国外某豆状铁矿石开发利用可行性分析

徐浩越

(安徽工业大学商学院)

国外某豆状铁矿石开发利用可行性分析

徐浩越

(安徽工业大学商学院)

国外某铁矿是由玄武岩的不断消蚀所形成的冲积层矿床，主要有用矿物为磁赤铁矿，以豆状或砾状分布于某古河道的泥土中，粒径多在3～5 mm，铁品位为10%左右，资源量达50亿t。为实现对该铁矿石的开发利用，在分析地质背景、铁矿石资源量和矿石性质的基础上，进行了选矿探索试验，分析开发利用该铁矿石的可行性，并提出了意见和建议。

豆粒铁矿 开发利用 可行性分析

近年来，随着我国钢铁工业的快速发展，国内铁矿石已无法满足生产的需要，对进口铁矿石的依赖度逐渐上升。但进口铁矿石价格受制于人，不利于钢铁业的长远发展。为满足国内铁矿石的需求，确保钢铁工业的发展，考虑到经济可行性，在国外进行矿业投资，合理开发利用国外铁矿石资源，对于缓解目前国内铁矿石供应压力具有积极意义。

国外某铁矿石位于一面积达4 500 km2的古河道，资源量大，有用矿物主要为磁赤铁矿，杂质为二氧化硅和黏土矿物等，成分简单。铁矿石主要呈豆状和砾状的形式存在于古河道的泥土中，颗粒粒径均小于5 mm，铁品位高，约为10%。而且该矿区地理位置优越，基础设施较为完善。矿区大部分邻近已有交通设施，如铁路和港口，部分铁路还经过矿区，极大地方便了矿石运输到就近的港口。

1 地质条件

1.1 矿区地质

该古河道的前期勘探中出现的磁异象表明了玄武岩层的存在。经查明，在较早的地质时期，古河道地区表面附有的玄武岩表层经风化、氧化、蚀化等作用消蚀边缘的部分玄武岩。其中部分玄武岩碎片中一些较重的矿物如以磁铁矿和赤铁矿为主的铁矿石，就随着流水经过漫长时间的搬运和碰撞，在古河道中不断沉积下来。随着时间的累积，这些玄武岩碎片基本被水流淹没、冲刷，在河道的深谷处慢慢堆积，并保存下来。

在第三纪时代，含铁量较高的红土和部分岩石碎片也被水流冲入河道系统。后来河道干涸，其中的铁矿石演化成了磁赤铁矿。在红土演化的过程中，磁赤铁矿以豆状的形式不断发育成型，其中铁不断得到富集，含量逐渐提高，达到较高的品位，这就形成了富含铁的古河道豆状铁矿石，矿化风格为冲积层豆状铁矿石矿床。暴露在外面的玄武岩经过长期的消蚀作用，含铁矿物渐渐从被风化的石头上分离、累积形成豆状的铁矿石。该豆状铁矿石最初粒径范围较广，从1毫米到几百毫米。因这些豆状铁矿石密度较大，容易集中在现在古河道中，不断被水流冲刷，并相互碰撞，最终粒径趋向均匀，多在3～ 5 mm，形成冲积层矿床。这就使得整个古河道中遍布玄武岩，铁矿石主要以豆状磁赤铁矿形式存在，其中的其他矿物如黏土等成为铁矿石的脉石矿物。

豆状铁矿石中的三价铁和亚铁的配比取决于形成过程和含水量。按照实际豆状铁矿石的组成，磁赤铁矿含量占主要地位，并伴有杂质二氧化硅和黏土。铁品位平均在50%左右，甚至可达57%～59%。

古河道铁矿区位于准平原地区，地势平坦，交通便利，使得勘探活动得以快速进行，并且成本相对较低。

1.2 磁赤铁矿存在的影响

地质勘探早已探测到古河道系统中弱磁性物质的存在，如其中红土所含的弱磁性矿物。该地貌系统中主要含铁成分为磁赤铁矿，被地球物理界看成是测量的一种有害干扰因素。因为磁赤铁矿的磁性可以掩盖航空磁力测量时一般条件下可测量到的部分详细信息，该信息可用来查明测量范围内某些隐藏矿物的细微特性。勘探人员利用这些特性以判定金矿床和基本金属矿床是否存在，磁赤铁矿的存在使这一探查过程难以进行。另一方面，豆状铁矿石在富集铁的过程中，其他金属矿物如基本金属的矿物也随之得到富集。虽然磁赤铁矿因磁滞而减小的一小部分磁感应强度有助于金和基本金属的勘探，但致力于金和基本金属勘探的人员大都忽视了对古河道系统中铁的成分进行检测、分析。

