赤城縣陳家窯磁鐵礦礦物學(xué)特征

苗春祥

(河北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì) 張家口 075000)

我國(guó)重要的海相沉積赤鐵礦礦床—“宣龍式”鐵礦床主要產(chǎn)出于冀西北中元古界串嶺溝組底部地層,礦石礦物以鮞狀、腎狀赤鐵礦為主,典型礦床分布在河北宣化、龍關(guān)、龐家堡、赤城一帶。宣龍式鐵礦嚴(yán)格受地層控制,厚度變化不大,產(chǎn)狀較緩,沿走向及傾向相對(duì)穩(wěn)定,便于開(kāi)采,礦床規(guī)模較大,品位較高。

宣龍式赤鐵礦局部后受巖漿作用,在低溫缺氧富含有機(jī)碳的還原環(huán)境中赤鐵礦被還原成磁鐵礦。礦石礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、化學(xué)成分、礦石類型、礦石工藝礦物學(xué)特征隨之發(fā)生變化,赤城縣陳家窯鐵礦為典型的宣龍式磁鐵礦礦床。

1 礦石特征

1.1 礦物組成

礦石中主要礦石礦物為磁鐵礦,次之為赤鐵礦及菱鐵礦,局部偶見(jiàn)黃鐵礦;脈石礦物以石英、綠泥石為主,含少量黑云母、白云石和絹云母等。采用在顯微鏡下對(duì)礦石中的礦物進(jìn)行觀察及鏡下光學(xué)鑒定,并用直線法測(cè)定各礦物的百分含量。由鑒定結(jié)果可知,礦石中主要的鐵礦物為磁鐵礦,少量赤鐵礦及其它鐵礦物;脈石礦物有石英、綠泥石、透閃石等(表1)。

表1 礦石礦物含量

1.2 礦物結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石呈黑色,致密堅(jiān)硬,密度較大,具強(qiáng)磁性,礦石結(jié)構(gòu)為鮞狀、腎狀及細(xì)粒狀,磁鐵礦礦物為它形晶粒狀結(jié)構(gòu)。礦石以塊狀構(gòu)造為主,淺灰白色脈石礦物呈細(xì)脈或條帶,將黑色磁鐵礦分隔成若干塊狀,見(jiàn)少量節(jié)理裂隙,節(jié)理面被長(zhǎng)英質(zhì)礦物充填,局部含黃鐵礦。

(1)鮞狀磁鐵礦鏡下鑒定特征

磁鐵礦呈它形晶粒狀,多以脈石礦物顆粒為中心,環(huán)繞形成同心環(huán)狀;鮞粒多呈橢圓形,直徑多在0.7～2 mm之間,部分鮞粒的環(huán)帶分布密集,數(shù)個(gè)環(huán)帶連成一片,使得環(huán)帶間的間隙模糊甚至消失不見(jiàn),偶見(jiàn)鮞粒不完整,局部呈現(xiàn)類似揉皺現(xiàn)象。鮞粒在礦石中均勻密集分布,鮞粒間被磁鐵礦膠結(jié)充填(圖1右)。

光片:左為腎狀磁鐵礦 62.5×(-),右為鮞狀磁鐵礦 62.5×(+);脈石礦物粒間(深灰色)被磁鐵礦充填環(huán)繞(灰白色)

(2)腎狀磁鐵礦鏡下鑒定特征

礦物呈它形晶粒狀,多連生呈塊狀集合體,分布密集,顆粒間鑲嵌緊密,顆粒間邊界不易分辨。脈石礦物呈半自形圓粒狀,局部呈條帶或細(xì)脈狀,粒間被磁鐵礦充填環(huán)繞,脈石礦物中偶見(jiàn)斷續(xù)定向排列的磁鐵礦顆粒(圖1左)。

