水廠鐵礦磁鐵礦礦石工藝礦物學(xué)研究

甘德清 李 晶 許英霞 劉殿龍 郭勃巍 李占金

(華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山063009)

我國鐵礦資源豐富，礦床類型齊全［1-6］，但貧礦多、富礦少、伴生組分多、平均鐵品位低、選冶技術(shù)條件復(fù)雜［7-9］。水廠鐵礦地處燕山臺(tái)褶帶馬蘭峪復(fù)背斜遵化穹褶束東北遷安隆起西北部，為沉積變質(zhì)型鐵礦床，礦區(qū)分布有小西山、落洼、南山、北山4 個(gè)礦體，其中后兩者為主礦體，礦床礦石以磁鐵礦為主［10-11］。為給水廠鐵礦石可選性研究提供依據(jù)，本研究選取水廠鐵礦有代表性礦樣進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究。

1 礦石物質(zhì)組成

水廠鐵礦石主要由磁鐵石英巖、輝石磁鐵石英巖、磁鐵輝石巖及赤鐵石英巖4 種類型組成，各類型礦石在礦體中多呈過渡關(guān)系，未見清晰界線。磁鐵石英巖占礦石總量的95%，其中，金屬礦物主要為磁鐵礦，脈石礦物以石英為主，其次為輝石和角閃石。對礦石進(jìn)行化學(xué)多元素分析和鐵物相分析，結(jié)果分別見表1、表2。

表1 表明:礦石主要有用成分為鐵，鐵含量達(dá)32.27%;主要雜質(zhì)為SiO2，其含量為56. 5%，而K2O、Na2O 和Al2O3含量相對較低;有害成分P 含量較低。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Main chemical composition analysis results of the ore %

表2 礦石鐵物相分析結(jié)果Table 2 Iron phase analysis results of the ore %

表2 表明:礦石中鐵主要存在于磁鐵礦中，磁鐵礦中鐵占總鐵的91.72%，5.30%的鐵賦存于硅酸鐵中，碳酸鐵占總鐵含量的2.49%，赤鐵礦和黃鐵礦中鐵分別僅為總鐵的0.36%和0.13%。

2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石的結(jié)構(gòu)主要有自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、似海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)等。

(1)自形晶粒狀結(jié)構(gòu)。磁鐵礦呈立方體、八面體或菱形十二面體等自形晶粒狀結(jié)構(gòu)嵌布于石英、輝石等脈石礦物中(圖1(a))。

(2)半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)。磁鐵礦呈半自形—他形粒狀分布，部分顆粒緊密相嵌呈團(tuán)聚粒狀嵌布(圖1(b))?？梢婞S鐵礦呈他形或不規(guī)則粒狀、樹枝狀與該類磁鐵礦共生(圖1(c))。

(3)似海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。磁鐵礦充填于輝石等脈石礦物晶粒間，呈不規(guī)則膠結(jié)狀產(chǎn)出，與侵入巖的海綿隕鐵結(jié)構(gòu)相似，形成似海綿隕鐵結(jié)構(gòu)(圖1(d))，可見黃鐵礦呈他形粒狀與磁鐵礦共生。

(4)壓碎結(jié)構(gòu)。部分磁鐵礦受構(gòu)造應(yīng)力作用，被破碎后呈不規(guī)則鋸齒狀或棱角狀嵌布，形成壓碎結(jié)構(gòu)(圖1(e))。

圖1 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征Fig.1 The structure characteristics of iron ore

2.2 礦石構(gòu)造

(1)條紋狀構(gòu)造。礦石中細(xì)粒磁鐵礦與石英構(gòu)成顏色淺暗相間的條紋，條紋寬1 ～3 mm，條紋狀構(gòu)造是礦石的主要構(gòu)造類型。

(2)條帶狀構(gòu)造。礦石中磁鐵礦與石英、輝石等脈石礦物呈條帶狀交迭分布，條帶寬大于3 mm，并具極好的定向性和延續(xù)性。

(3)片麻狀構(gòu)造。顯微鏡下可見磁鐵礦呈不規(guī)則長條狀，斷續(xù)分布于石英中，具有良好的定向性，磁鐵礦顆粒較粗，其長軸長約0.5 ～5 mm(圖1(f))。