磁赤铁矿的磁性不利于其他金属的勘探，却非常适宜利用航磁数据识别和精确定位含磁赤铁矿的古河道。另外，磁赤铁矿矿石的弱磁性很适宜磁选工艺进行选矿，选矿成本低。由于该铁矿位于干涸的古河道，在露天采矿现场即可采用初步磁选将非磁性的杂质抛出，从而进一步提高铁的品位。

2 铁矿石资源量

古河道铁矿资源量丰富。2009年，某专业公司基于钻探结果对探矿区进行资源估算，以边界品位为5%计算的资源量为5亿t，铁矿平均品位为10.3%。

该资源量的估算仅针对整个勘探矿区中部分目标矿区，占整个1 200 多km长古河道铁矿带的10%左右。矿区古河道实际宽度为200～600 m，最宽可达1 200 m；深度为5～15 m，最深处达30 m。计算时按原矿密度为 1.72 t/m3，平均宽度和深度均为10 m，则矿区铁矿石资源量超过50亿t，铁平均品位达10%以上。

此种资源量估算方式比较保守，考虑古河道实际的平均宽度会大于10 m，深度超过10 m的可能性也比较大，另外矿石密度有时达2.0 t/m3甚至更大，因此古河道铁矿石实际资源量会更大。鉴于其地质模型，每千米古河道含有平均铁品位为10%的豆状铁矿石500万t，相当于每千米古河道上含有铁品位50%的豆状铁矿石资源量为100万t。

3 选矿探索试验

早在2006年，项目组就在古河道的不同矿区地表进行取样，经过多个矿业研究院所和大学的研究分析，对矿样进行了矿物特性分析、实验室干磁选、现场磁选、试验湿磁选、差分磁选、重选、焙烧、浮选和多吨位混合样品的选矿试验。

3.1 地表采样

矿区地表取样可探查豆状铁矿石中矿物组成特性和铁品位，以确定其是否具有较好的经济性开发利用，并为后续的选矿探索试验提供基础，同时为以后申请获取更多矿区和进行勘探工作提供参考资料。

2006年4月，采用干式磁滚筒对从矿区地表所取的几十个点的初步矿样进行初步的抛尾(主要是除去其中含量较多的泥土)以提高铁品位，减轻后续试验的处理量。矿区表面所取矿样经过干式磁滚筒初步磁选抛尾后，所得的豆状铁矿石矿样铁品位在 45%～54%，最高可达56%。随后在2010年9月和2011年1月又分别对矿区地表进行上述取样，获得的豆状铁矿石矿样平均铁品位分别为52.2%、53.2%。

可见，采用干式磁滚筒对矿区地表的初步矿样进行预先抛尾，不仅能减轻后续工艺的处理量，还能使铁品位得到大幅度的提高。干式磁滚筒法取样使铁得到较大程度的富集。

3.2 矿石性质

3.2.1 矿石化学多元素分析

对某次从矿区地表经干式磁滚筒单次磁选后获得的矿样进行主要化学成分分析，结果见表1。

表1 矿样主要化学成分分析结果 %

成分TFeSiO2Al2O3PS烧失含量50.7812.778.200.0280.033.24

由表1可知，矿石中主要具有回收价值的金属为铁，含量达50.78%，品位较高。杂质主要为SiO2和Al2O3，含量分别为12.77%、8.20%，有害元素S、P含量降低，分别仅为0.03%和0.028%。因此该豆状铁矿石属于高铁低硫铁矿石，需抛除的脉石矿物主要是石英和黏土矿物，可考虑采用磁选工艺回收铁。

3.2.2 矿物镜下分析

对岩心进行钻孔，获得的岩心中铁矿石大部分为圆形，少数为角砾形，采用电子显微镜扫描分析豆状铁矿石，结果见图1。

图1 豆状铁矿石电子显微镜扫描结果

由图1可知，豆状铁矿石粒径在3～5mm。主要有用矿物磁赤铁矿含量较多，部分黑色线状是豆状铁矿石干燥后产生的裂缝。石英呈灰黑色小圆形斑点状，右下角褐色线状的氧化铝，是主要的杂质，部分豆状铁矿石还含有少量的褐铁矿和赤铁矿。

