便；礦區(qū)西部約兩千米有白鶴橋水電站電力網(wǎng)供電，礦區(qū)供電條件十分方便。

5 關(guān)于該礦開發(fā)利用的相關(guān)建議

5.1 針對(duì)該礦以往勘查程度較低其情況，應(yīng)對(duì)該鐵礦區(qū)投入一定的勘查工作，探明其資源分布情況，進(jìn)一步提高鐵礦石資源儲(chǔ)量。在進(jìn)行下一步勘查工作時(shí)，可考慮利用電法物探手段發(fā)現(xiàn)成礦有利構(gòu)造及礦體深部延伸情況，為坑道、鉆探等勘探工程提供依據(jù)。

5.2 針對(duì)礦體的品級(jí)分布特征。對(duì)該礦TFe品位在48%以上的部分礦石，可以聯(lián)系到周邊鋼廠進(jìn)行直接入爐冶煉試驗(yàn)。如果該礦產(chǎn)出的富褐鐵礦能夠滿足直接入爐的要求，這部分礦石應(yīng)分別采出后破碎到一定的粒度，作為富礦直接供應(yīng)鋼廠，可省去細(xì)破、磨礦、焙燒、磁選等工藝，節(jié)省下相關(guān)工序的生產(chǎn)成本。

5.3 對(duì)于該礦TFe品位在48%以下的分布礦石，如果經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的勘查工作，證實(shí)這部分礦石的資源量能夠滿足要求，可考慮建設(shè)一座能夠?qū)σ陨系V石進(jìn)行處理的選礦廠，對(duì)這部分礦石進(jìn)行選別后銷售到鋼廠。

結(jié)語(yǔ)

從本文對(duì)隴南市某褐鐵礦資源特征及開發(fā)利用前景分析可以看出，該鐵礦具有較高的開發(fā)利用價(jià)值，值得進(jìn)一步投入勘查及進(jìn)行開發(fā)利用方面的研究。

[1]水城鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司.煉鐵廠褐鐵礦直接入爐的研究與實(shí)踐[Z].2008.