安徽某廢石工藝礦物學(xué)研究

鄒宗彬 揣 新 鄧秀蘭 黃秋菊

（1.安徽馬鋼礦業(yè)資源集團南山礦業(yè)有限公司；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司；3.金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心）

在礦石開采和選礦過程中不可避免地會產(chǎn)生大量的廢石及尾礦，對環(huán)境往往造成不同程度的危害。根據(jù)《冶金行業(yè)綠色礦山建設(shè)規(guī)范》，礦山廢石及尾礦的資源化利用是礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。鐵礦廢石最直接的利用方法是將其制成各種類型的砂石骨料，以緩解天然砂石骨料開采對環(huán)境造成的破壞［1］。然而，作為加工砂石骨料的原料，部分廢石含有一定量的有害元素硫，會對混凝土的性能和鋼筋間的錨固性能產(chǎn)生一定的負面影響，因此，對其中的硫進行系統(tǒng)而全面的研究很有必要。

1 廢石的物質(zhì)組成

1.1 化學(xué)成分分析

安徽某廢石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

由表1可知：廢石S含量為2.01%，F(xiàn)e含量為10.85%，Al2O3含量為14.47%，SiO2含量為52.44%。

1.2 鐵硫物相分析

廢石的鐵、硫物相分析結(jié)果見表2、表3。

由表2可知：廢石中的鐵主要以磁性鐵和硅酸鐵的形式存在，分布率分別為35.12%和26.54%；其次是以赤褐鐵和硫化鐵的形式存在，分布率分別為12.90%和15.58%；部分鐵以碳酸鐵的形式存在，分布率為9.86%，其他含鐵礦物較少。

由表3可知：廢石中的硫主要以硫化物的形式存在，黃鐵礦形式的硫的分布率為93.03%，硫酸鹽中硫的分布率為4.98%，其他含硫礦物相對較少。

1.3 礦物組成及含量

廢石的礦物組成及相對含量見表4。

由表4可知：廢石中主要硫化物黃鐵礦的含量為3.54%；主要鐵礦物磁鐵礦和赤鐵礦的含量分別為5.33%和2.04%；脈石礦物以鈉長石為主，含量為40.25%，其次為石英和云母、黏土、綠泥石、角閃石、鉀長石等硅酸鹽礦物，還有少量碳酸鹽礦物方解石和菱鐵礦；其他礦物含量相對較少。

2 廢石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.1 廢石的構(gòu)造

廢石的構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造和脈狀構(gòu)造。長石、黏土礦物和石英多呈集合體塊狀產(chǎn)出，部分磁鐵礦或赤鐵礦呈細粒浸染狀嵌布在長石、黏土礦物中，長石、石英等礦物組成條脈狀穿插于綠泥石中形成脈狀構(gòu)造。

2.2 廢石的結(jié)構(gòu)

廢石的結(jié)構(gòu)主要為粒狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、浸染狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)。黃鐵礦、磁鐵礦一般呈不規(guī)則粒狀嵌布，具粒狀結(jié)構(gòu)，長石、碳酸鹽礦物多呈粗粒斑晶產(chǎn)出形成斑狀結(jié)構(gòu)。部分黃鐵礦、磁鐵礦呈不規(guī)則細粒狀嵌于脈石礦物中形成浸染狀結(jié)構(gòu)，赤鐵礦大多交代磁鐵礦形成交代結(jié)構(gòu)，黃鐵礦常常包裹大量細粒脈石礦物形成包含結(jié)構(gòu)［2-7］。

3 廢石中主要礦物的嵌布特征與共生關(guān)系

（1）黃鐵礦。黃鐵礦為廢石樣品中主要的含硫礦物，是有害元素硫的主要載體。黃鐵礦主要呈不規(guī)則粒狀嵌布于脈石礦物中（圖1），其中粗粒黃鐵礦呈斑狀嵌布，斑晶中包含細粒脈石礦物（圖2），少量黃鐵礦呈不規(guī)則細粒浸染狀嵌布于脈石礦物中，嵌布粒度主要分布在50μm以下，另有少量黃鐵礦呈不規(guī)則細粒狀并組成條脈穿插于脈石礦物中。

