安徽某露天矿挂帮矿工艺矿物学研究

杨召群 翟冰艳 尚超越 苏 康

（1.安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司）

我国作为世界上最大的钢铁生产国和铁矿石进口国，对铁矿石需求量巨大［1］。某露天矿场随着逐年开采，浅层矿体逐渐耗尽，开采由浅部向深部发展，矿石开采由露天转为地下，矿石性质也发生了巨大变化。为了合理地开采前期未利用矿体，选取该露天矿场的挂帮矿样品［2-3］，对其矿石性质进行了工艺矿物学研究，以达到高效利用的目的。

1 矿石化学组成

矿石主要化学成分分析结果见表1，铁物相分析结果见表2。

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由表1、表2 可知，可选元素铁含量43.42%，其他有价元素含量较低，不具备回收利用价值［4］；脉石矿物主要是SiO2，含量26.89%，有害元素S、P 含量分别为0.072%和0.542%；主要回收的是赤褐铁形式的铁，占92.24%，少部分铁以碳酸铁的形式存在，占4.05%，其他铁矿物含量较少。

结合铁物相分析和显微镜下观察，对主要矿物组成及含量进行定性、定量分析，结果见表3。

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由表3 可知，矿石中的金属矿物包括赤铁矿（含假象赤铁矿）、褐铁矿、菱铁矿、磁铁矿等，赤铁矿含量最高，为53.23%，其次为褐铁矿，含量为7.20%；非金属矿物中石英含量最高，为22.73%，其次为黏土，含量4.68%，含磷矿物磷灰石含量2.88%，其他矿物含量相对较少。

2 矿石结构构造

2.1 矿石构造

挂帮矿原矿矿石呈红褐色-灰黑色，主要有2 种构造。块状构造矿石为致密块状，主要由灰黑色或红褐色的铁矿物组成（图1）；斑状构造矿石主要为灰黑色的铁矿物，其中包含斑状长石、石英、黏土等浅色的脉石矿物（图2）。

2.2 矿石结构

将原矿制成薄片，经光学显微镜下观察，矿石主要具以下结构：赤铁矿呈浸染状与脉石矿物共生嵌布形成的浸染状结构（图3～图5）；晶形不明显、不规则细粒状赤铁矿与褐铁矿及脉石矿物共生嵌布的粒状结构（图6）；鲕状赤铁矿与褐铁矿及脉石矿物共生嵌布的鲕状结构（图7）；磁铁矿部分被赤铁矿交代形成半假象矿的交代结构（图8）；斑块褐铁矿包裹细颗粒赤铁矿及脉石矿物的斑状结构（图9）。

2.3 工艺粒度分析

研究主要金属矿物的粒度组成及分布特点是初步判别选矿难易程度、磨矿细度和解离界限的基本依据［5］。矿石中主要金属矿物赤铁矿、褐铁矿的工艺粒度分析结果见表4。

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由表4 可知，赤铁矿的嵌布粒度以微细粒为主，-0.07 mm 粒级的分布率为90.97%，其中-0.03 mm占71.00%，微细粒-0.01 mm 粒级的分布率为36.21%；褐铁矿的嵌布粒度微细，-0.07 mm 粒级的分布率为83.74%，其中-0.03 mm 粒级占68.29%；赤铁矿及褐铁矿的粒度均总体较细，且以浸染状结构为主，难以充分解离，需要更长的磨矿时间。

3 主要矿物嵌布特征

3.1 赤铁矿嵌布特征

矿石中主要的铁矿物为赤铁矿，根据显微镜下观察，赤铁矿主要呈细粒或微细粒浸染状嵌布于脉石矿物中，极难完全解离（图3～图5）；一部分不规则粒状赤铁矿与褐铁矿及脉石矿物共生嵌布，褐铁矿自晶体边缘或中间充填、切割赤铁矿（图6）；少部分鲕状赤铁矿与脉石矿物共生嵌布（图7）；少量赤铁矿交代磁铁矿形成半假象赤铁矿，保留了磁铁矿的晶型，磁铁矿残余较少（图8）。

3.2 褐铁矿嵌布特征

褐铁矿为矿石中含量仅次于赤铁矿的次要铁矿物，矿石中的褐铁矿主要呈斑状嵌布，与赤铁矿、脉石矿物共生（图9、图10）。

3.3 磁铁矿嵌布特征

矿石中仅含有微量的磁铁矿，主要为半自形细粒状，与脉石矿物共生，部分被赤铁矿交代成保留磁铁矿晶型的假象赤铁矿，部分未完全氧化，有残余颗粒包裹在赤铁矿中（图11）。

3.4 石英嵌布特征

石英是矿石中杂质元素Si 的主要载体矿物。石英多数为不规则他形粒状集合体，常与铁矿物和黏土矿物紧密共生（图12、图13），部分石英还与钠长石、角闪石等其他矿物共生嵌布（图14）。

4 元素Fe、Si的赋存状态及平衡计算

铁是矿石中最重要的有益元素，对其分布进行平衡计算，结果见表5。对矿石中有害元素硅进行平衡计算，配分结果见表6。

注：磁铁矿、黄铁矿含量较少，均采用理论品位计算；原矿铁品位43.50%，平衡系数k=0.992 0。

由表5、表6可知，该挂帮矿中铁元素主要赋存在赤铁矿中，分布率84.39%，其次是褐铁矿中，分布率9.05%，在其他矿物中的分布量较少；该类矿石中83.67%的硅赋存在石英中，其次分布在黏土中，含量9.04%，其他矿物分布较少。

5 结 论

（1）矿石中可选元素铁含量43.42%，其他有价元素含量较低，SiO2含量26.89%；可回收的金属矿物为赤铁矿（含假象赤铁矿），含量53.23%；非金属矿物中的石英含量最高，为22.73%。

（2）作为主要的可选矿物，矿石中赤铁矿在-0.07 mm 粒级的分布率为90.97%，嵌布粒度极细，在微细粒-0.01 mm的分布率为36.21%，回收难度较大。

（3）赤铁矿的产出形式为细粒或微细粒、不规则粒状，少量鲕状，多与脉石矿物、褐铁矿共生嵌布，还有少量的半假象赤铁矿。

（4）元素铁主要赋存在赤铁矿中，分布率为84.39%；元素硅主要赋存在石英中，分布率为83.67%。