3.3 选矿探索试验

(1)干式磁预选—破碎—湿式磁粗选工艺。无论在实验室还是在勘探现场，采用干式磁滚筒进行初步磁选就能把铁品位为10%左右的豆状铁矿石品位提高到50%以上。将铁矿石初步进行破碎至粒径小于1mm，进行了进一步选矿试验。采用湿式磁选机，可以将铁品位为50.91%干式磁选铁粗精矿品位提高到55.17%，再进一步富集铁，就可以得到合格的铁精矿。

(2)破碎—重选—再磨—精选工艺。矿区钻孔矿石初步破碎到0.045～1mm，通过重选可获得铁品位为58.32%的铁粗精矿，其中主要杂质二氧化硅和氧化铝含量合计降到8.0%以下。若进一步进行再磨矿和精选，铁矿石品位将会提高到60%以上，此时二氧化硅和氧化铝进一步得到脱除，因铁矿石中含硫、磷很低，因此最终得到的铁精矿质量很高。

(3)2010 年，在国内某大学省级重点实验室对豆状铁矿石进行初步分选，得到的铁品位为47%～48%、粒径小于8mm的铁粗精矿，磨矿到-0.075mm后再经几种选矿工艺进行联合选矿后，可获得铁品位为59.7%、铁回收率为72.35%的铁精矿。

由选矿探索试验可知，该豆状铁矿石有害元素含量低，不需进行特别处理。铁矿石进行初步抛除泥土后，铁品位得到大幅度提升。所含杂质成分简单，再进行分选给予脱除，很容易得到质量较好的铁精矿。

4 开发利用的可行性

4.1 矿区资源量的初步判断

该古河道铁矿按铁品位按10%计，资源量达到50亿t以上，储量可观。

4.2 矿石性质的初步认识

初步磁选抛除泥土后获得豆状铁矿石，品位达到50%，有用矿物主要为磁赤铁矿，杂质成为简单，以二氧化硅和氧化铝为主，含量较低。有害元素硫、磷含量很低，可不考虑处理。豆状铁矿石粒度一般在3～5mm。

4.3 选矿探索试验的初步评价

铁矿石在不进行磨矿的条件下，经过简单干式磁选即可获得铁品位为50%～55%的铁粗精矿；进行初步破碎后采用重选工艺分选，铁品位也在60%以下。说明要获得铁品位大于60%铁精矿，需要进行细磨再选。

5 开发利用的建议

(1)完善地质勘探工作，形成国际上认可的地质勘探报告，进一步查清地质条件和矿石的储量和质量。

(2)在采场使用干式磁预选，开发铁品位为50%以上的豆状铁矿石的采矿方案，减轻后续选矿工艺处理量，降低成本。

(3)在确定采矿方案基础上，采取有代表性的矿样进行系统的选矿试验研究，寻求最佳的选矿工艺流程和项目建设方案，以获得铁品位为60%以上的铁精矿。

(4)在上述的工作期间，对所在国的矿业政策和相关法律法规、项目外部环境如水、电、码头、环保要求、运输方案等进行详细了解，为开发利用做好准备，以减少投资的风险。

6 结 论

(1)国外某古河道矿区因玄武岩呈表面玄武岩的消蚀，不断剥离，含有密度较大的铁矿物的玄武岩碎片在古河道水流的作用下最终沉积下来。第三纪时，红土和岩石碎片也不断进入河道。随着后来河道干涸，玄武岩碎片中铁矿物和红土的不断演化，磁赤铁矿逐渐以豆状形式发育成型，粒径多在3～5mm。

(2)初步勘探表明，该豆状铁矿石资源量大，铁品位按10%计，资源量达到50亿t以上。矿石埋藏浅，基本以豆状形式存在于古河道泥土中。开采时可采用露天开采，无需爆破，采矿成本低。

(3)矿石主要有用矿物为磁赤铁矿，脉石矿物为石英、黏土矿等，有害元素硫、磷含量很低。选矿探索试验表明，采用干式磁选预先抛去泥土，即可将铁富集到50%～55%，若要获得铁品位60%以上的铁精矿，需要进行进一步的磨矿和选别。

(4)该矿区基础设施较好，交通便利。综合考虑，开发利用该古河道豆状铁矿石初步可行。为减少投资风险，宜进一步对所在国的相关法律法规、外部环境、软硬件设施等进行深入调研。如能成功开发利用该铁矿，对于国内铁矿石的供应，具有积极作用。

2015-01-16)

徐浩越(1990—)，女，硕士，243032 安徽省马鞍山市马向路新城东区。