（2）磁鐵礦。磁鐵礦是廢石中的主要鐵礦物。磁鐵礦主要呈斑狀嵌布，且部分磁鐵礦常被赤鐵礦交代形成半假象礦（圖3），斑狀磁鐵礦一般還與黃鐵礦、黃銅礦、脈石礦物共生嵌布；部分磁鐵礦呈他形粒狀嵌于脈石礦物中（圖4）；少量磁鐵礦呈細粒浸染狀嵌于脈石礦物中，嵌布粒度主要分布在20μm以下；另有少量磁鐵礦呈自形、半自形粒狀嵌于脈石礦物中。

（3）赤鐵礦。赤鐵礦為廢石中的次要鐵礦物，主要為次生假象礦，少量為原生礦。假象礦由交代磁鐵礦而形成，但仍保留了磁鐵礦晶體形態(tài)特征，常見磁鐵礦次變殘體嵌于其中，形成半假象赤鐵礦（圖5），有少量假象赤鐵礦被脈石穿插、交織形成網(wǎng)格狀。原生赤鐵礦一般呈自形晶柱狀嵌于脈石礦物中，有時與黃鐵礦等礦物共生嵌布。

（4）磁黃鐵礦。磁黃鐵礦為次要含硫礦物，含量較少，一般呈半自形粒狀與磁鐵礦共生嵌布（圖6）。

（5）黃銅礦。黃銅礦是廢石中主要的含銅礦物，含量較少，主要呈不規(guī)則粒狀嵌布于脈石礦物中（圖7）。

（6）長石。廢石中的長石主要為鈉長石，少量為鉀長石，鈣長石偶見，而且鈉長石為樣品中含量最多的礦物。長石主要呈自形晶板狀與鐵礦物和輝石共生嵌布（圖8），部分長石表面發(fā)生黏土化、綠泥石化、綠簾石化等蝕變，鐵礦物常常嵌布其中；另有少量長石呈斑狀與鐵礦物共生嵌布。

（7）云母。廢石中的云母主要為黑云母，少量為絹云母。樣品中黑云母一般呈不規(guī)則片狀與鐵礦物共生嵌布（圖9），絹云母則呈細小鱗片狀集合體與鐵礦物共生嵌布。

4 廢石中主要金屬礦物的粒度分析

廢石中的主要金屬礦物的嵌布粒度見表5。

由表5可知：黃鐵礦的嵌布粒度總體較粗，+0.07 mm的分布率為68.90%；磁鐵礦的嵌布粒度粗細不均，+0.07 mm的分布率為52.42%；赤鐵礦的嵌布粒度較細，-0.07 mm的分布率為77.35%。

5 結(jié) 論

（1）廢石S含量為2.01%，F(xiàn)e含量為10.85%，Al2O3含量為14.47%，SiO2含量為52.44%。

（2）廢石中的鐵主要以磁性鐵和硅酸鐵的形式存在，分布率分別為35.12%和26.54%；其次是以赤褐鐵和硫化鐵的形式存在，分布率分別為12.90%和15.58%；部分鐵以碳酸鐵的形式存在，分布率為9.86%。廢石中的硫主要以硫化物的形式存在，黃鐵礦形式的硫的分布率為93.03%，其他含硫礦物含量相對較少。

（3）廢石中的主要硫化物黃鐵礦的含量為3.54%，主要鐵礦物磁鐵礦和赤鐵礦的含量分別為5.33%和2.04%，脈石礦物以鈉長石為主，含量為40.25%，其他礦物含量相對較少。

（4）廢石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造和脈狀構(gòu)造；廢石的結(jié)構(gòu)主要為粒狀結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、浸染狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)。

（5）廢石中黃鐵礦的嵌布粒度總體較粗，+0.07 mm的分布率為68.90%；磁鐵礦的嵌布粒度粗細不均，+0.07 mm的分布率為52.42%；赤鐵礦的嵌布粒度較細，-0.07 mm的分布率為77.35%。