2 化學(xué)成分

2.1 礦石化學(xué)成分

礦石類型較為單一,礦石的化學(xué)成分主要為鐵。在鐵礦勘查工作過(guò)程中,為查明鐵礦石有用有益有害組分的含量及其分布狀況,將各層鐵礦石樣品副樣進(jìn)行組合,將組合樣按貧鐵礦(TFe<50%)和富鐵(TFe≥50%)礦進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

由貧鐵礦礦石的組合樣分析結(jié)果可知:TFe和mFe含量變化范圍較大,TFe為24.28%～41.77%,平均值為32.56%;mFe為16.52%～34.44%,平均值為26.03%。造渣礦物SiO2含量大,大部分含量大于工業(yè)指標(biāo)(18%)。個(gè)別樣品S元素含量較高,大部分樣品S含量小于工業(yè)指標(biāo)(0.3%);P的含量較低,均小于工業(yè)指標(biāo)(0.25%);Cu元素含量均小于伴生組分綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)(0.1%～0.2%);Pb、Zn、As元素含量指標(biāo)均小于工業(yè)指標(biāo), 達(dá)不到伴生有用組分的工業(yè)要求。

由富鐵礦礦石的組合樣分析結(jié)果可知:TFe和mFe含量變化范圍不大,TFe為50.38%～60.88%,平均值為53.53%;mFe為40.90%～55.64%,平均值為48.32%。造渣礦物SiO2含量較低,平均含量小于工業(yè)指標(biāo)(18%);S元素總體平均含量小于工業(yè)指標(biāo)(0.3%);P的含量較低,均小于工業(yè)指標(biāo)(0.25%);Cu、Pb、Zn、Mn元素含量指標(biāo)均小于工業(yè)指標(biāo),達(dá)不到伴生有用組分的工業(yè)要求;Sn元素含量偏高,均大于工業(yè)指標(biāo)(0.08%),在冶煉過(guò)程中應(yīng)去除;As元素含量較低,均小于工業(yè)指標(biāo)(0.07%)。

2.2 礦石物相特征

礦石中具有工業(yè)利用價(jià)值的鐵礦物為磁鐵礦。硅鐵礦、赤鐵礦、硫鐵礦和菱鐵礦等礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)區(qū)間分別為:0.18%～4.63%、1.11%～5.7%、0.036%～2.69%和0.25%～4.38%,含量變化幅度總體較小,僅有個(gè)別硫鐵礦含量有畸變現(xiàn)象。赤鐵礦、菱鐵礦與磁鐵礦總體上呈近似負(fù)相關(guān)關(guān)系,其它礦物與磁鐵礦之間無(wú)明顯關(guān)聯(lián)性。

根據(jù)鐵礦石物相統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可知:勘查區(qū)鐵礦石礦物成分簡(jiǎn)單,主要鐵礦物為磁鐵礦。按需選鐵礦(貧鐵礦)選礦工藝要求(磁性鐵對(duì)全鐵占有率/%),勘查區(qū)鐵礦石大部分為磁性鐵礦石(ω(mFe)/ω(TFe)≥85%,ωmFe/ω(TFe-siFe-oFe-sfFe-cFe) ≥85%),少量為弱磁性鐵(ω(mFe)/ω(TFe)<85%,ωmFe/ω(TFe-siFe-oFe-sfFe-cFe)<85%)。

3 礦層圍巖和夾石

3.1 礦層圍巖

礦層頂板圍巖為黑色頁(yè)巖,底板圍巖為石英砂巖(局部為頁(yè)巖),與礦層之間呈突變接觸關(guān)系,礦體界線明顯,肉眼可以確定。黑色含鉀頁(yè)巖層理明顯,局部富含黃鐵礦;石英砂巖少量節(jié)理裂隙內(nèi)發(fā)育黃鐵礦。

