国内某难选铁矿石工艺矿物学研究*

王 炬 陈 洲 袁启东 田一安

（1.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司；2.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司）

铁矿资源是国家战略性资源，随着我国钢铁工业的快速发展，国内铁矿石需求量巨大，但我国的高品位铁矿严重短缺，对外依存度长期居高不下［1-2］。为保证我国铁矿资源的安全供给，加快开发国内低品位、复杂难选铁矿具有重要的现实意义［3-5］。国内某铁矿储量7 000～7 500 万t，全铁品位约30%，磁性铁品位约20%。该矿石不但矿物组成复杂，而且铁矿物嵌布粒度微细并与脉石紧密共生，属复杂难选铁矿石。为合理利用该铁矿资源，对其开展了详细的工艺矿物学研究，查明其矿物组成和含量、嵌布特征、结晶粒度、元素赋存状态等矿物学信息，为合理制订选矿方案提供指导依据。

1 矿石化学组成

1.1 多元素分析

矿石化学多元素分析结果见表1。

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由表1 可知，矿石主要有用元素为Fe，全铁品位为31.49%，磁性铁品位为20.58%，其他有用元素含量较低；主要杂质为SiO2和Al2O3，含量分别为29.31%和6.49%，有害元素硫、磷含量较低；矿石碱比为0.25，属于酸性铁矿石。

1.2 铁物相分析

矿石铁物相分析结果见表2。

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由表2可知，矿石中的铁矿物主要为磁铁矿和赤褐铁矿，两者铁分布率分别为65.84% 和26.01%，其他铁矿物含量较低，因此该矿石为磁赤混合型矿石。

2 矿石的矿物组成

矿石的矿物组成及含量测定结果见表3。

注：黄铁矿中包含微量磁黄铁矿。

由表3 可知，矿石中主要有用矿物为磁铁矿，含量为28.58%，次要有用矿物为赤铁矿和褐铁矿，含量分别为8.72% 和4.09%；主要脉石矿物为长石、碳酸盐和石英，含量分别为16.05%、18.05%和13.29%。

3 矿石的结构构造

3.1 矿石构造

该矿石主要为层纹状构造、块状构造和浸染状构造。

（1）层纹状构造。铁矿石中的粒状磁铁矿和石英、长石、绿泥石等碎屑交互成层状嵌布，层理宽度通常为1～5 mm。

（2）块状构造。铁矿石和泥岩均有分布，两者均呈致密状，但颜色有所不同，矿石一般为黑色，泥岩则为灰绿色。

（3）浸染状构造。少量金属硫化物黄铁矿和铁氧化物磁铁矿、赤褐铁矿等呈零散浸染状分布于脉石矿物中。

3.2 矿石结构

该矿石的结构主要有粒状结构、条带结构、斑状结构、鳞片状结构、脉状结构和浸染状结构。

（1）粒状结构。细粒磁铁矿呈半自形粒状均匀分布，与脉石交织嵌布（图1）。

（2）条带结构。粒状磁铁矿或褐铁矿呈连晶状，组成条带，与脉石条带互层嵌布（图2）。

（3）斑状结构。粗粒磁铁矿、赤铁矿或长石碎屑呈斑状嵌于矿石中，基质主要为脉石，部分磁铁矿晶粒边缘有溶蚀现象（图3、图4）。

（4）鳞片状结构。细粒绿泥石和水云母呈鳞片状结构，其中嵌有针状、柱状钠长石及细晶铁质（图5）。

（5）脉状结构。碳酸盐和黑云母呈脉状互层嵌布（图6）。

（6）浸染状结构。细粒磁铁矿、黄铁矿呈不均匀浸染状结构（图7）。

4 主要矿物的嵌布特征和共生关系

4.1 金属矿物

（1）磁铁矿。磁铁矿为淡棕灰色、灰色，呈极小的半自形—他形细粒状，粒度约5 μm，晶粒与脉石矿物通常交织嵌布，不易解离（图1）；呈半自形—他形粒状连晶组成平行或略有弯曲的不连续条带，与脉石条带互层嵌布（图2）；呈较粗的斑状碎屑，由于氧化作用，晶粒边缘呈溶蚀状，与脉石关系紧密，两者接触面呈弯曲状，细磨后也很难完全解离；呈微细粒状，粒径约3 μm，浸染嵌于黏土或绿泥石等脉石矿物中（图7）。

