內(nèi)蒙某鐵礦石的工藝礦物學(xué)研究

蔡明明，張文平，于淙權(quán)，李光勝，黃發(fā)波，朱幸福

（山東黃金礦業(yè)科技有限公司選冶實(shí)驗(yàn)室分公司，山東 煙臺(tái) 261441）

雖然我國的鐵礦資源比較豐富，但是隨著礦產(chǎn)資源的開采難度系數(shù)逐漸變大，工藝礦物學(xué)研究在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中的作用越來越重要[1-4]。通過工藝礦物學(xué)研究明確礦石的性質(zhì)特點(diǎn)，查明影響選礦指標(biāo)的主要因素，可為礦產(chǎn)資源的綜合開發(fā)利用和選礦指標(biāo)的優(yōu)化調(diào)整提供重要的數(shù)據(jù)支撐[5-6]。本文通過對(duì)該礦石開展系統(tǒng)性的工藝礦物學(xué)參數(shù)研究，為后續(xù)該礦產(chǎn)資源的高效開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 礦石組分

1.1 化學(xué)成分

某鐵礦石的化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。從表1 可以看出，該礦石中全鐵含量為23.52%，是主要的可回收元素。

表1 礦石化學(xué)成分分析結(jié)果/%Table 1 Results of chemical composition analysis of ore

1.2 鐵化學(xué)物相分析

礦石中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果分別見表2。

從表2 可以看出，礦石中的鐵主要以磁性鐵的形式存在，占總鐵的85.60%,磁鐵礦是磁性鐵的主要代表礦物；其次以赤鐵礦、褐鐵礦中的鐵，占總鐵的7.35%；硅酸鹽形式的鐵占總鐵的6.33%；只有微量的鐵在硫化物礦物中，占總鐵的0.72%。

表2 礦石中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果Table 2 Results of chemical phase analysis of iron in ores

1.3 礦物組成

通過顯微鏡下光片鑒定及掃描電鏡檢測(cè)綜合分析，結(jié)果表明，礦石的主要金屬礦物為磁鐵礦，亦見少量赤鐵礦、黃鐵礦，可見微量的黃銅礦和閃鋅礦；脈石礦物主要有石英、長石（鉀長石、鈉長石、斜長石）、角閃石（陽起石、綠鈉閃石等）、云母（黑云母、白云母等）、綠泥石、方解石、磷灰石等。礦石礦物相對(duì)含量見表3。

表3 礦石的礦物組成及相對(duì)含量Table 3 Mineral composition and relative content of ores

2 礦石中重要礦物的嵌布特征

2.1 磁鐵礦

磁鐵礦是礦石中的主要金屬礦物，礦物量為27.98%，主要化學(xué)組成為Fe、O，磁鐵礦本身含雜質(zhì)很少，有部分含有一定數(shù)量的Si、Al、Ti 等元素，在個(gè)別磁鐵礦中檢測(cè)出了元素釩。磁鐵礦平 均 含F(xiàn)e 72.09%、Al 0.15%、Si 0.06%、Ti 0.02、V 0.01%，這些定量數(shù)據(jù)可作為生產(chǎn)鐵精礦時(shí)鐵品位的上限和含雜質(zhì)元素的下限參考。

礦石中的磁鐵礦多呈中-粗粒嵌布，亦見呈不規(guī)則粒狀和條狀嵌布的磁鐵礦；礦石中粗粒磁鐵礦遭受碎裂作用，后期脈石沿裂隙充填形成磁鐵礦的碎裂結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致磁鐵礦的邊界復(fù)雜化，同時(shí)生成一定數(shù)量的呈棱角狀的磁鐵礦碎屑，這樣的磁鐵礦不易與脈石完全分離；受構(gòu)造破裂作用的影響和部分磁鐵礦可能形成于成巖后的熱液活動(dòng)階段，所以存在一定數(shù)量的細(xì)粒磁鐵礦，這類磁鐵礦在磨礦過程中不可能實(shí)現(xiàn)和脈石礦物的充分解離，是生產(chǎn)鐵精礦過程中要面對(duì)的主要困難之一。

將該礦石破碎至0～2 mm 觀察，磁鐵礦呈中-粗粒度嵌布，+0.074 mm 84.97%，-0.010 mm 0.04%，這有利于通過磨礦使其與脈石礦物解離。磁鐵礦主要粒度分布情況見表4。磁鐵礦主要嵌布特征見圖1。

圖1 磁鐵礦主要嵌布特征Fig.1 Main distribution characteristics of magnetite

表4 磁鐵礦粒度分布情況Table 4 Particle size distribution of magnetite

2.2 赤鐵礦、褐鐵礦

礦石中含有少量的赤、褐鐵礦，礦物量為2.47%，其中主要是赤鐵礦，褐鐵礦很少。赤鐵礦化學(xué)組成相對(duì)簡單，除含F(xiàn)e、O 外，一般不含其他雜質(zhì)。

部分赤鐵礦直接交代磁鐵礦形成，二者關(guān)系密切，磨礦后與磁鐵礦很難完全分離，不能與磁鐵礦完全分離的赤鐵礦進(jìn)入鐵精礦中會(huì)降低精礦的鐵品位。赤鐵礦主要嵌布特征見圖2。