3.2 夾石

礦體(層)0～Ⅴ層之間為夾石,夾石厚薄不一。另外,個(gè)別單礦層之間夾薄層夾石,夾石巖性為黑色頁(yè)巖和石英砂巖。

4 工藝礦物學(xué)及選冶特征

4.1 礦物嵌布及選冶特征

(1)磁鐵礦嵌布特征

磁鐵礦作為主要礦物,呈細(xì)小的他形粒狀晶粒,主要分布在鮞粒外層,粒度一般在0.01～0.03 mm之間,粒間常與細(xì)小的石英、透閃石、綠泥石接觸毗連,磁鐵礦集合體常與透閃石、綠泥石及石英膠結(jié),形成鮞粒結(jié)構(gòu)的外層,由于鮞粒核心礦物成分不同,形成石英磁鐵礦和透閃石綠泥石磁鐵礦兩種礦石,其中石英磁鐵礦為主要類型。

(2)其它礦物嵌布特征

赤鐵礦為熱變質(zhì)還原不完全殘留體,位于磁鐵礦邊緣,分布狀態(tài)和磁鐵礦一起形成鮞粒外層,顆粒極細(xì),粒徑在0.01～0.03 mm之間,毗連關(guān)系與磁鐵礦相同。

石英以兩種形式存在:第一種分布在鮞粒核部,石英多為單晶,部分為復(fù)晶,他形粒狀,被磁鐵礦包圍膠結(jié),粒徑在0.05～0.07 mm之間;第二種分布在鮞粒外層,石英與磁鐵礦、透閃石、綠泥石毗連,粒徑小于0.03 mm,較第一種石英粒徑小。

綠泥石以兩種形式存在:第一種分布在鮞粒核部,與透閃石毗連鑲嵌,形成透閃石綠泥石磁鐵礦;第二種分布在鮞粒外層,綠泥石與磁鐵礦、透閃石、石英毗連,均勻散布,無(wú)定向性,呈不規(guī)則細(xì)片狀,粒度較細(xì),小于0.03 mm。

透閃石的分布:透閃石大部分賦存于鮞粒核部,少量分布在鮞粒外層。核部透閃石常與綠泥石嵌布毗連;鮞粒外層透閃石常與磁鐵礦嵌布毗連,礦物呈針狀或束狀,礦物顆粒直徑較小,長(zhǎng)0.05～0.07 mm,寬約0.01 mm。

4.2 礦物選冶特征

根據(jù)礦物成分、粒度及嵌布特征可知,礦石屬于極細(xì)粒礦石,磁鐵礦與石英、綠泥石、透閃石毗連嵌布,接觸關(guān)系復(fù)雜多變,要求選冶磨礦細(xì)度達(dá)到極細(xì)。透閃石、綠泥石含量較高,二者合計(jì)在10%左右,磨礦時(shí)易泥化,不利于選礦。鮞粒核部石英、透閃石、綠泥石集合體被磁鐵礦包裹,只有將鮞粒破壞,才能將礦物解離,磨礦難度很大。綜上所述,陳家窯鐵礦石屬于比較難選的礦物。

5 結(jié)論

鐵礦石由赤鐵礦被還原而來(lái),礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化不大,但礦石礦物組成和化學(xué)成分也還是有了一定幅度變化。在礦石還原過(guò)程中,部分礦體形成了富鐵礦,同時(shí)部分雜質(zhì)元素也發(fā)生了富集。

鐵礦石中透閃石、綠泥石含量較高,磨礦時(shí)容易產(chǎn)生泥化,給選礦帶來(lái)不利影響。鮞粒結(jié)構(gòu)礦石,屬極細(xì)粒礦石,磁鐵礦與石英、綠泥石、透閃石嵌布毗連,呈曲線式復(fù)雜接觸關(guān)系,難以解離,要求磨礦粒度細(xì)。

部分鐵礦石有害元素S、F含量偏高,應(yīng)對(duì)選礦后的鐵精粉經(jīng)過(guò)相關(guān)工藝剔除。根據(jù)鐵礦石礦物學(xué)相關(guān)特點(diǎn),在礦石選冶過(guò)程中需選擇相適應(yīng)的工藝,以提高鐵精礦質(zhì)量。