（2）赤铁矿。赤铁矿为灰白色，具非均质性，呈不规则细小碎屑状散布于矿石中，少量为斑状，基质主要由脉石和细粒磁铁矿组成（图4），但在基质中有时也含有赤铁矿微晶；较少交代磁铁矿形成假象赤铁矿（图8），部分呈小于10 μm 的细小粒状浸染嵌布在脉石矿物中。

（3）褐铁矿。褐铁矿为灰色，内反射黄褐色，呈细小粒状、丝状组成不连续条带，条带中夹杂脉石矿物，两者紧密连生不易解离（图9）。

（4）黄铁矿。黄铁矿为黄白色，一般呈半自形粒状浸染嵌布（图7），有时与粒状磁铁矿紧密共生，并组成条带嵌布。

4.2 脉石矿物

（1）长石。长石为钠长石，自形晶柱状，常组成集合体，呈斑状嵌布，伴生矿物主要为绿泥石，有时两者紧密连生组成斑晶，绿泥石中会含细晶铁质包体（图10）。

（2）碳酸盐。碳酸盐主要为方解石，以细粒浸染状散布于黏土杂质中，或与黑云母伴生呈脉状或次生脉状穿插于矿石中（图11）。

（3）石英。石英呈细粒碎屑，主要与水云母、细晶长石、碳酸盐、泥晶等构成黏土杂基或形成粉砂岩，部分组成条带与磁铁矿条带紧密嵌布（图12）。

（4）黏土。黏土为水云母、细小石英、绿泥石、碳酸盐、长石、铁质、泥晶等的混合物，在矿石中多组成集合体（图13）或以胶结物的形式呈基质嵌布；集合体有时组成条带，与条带状磁铁矿互层嵌布（图12）。

（5）绿泥石。绿泥石呈鳞片状或叶片状产出，较少呈放射状；鳞片状晶通常组成集合体嵌布（图5），其中常包含细晶铁质包裹体，片状晶则呈斑晶产出，但基质仍由细小鳞片状绿泥石和细晶黏土、铁质组成（图10），与长石关系紧密，在黏土杂基中常混有这种细小鳞片状绿泥石。

5 主要矿物的嵌布粒度

矿石主要铁矿物及脉石矿物的嵌布粒度测定结果见表4、表5。测定时石英、长石归为一类，碳酸盐和黏土归为一类。黏土系由水云母、细晶绿泥石、泥晶、硅质、铁质等混合物组成，属于黏土杂基，因此统计时黏土均按集合体测定。

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由表4、表5 可知，主要有用矿物磁铁矿、赤铁矿结晶粒度-10 μm 的分布率均超50%，因此属于极微细粒嵌布；主要脉石矿物石英、长石、碳酸盐、黏土的粒度明显粗于铁矿物，其-10 μm分布率均不到5%。

6 结论

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（1）四川某难选矿石由泥岩、粉砂岩和铁矿石组成，主要有用铁矿物为磁铁矿和少量赤（褐）铁矿，含量分别为28.58%、8.72% 和4.09%，主要脉石矿物为碳酸盐、长石、石英以及黏土，含量分别为18.05%、16.05%、13.29% 和5.82%。矿石含较多碳酸盐、黏土和泥晶，因此易碎易磨。

（2）矿石和岩石主要具层纹状构造、块状构造和浸染状构造，主要结构有粒状结构、条带结构、斑状结构、鳞片状结构、脉状结构和浸染状结构。

（3）矿石中黏土和绿泥石中均包含较多微细粒铁矿物，因共生关系紧密，这部分铁很可能损失于尾矿中，从而影响铁回收率。

（4）矿石中有用铁矿物磁铁矿和赤（褐）铁矿属微细粒嵌布，两者在-10μm 分布率均超过50%，分别为56.65% 和53.81%。可见，要想大部分铁矿物单体解离至少要磨至-10μm，但对于如此微细的矿物粒度，常规的物理选矿方法已无法有效回收。