水厂铁矿磁铁矿矿石工艺矿物学研究

甘德清 李 晶 许英霞 刘殿龙 郭勃巍 李占金

(华北理工大学矿业工程学院，河北 唐山063009)

我国铁矿资源丰富，矿床类型齐全［1-6］，但贫矿多、富矿少、伴生组分多、平均铁品位低、选冶技术条件复杂［7-9］。水厂铁矿地处燕山台褶带马兰峪复背斜遵化穹褶束东北迁安隆起西北部，为沉积变质型铁矿床，矿区分布有小西山、落洼、南山、北山4 个矿体，其中后两者为主矿体，矿床矿石以磁铁矿为主［10-11］。为给水厂铁矿石可选性研究提供依据，本研究选取水厂铁矿有代表性矿样进行了工艺矿物学研究。

1 矿石物质组成

水厂铁矿石主要由磁铁石英岩、辉石磁铁石英岩、磁铁辉石岩及赤铁石英岩4 种类型组成，各类型矿石在矿体中多呈过渡关系，未见清晰界线。磁铁石英岩占矿石总量的95%，其中，金属矿物主要为磁铁矿，脉石矿物以石英为主，其次为辉石和角闪石。对矿石进行化学多元素分析和铁物相分析，结果分别见表1、表2。

表1 表明:矿石主要有用成分为铁，铁含量达32.27%;主要杂质为SiO2，其含量为56. 5%，而K2O、Na2O 和Al2O3含量相对较低;有害成分P 含量较低。

表1 矿石化学多元素分析结果Table 1 Main chemical composition analysis results of the ore %

表2 矿石铁物相分析结果Table 2 Iron phase analysis results of the ore %

表2 表明:矿石中铁主要存在于磁铁矿中，磁铁矿中铁占总铁的91.72%，5.30%的铁赋存于硅酸铁中，碳酸铁占总铁含量的2.49%，赤铁矿和黄铁矿中铁分别仅为总铁的0.36%和0.13%。

2 矿石结构构造

2.1 矿石结构

矿石的结构主要有自形晶粒状结构、半自形—他形粒状结构、似海绵陨铁结构、压碎结构等。

(1)自形晶粒状结构。磁铁矿呈立方体、八面体或菱形十二面体等自形晶粒状结构嵌布于石英、辉石等脉石矿物中(图1(a))。

(2)半自形—他形粒状结构。磁铁矿呈半自形—他形粒状分布，部分颗粒紧密相嵌呈团聚粒状嵌布(图1(b))。可见黄铁矿呈他形或不规则粒状、树枝状与该类磁铁矿共生(图1(c))。

(3)似海绵陨铁结构。磁铁矿充填于辉石等脉石矿物晶粒间，呈不规则胶结状产出，与侵入岩的海绵陨铁结构相似，形成似海绵陨铁结构(图1(d))，可见黄铁矿呈他形粒状与磁铁矿共生。

