木盂子铁矿工艺矿物学研究

朱巨建,沈海涛,代淑娟，于连涛

(1.辽宁科技大学矿业工程学院，辽宁 鞍山 114051；2.中国科学院金属研究所，辽宁 沈阳 110016)

木盂子铁矿矿物组成简单，分布不均匀，多具条带状构造，粒状结构。金属矿物主要为磁铁矿、磁黄铁矿，少量黄铁矿；非金属矿物主要为角闪石，少量石英、黑云母。该矿样总体嵌布粒度较细，主要矿物粒度均较细小。嵌布类型主要为包裹型，其次为毗连型。磁铁矿为主要含铁矿物，多呈他形-半自形，部分呈自形晶。分布不均匀，多呈条带状集中分布，嵌布粒度大小不一，一般为0.02～0.28mm，最小为0.005mm，最大0.78mm，以细粒为主。磁黄铁矿：为硫铁矿物之一，属于脉石矿物。主要呈他形细粒与磁铁矿规则毗连镶嵌，少量呈星点状包裹于磁铁矿中。嵌布粒度大小不一，以细粒为主，一般为0.01～0.15mm，最小为0.002mm，最大0.48mm。黄铁矿：多呈他形粒状，含量很少。脉石矿物：主要为普通角闪石，其次为石英，少量黑云母。脉石矿物整体嵌布粒度相对较粗，一般为0.25～2.14mm。内部多包裹有细粒磁铁矿和磁黄铁矿。由该矿样矿物组成及含量知，可回收的主要矿物为磁铁矿，又因其嵌布粒度细，需细磨矿，才能对其有效回收[1]。

1 矿石的化学组成

1.1 矿石光谱半定量分析

原矿进行光谱半定量分析，其结果见表1。

表1 原矿X射线荧光光谱分析

1.2 原矿化学多项分析

矿石化学多项分析结果见表2。

表2 原矿化学多项分析

由半定量及化学多相分析结果可以看出，该矿石中主要回收元素为铁，杂质元素硫含量较高，试验中需加以考虑。

2 矿石的矿物组成

2.1 矿石矿物组成及含量

矿石矿物组成及含量见表3。

表3 矿石矿物组成及含量

通过矿石中矿物组成及含量统计，矿石中金属矿物主要为磁铁矿，其次为赤铁矿、黄铁矿，有少量褐铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿，微量矿物为菱铁矿，金属矿物含量合计为28.98%；非金属矿物主要为石英和普通角闪石，其次有绿泥石和普通辉石，非金属矿物含量合计为71.02%。

2.2 铁矿物的物相分析

矿石中铁进行物相分析结果见表4。

表4 铁矿物的物相分析

由表3物相分析结果可以看出，该矿石中铁以磁性铁中铁、硅酸盐中铁为主，其次为赤/褐铁矿中铁、菱铁矿中铁及黄铁矿中铁。有回收利用价值的以磁性铁中铁为主。

2.3 磁铁矿浸染粒度

磁铁矿浸染粒度统计结果见表5。

表5 磁铁矿浸染粒度统计结果

磁铁矿浸染粒度，以粗粒为主，各粒级分布比较均匀，+0.074mm粒级分布率为57.36%，-0.074mm粒级分布率为42.64%，其中-0.037mm粒级分布率为14.10%。矿石中赤铁矿浸染粒度未统计，但粒度比较细，一般均在0.074mm以下粒级分布。

3 矿石中矿物产出特征及结构构造

3.1 矿物产出特征

3.1.1 金属矿物产出特征[2,3]

磁铁矿：磁铁矿在矿石中多以粒状、不规则状及其集合体产出。在粗粒磁铁矿中包含有细粒和板状石英矿物，磁铁矿以粒状产于脉石矿物中，并在磁铁矿颗粒中包含有细粒磁黄铁矿(图1)，磁铁矿与赤铁矿嵌布关系较为密切，磁铁矿多被赤铁矿交替和穿插(图2、图3)，磁铁矿也被黄铁矿交代，甚至被包裹(图4)，同时见到磁铁矿沿脉石矿物裂隙侵入，形成脉状构造(图5)。

赤铁矿： 赤铁矿在矿石中多以细板条状、针状分布在脉石矿物中，并对磁铁矿有交替作用(图2、图3)，还有少量赤铁矿沿磁铁矿颗粒间隙式裂缝交替穿插，赤铁矿与黄铁矿也有接触关系，在黄铁矿颗粒周围有赤铁矿分布。同时胶结黄铁矿颗粒(图4)。

黄铁矿：黄铁矿在矿石中为主要含硫矿物。并多以脉状和他形颗粒产于脉石矿物中(图4)，黄铁矿多交代磁铁矿(图4)，黄铁矿颗粒边缘及周围有赤铁矿充填胶结(图4)，除此黄铁矿与褐铁矿嵌布关系较为密切，褐铁矿多从黄铁矿颗粒四周进行交替(图6)，使黄铁矿呈残余状结构。