圖2 赤鐵礦主要嵌布特征Fig.2 Main distribution characteristics of hematite

2.3 黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦

化學(xué)物相結(jié)果表明，占總鐵0.72% 的鐵在硫化物礦物中，這部分鐵主要是在黃鐵礦中，黃銅礦、閃鋅礦的成分中也會(huì)含少量的鐵，由于它們的礦物量太小，含鐵量占總鐵量也很小。黃鐵礦主要嵌布特征見圖3。

圖3 黃鐵礦主要嵌布特征Fig.3 Main distribution characteristics of pyrite

3 礦石中磁鐵礦的解離度分析

為了使磁鐵礦解離度的分析更有針對(duì)性，特開展了兩段磨礦條件下的解離度分析研究。

一段磨礦研究是將礦石分別處理至不同磨礦細(xì)度，測(cè)定其中金屬礦物的單體解離度，以為確定更加合理的一段磨礦條件提供參考依據(jù)。

一段磨礦不同磨礦細(xì)度下磁鐵礦的解離度研究結(jié)果見表5。

表5 一段磨礦不同磨礦細(xì)度磁鐵礦解離度分析結(jié)果Table 5 Analysis results of dissociation degree of magnetite with different grinding fineness in the first grinding stage

根據(jù)一段磨礦磁鐵礦的單體解離度檢測(cè)結(jié)果來看，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm 67.4%時(shí)，磁鐵礦的單體解離度為92.39%，進(jìn)一步提高磨礦細(xì)磨對(duì)磁鐵礦的解離沒有太大影響。

二段磨礦實(shí)驗(yàn)是在一段磨礦后磁選的粗精礦中完成，二段磨礦不同磨礦細(xì)度下磁鐵礦的解離度分析結(jié)果見表6。

表6 二段磨礦不同磨礦細(xì)度磁鐵礦的解離度分析結(jié)果Table 6 Analysis results of dissociation degree of magnetite with different grinding fineness in the second stage grinding

從表6 可以看出，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.037 mm 95%時(shí)，磁鐵礦的解離高達(dá)99.12%，此時(shí)連生體形式的磁鐵礦的平均粒度約為0.003 mm，而與磁鐵礦連生的脈石礦物的平均粒度約為0.008 mm，說明連生形式的磁鐵礦粒度很細(xì)且以被脈石礦物包裹或連生的形式存在。

4 影響鐵回收的礦物學(xué)因素分析

（1）礦石中部分磁鐵礦內(nèi)部有細(xì)小的（一般在幾百納米）Al、Ti 氧化物析出，細(xì)磨無法將Al、Ti 氧化物與磁鐵礦分離，它們會(huì)隨磁鐵礦進(jìn)入精礦，降低精礦鐵的品位，增加精礦的雜質(zhì)含量。

（2）礦石中磁鐵礦屬中-粗粒度嵌布，經(jīng)磨礦后易與脈石礦物分離，有利于鐵精礦的生產(chǎn)；解離度研究結(jié)果表明，無論在什么磨礦細(xì)度條件下，磁鐵礦都有一定數(shù)量的連生脈石，這主要是由于礦石中總有一些呈微細(xì)嵌布的磁鐵礦所決定的，細(xì)粒嵌布的磁鐵礦有時(shí)也與粗粒磁鐵礦經(jīng)應(yīng)力破裂造成的碎裂結(jié)構(gòu)有關(guān)，該條件下粗粒磁鐵礦形成許多棱角狀碎片并為脈石充填，這不利于磁鐵礦的磨礦解離。

（3）礦石中有2.47%的赤鐵礦、褐鐵礦，主要是赤鐵礦；部分赤鐵礦以交代磁鐵礦形式產(chǎn)于磁鐵礦邊緣，這部分赤鐵礦很難與磁鐵礦完全分離，在一定程度上影響了精礦鐵的品位。

（4）磁鐵礦內(nèi)部有細(xì)小的硅酸鹽礦物包體，由于粒度細(xì)小，磨礦很難將其與磁鐵礦完全分離，這些硅酸鹽礦物進(jìn)入鐵精礦后會(huì)使精礦的雜質(zhì)含量增加，進(jìn)而影響鐵精礦質(zhì)量。

5 結(jié)論

（1）化學(xué)分析結(jié)果表明，該礦石中全鐵含量為23.52%，是主要的可回收元素。

（2）化學(xué)物相分析結(jié)果表明，礦石中的鐵主要以磁性鐵的形式存在，占總鐵的85.60%,磁鐵礦是磁性鐵的主要代表礦物；其次以赤鐵礦、褐鐵礦中的鐵，占總鐵的7.35%；硅酸鹽形式的鐵占總鐵的6.33%；只有微量的鐵在硫化物礦物中，占總鐵的0.72%。

（3）礦石的主要金屬礦物為磁鐵礦，亦見少量赤鐵礦、黃鐵礦，可見微量的黃銅礦和閃鋅礦；脈石礦物主要有石英、長石（鉀長石、鈉長石、斜長石）、角閃石（陽起石、綠鈉閃石等）、云母（黑云母、白云母等）、綠泥石、方解石、磷灰石等。

（4）通過兩段磨礦條件下的磁鐵礦解離度分析得出，粗粒磁鐵礦有利于單體解離選別，但是部分硅酸鹽、連生脈石、氧化鐵等礦物呈致密侵染狀嵌布于磁鐵礦中，對(duì)精礦中鐵的品位有一定影響。