(4)压碎结构。部分磁铁矿受构造应力作用，被破碎后呈不规则锯齿状或棱角状嵌布，形成压碎结构(图1(e))。

图1 矿石结构构造特征Fig.1 The structure characteristics of iron ore

2.2 矿石构造

(1)条纹状构造。矿石中细粒磁铁矿与石英构成颜色浅暗相间的条纹，条纹宽1 ～3 mm，条纹状构造是矿石的主要构造类型。

(2)条带状构造。矿石中磁铁矿与石英、辉石等脉石矿物呈条带状交迭分布，条带宽大于3 mm，并具极好的定向性和延续性。

(3)片麻状构造。显微镜下可见磁铁矿呈不规则长条状，断续分布于石英中，具有良好的定向性，磁铁矿颗粒较粗，其长轴长约0.5 ～5 mm(图1(f))。

(4)块状构造。磁铁矿呈他形粒状或不规则块状在矿石中均匀分布，且无定向性，磁铁矿颗粒相对较粗，粒径为2 ～5 mm。

3 主要矿物的嵌布特征

3.1 磁铁矿

磁铁矿为矿石中最主要的金属矿物，其嵌布类型复杂且多样。磁铁矿多数呈半自形—他形粒状、聚粒状嵌布于石英、辉石、角闪石等脉石矿物中(图2(a))，少数呈不规则锯齿状或不规则片状，常与辉石共生构成矿石中的暗色条带，此类磁铁矿嵌布粒度范围为0.01 ～1 mm，多介于0.04 ～0.32 mm 之间。另外，还有少数磁铁矿呈不规则长条形定向分布于矿石中，可能是受后期构造作用，形成片麻状构造或条带状构造，此类磁铁矿长轴长短不一，长度范围为0.01～5 mm。

图2 主要矿物背散射图Fig.2 Backsccattered image of the main mineral

3.2 黄铁矿

矿石中黄铁矿含量在5%左右。黄铁矿主要呈半自形—他形粒状嵌布于辉石或石英等脉石矿物中，与磁铁矿紧密共生(图2(b))，嵌布粒度为0.1 ～0.5 mm，部分呈不规则状、树枝状与辉石共生。

3.3 石 英

石英为矿石中最主要的脉石矿物。石英主要呈自形—半自形粒状嵌布，呈定向排列，与辉石、角闪石共生形成矿石中的浅色条带。少量石英呈他形粒状或不规则状嵌布于辉石颗粒间，并与自形—半自形粒状磁铁矿共生。石英嵌布粒度为0.1 ～0.7 mm，大多介于0.1 ～0.3 mm 之间。

3.4 辉 石

矿石中辉石常与磁铁矿共生组成磁铁矿暗色条带状构造，内部嵌布着大量粒状磁铁矿和石英，少量他形粒状辉石内部被他形细粒的磁铁矿或黄铁矿交代，粒度约0.04 ～0.1 mm。光学显微镜下，辉石由于铁含量较高，呈现绿黑色或褐黑色。

3.5 角闪石

矿石中角闪石含量＜5%，多呈他形粒状嵌布，粒度约0.2 ～1 mm，具两组完全的闪石式解理，与磁铁矿紧密毗连共生。

4 磁铁矿的嵌布粒度分析

偏光显微镜下运用过尺线测法对磁铁矿的嵌布粒度进行了测定，结果如表3 所示。

表3 矿石磁铁矿嵌布粒度统计Table 3 Particle size distribution of magnetite in the ore

由表3 可知，矿石中磁铁矿粒度主要为0.04 ～0.32 mm，含量可达58.85%;矿石中8.42%的磁铁矿粒度大于0.64 mm，占有率相对较低;而粒度小于0.04 mm 的磁铁矿占有率为22.14%。总体来看，矿石中磁铁矿的粒度偏细，需要细磨才能使有用矿物充分单体解离。

5 结 论

(1)水厂铁矿石铁品位为32.27%，铁主要以磁铁矿的形式存在，铁在磁铁矿中分布率为91.72%，含铁矿物主要是磁铁矿、硅酸铁、碳酸铁和赤铁矿，脉石矿物主要为石英、辉石和角闪石。

(2)矿石的结构以粒状变晶结构为主，磁铁矿多呈自形或半自形—他形粒状赋存于石英和辉石等脉石矿物中，少数呈似海绵陨铁结构和压碎结构等。矿石构造以条纹状和条带状构造为主，片麻状构造和块状构造相对少见。

(3)矿石中磁铁矿嵌布类型多样，多数呈半自形—他形粒状、聚粒状嵌布于脉石矿物中，少数呈不规则锯齿状或不规则片状分布;磁铁矿嵌布粒度极不均匀，在+0.64 mm 粒级分布率为8. 42%，－0. 08 mm 粒级分布率为38.90%，－0.04 mm 粒级分布率为22.14%，因此宜采用阶段磨矿阶段选别工艺进行回收。

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