(4)塊狀構(gòu)造。磁鐵礦呈他形粒狀或不規(guī)則塊狀在礦石中均勻分布，且無定向性，磁鐵礦顆粒相對較粗，粒徑為2 ～5 mm。

3 主要礦物的嵌布特征

3.1 磁鐵礦

磁鐵礦為礦石中最主要的金屬礦物，其嵌布類型復(fù)雜且多樣。磁鐵礦多數(shù)呈半自形—他形粒狀、聚粒狀嵌布于石英、輝石、角閃石等脈石礦物中(圖2(a))，少數(shù)呈不規(guī)則鋸齒狀或不規(guī)則片狀，常與輝石共生構(gòu)成礦石中的暗色條帶，此類磁鐵礦嵌布粒度范圍為0.01 ～1 mm，多介于0.04 ～0.32 mm 之間。另外，還有少數(shù)磁鐵礦呈不規(guī)則長條形定向分布于礦石中，可能是受后期構(gòu)造作用，形成片麻狀構(gòu)造或條帶狀構(gòu)造，此類磁鐵礦長軸長短不一，長度范圍為0.01～5 mm。

圖2 主要礦物背散射圖Fig.2 Backsccattered image of the main mineral

3.2 黃鐵礦

礦石中黃鐵礦含量在5%左右。黃鐵礦主要呈半自形—他形粒狀嵌布于輝石或石英等脈石礦物中，與磁鐵礦緊密共生(圖2(b))，嵌布粒度為0.1 ～0.5 mm，部分呈不規(guī)則狀、樹枝狀與輝石共生。

3.3 石 英

石英為礦石中最主要的脈石礦物。石英主要呈自形—半自形粒狀嵌布，呈定向排列，與輝石、角閃石共生形成礦石中的淺色條帶。少量石英呈他形粒狀或不規(guī)則狀嵌布于輝石顆粒間，并與自形—半自形粒狀磁鐵礦共生。石英嵌布粒度為0.1 ～0.7 mm，大多介于0.1 ～0.3 mm 之間。

3.4 輝 石

礦石中輝石常與磁鐵礦共生組成磁鐵礦暗色條帶狀構(gòu)造，內(nèi)部嵌布著大量粒狀磁鐵礦和石英，少量他形粒狀輝石內(nèi)部被他形細(xì)粒的磁鐵礦或黃鐵礦交代，粒度約0.04 ～0.1 mm。光學(xué)顯微鏡下，輝石由于鐵含量較高，呈現(xiàn)綠黑色或褐黑色。

3.5 角閃石

礦石中角閃石含量＜5%，多呈他形粒狀嵌布，粒度約0.2 ～1 mm，具兩組完全的閃石式解理，與磁鐵礦緊密毗連共生。

4 磁鐵礦的嵌布粒度分析

偏光顯微鏡下運(yùn)用過尺線測法對磁鐵礦的嵌布粒度進(jìn)行了測定，結(jié)果如表3 所示。

表3 礦石磁鐵礦嵌布粒度統(tǒng)計(jì)Table 3 Particle size distribution of magnetite in the ore

由表3 可知，礦石中磁鐵礦粒度主要為0.04 ～0.32 mm，含量可達(dá)58.85%;礦石中8.42%的磁鐵礦粒度大于0.64 mm，占有率相對較低;而粒度小于0.04 mm 的磁鐵礦占有率為22.14%?？傮w來看，礦石中磁鐵礦的粒度偏細(xì)，需要細(xì)磨才能使有用礦物充分單體解離。

5 結(jié) 論

(1)水廠鐵礦石鐵品位為32.27%，鐵主要以磁鐵礦的形式存在，鐵在磁鐵礦中分布率為91.72%，含鐵礦物主要是磁鐵礦、硅酸鐵、碳酸鐵和赤鐵礦，脈石礦物主要為石英、輝石和角閃石。

(2)礦石的結(jié)構(gòu)以粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主，磁鐵礦多呈自形或半自形—他形粒狀賦存于石英和輝石等脈石礦物中，少數(shù)呈似海綿隕鐵結(jié)構(gòu)和壓碎結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以條紋狀和條帶狀構(gòu)造為主，片麻狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造相對少見。

(3)礦石中磁鐵礦嵌布類型多樣，多數(shù)呈半自形—他形粒狀、聚粒狀嵌布于脈石礦物中，少數(shù)呈不規(guī)則鋸齒狀或不規(guī)則片狀分布;磁鐵礦嵌布粒度極不均勻，在+0.64 mm 粒級分布率為8. 42%，－0. 08 mm 粒級分布率為38.90%，－0.04 mm 粒級分布率為22.14%，因此宜采用階段磨礦階段選別工藝進(jìn)行回收。

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