图1 磁铁矿(Ma)以不规则粒状产出,并磁铁矿中包含有磁黄铁矿(ph)细粒

图2 赤铁矿(Hem)以板条状、针状分布在脉石矿物(G)中，并交代磁铁矿(Ma)

图3 赤铁矿(Hem)交代磁铁矿(Ma)颗粒

图4 黄铁矿(Py)交代磁铁矿(Ma)颗粒

图5 磁铁矿(Ma)沿脉石(G)裂隙充填侵入

图6 褐铁矿(Lim)交代黄铁矿(Py)

褐铁矿：褐铁矿在矿石中产出不多。多以脉状分布在黄铁矿颗粒周围，并交替，溶蚀黄铁矿。使黄铁矿呈残余状(图6)，褐铁矿与其它矿物嵌布关系不密切，并很少有接触关系。

磁黄铁矿：磁黄铁矿在矿石中也为含硫矿物，又以细点滴状分布在磁铁矿中，但含量很少。对选矿影响不大(图1)

黄铜矿：黄铜矿在矿石中也是含硫矿物，但含量很少。又与磁铁矿嵌布关系不密切，所以对选矿不会有影响。

3.1.2 非金属矿物产出特征

石英在矿石中为主要的脉石矿物，多以粒状、不规则状产出。石英颗粒间隙有普通角闪石细粒分布，二者有紧密伴生。石英以不规则细粒状产于普通角闪石中，含量不多。石英粒度粗细不等，一般粒度在0.1～0.5mm之间，见图7。

图7 石英和角闪石产出特征

普通角闪石为含铁的主要非金属矿物。硅酸铁主要来源于普通角闪石。普通角闪石在矿石中多以粒状和板条产出，并与石英伴生。普通角闪石粒度一般在0.1～0.8mm之间，见图7。

绿泥石多以叶片状产出，为普通角闪石蚀变产物，并产于普通角闪石颗粒中。与普通角闪石紧密伴生。绿泥石粒度一般在0.05～0.1mm之间。

普通辉石在矿石中多以短柱状产出，解理比较发育。普通辉石与普通角闪石交织在一起出现，二者紧密伴生，普通辉石粒度一般在0.5～0.8mm之间。

3.2 矿石结构构造

3.2.1 矿石结构

矿石中金属矿物如磁铁矿、黄铁矿均以他形粒状分布在脉石矿物中，形成他形粒状结构；矿石中赤铁矿和褐铁矿对磁铁矿、黄铁矿均有交代作用，形成交代溶蚀结构；矿石中黄铁矿被褐铁矿交代溶蚀，使黄铁矿呈残留体保留在褐铁矿中，形成残余结构；矿石中磁铁矿粗大颗粒中，有磁黄铁矿和脉石矿物细粒分布其中，形成包含状结构[4]。

3.2.2 矿石构造

矿石中磁铁矿、黄铁矿和黄铜矿以他形粒状、不规则状分布在脉石矿物中，形成浸染状构造；磁铁矿脉石矿物裂隙填充侵入，形成脉状构造；矿石中磁铁矿集合体呈延长状分布，条带宽窄不一。大体呈平行状排列，形成条带状构造；矿石中金属矿物如：磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿等以集合体不规则，大小不一、分布在脉石矿物中，形成斑杂状构造。

4 结论

1)通过铁物相分析、磁铁矿浸染粒度统计和矿物产出特征和嵌布关系鉴定可知，铁主要以磁性铁为主；磁铁矿以粗粒为主，各粒度分布均匀；磁铁矿与赤铁矿和黄铁矿有一定的交替和交代关系，但不甚普遍，仅在个别矿石中比较明显。因此，采用磁选法可有效回收该矿石中的磁性铁，又因磁黄铁矿以细小颗粒分布在磁铁矿中，二者难以完全单体解离，因此，经磁选获得的铁精矿中硫含量可能较高。

2)矿石中含有赤铁矿，含量达3.72%，并且粒度细小选别比较困难。矿石中含硫含硫矿物主要为黄铁矿，磁黄铁矿和黄铜矿含硫很少，不具有回收利用价值，且影响精矿质量。矿石中可回收利用的矿物仅为磁铁矿，因磁性铁中铁分布率仅为47.95%，因此，选别该矿石无法获得较高回收率，回收率一般小于45%。

3)矿石中非金属矿物中，普通角闪石为含铁矿物，并且含量较多，属硅酸铁，不易选别，是选别该矿石无法获得较高铁回收率的重要原因。

[1] 马鸿文.工业矿物与岩石[M].北京:地质出版社,2002:217-218.

[2] 周乐光.工艺矿物学[M].北京:冶金工业出版社,2002:163-164.

[3] 彭真万，刘青宪，徐明.矿物学基础[M].北京:地质出版社,2008.

[4] 随祖萌.矿石学[M].武汉:武汉工业大学出版社,1987.