湖南省船田礦區(qū)鐵礦石工藝礦物學研究

曹 健，侯治華，曾少乾，田宗平

（湖南省地質測試研究院，湖南長沙 410007）

湖南省船田礦區(qū)鐵礦石工藝礦物學研究

曹 健，侯治華，曾少乾，田宗平

（湖南省地質測試研究院，湖南長沙 410007）

從礦石類型與分布、礦物組成、結構構造、嵌布粒度等方面對船田礦區(qū)鐵礦石工藝礦物學特征進行了研究，提出了船田礦區(qū)鐵礦石加快資源利用的建議。

江口式鐵礦石；工藝礦物學；資源高效利用

船田鐵礦發(fā)現(xiàn)于1958年，此后曾有多家地勘單位在該區(qū)域內開展過工作，但因總體控制程度和研究程度偏低，致使該礦一直未能為社會利用。船田鐵礦區(qū)礦帶沿走向延長達30 km，分為桃子沖、套套山向斜轉折端、北風寨等三個礦段，其中以套套山向斜轉折端礦段為主。鐵礦層主要賦存在震旦系江口組第三段含鐵巖系之下部，具有較穩(wěn)定的層位，屬江口式沉積變質型礦床。礦石類型有磁鐵礦、赤鐵礦、混合礦等三類，以赤鐵礦為主。鐵礦層中以磁鐵礦石、赤鐵礦石為主，次為界于磁鐵礦與赤鐵礦之間的過渡類型——混合礦石［1］。

礦石性質是決定選礦技術指標的關鍵因素，也是選擇工藝流程的重要依據(jù)。因此，進行鐵礦石的工藝礦物學研究，對于科學合理利用好船田鐵礦石資源具有重大意義。一般地，衡量鐵礦石可選性好壞主要有：原礦品位、礦物種類、結構構造、嵌布粒度等。為高效利用船田礦區(qū)鐵礦資源，滿足國內鐵礦需求，對船田礦區(qū)的磁鐵礦、赤鐵礦和混合礦三類鐵礦石進行了工藝礦物學研究。

1 礦石的化學成分及物相分析

三種類型鐵礦石化學分析和鐵物相分析結果分別見表1和表2。

表1 三種類型鐵礦石化學分析結果 %

表2 三種類型鐵礦石鐵物相分析結果 %

從表1可知：礦石中有用組分僅為鐵，造渣成分主要是SiO240%～55%，含量高，鋁、鎂、鈣含量均較低，Al2O3含量僅為3%～8%，表明鋁硅酸鹽礦物少；有害組分S、P含量很低，不影響精礦質量。三種類型鐵礦石成分中的堿性氧化物與酸性氧化物的比值［（CaO＋MgO）／（SiO2＋Al2O3）］均在0.13以下，為典型的酸性礦石。船田礦區(qū)鐵礦屬高硅、貧鐵、低硫、低磷江口式沉積變質型礦床。選礦工藝主要是富集鐵礦物，降低硅的含量。

從表2可知：三種類型礦石磁鐵礦樣品中磁性鐵含量最高，硅酸鐵含量最低；赤鐵礦樣品中磁性鐵含量最低，赤鐵礦和硅酸鐵含量最高。目前對硅酸鐵尚無合理的利用途徑，礦石中的硅酸鐵在選礦中不強調回收。用選礦方法雖可回收硅酸鐵，但由于含鐵硅酸鹽礦物中的鐵品位低，將會較大幅度地降低總精礦品位。

2 礦石的礦物組成

三種類型鐵礦石主要礦物含量見表3。

表3 三種類型鐵礦石主要礦物含量%

三種類型鐵礦石主要有用礦物為磁鐵礦和赤鐵礦；脈石主要為石英，次為綠泥石和云母等。

3 礦物的賦存狀態(tài)

磁鐵礦：顆粒一般較粗，方形、菱形和不規(guī)則狀，粒徑約0.05～1 mm，多呈等軸狀、自形－半自形較均勻嵌布于基質中，常以平直的晶面與石英、綠泥石毗連。磁鐵礦不同程度被赤鐵礦沿著邊緣、裂隙、解理交代，條帶浸染狀分布。部分磁鐵礦被赤鐵礦交代構成交代殘余結構，如圖1所示。

圖1 赤鐵礦交代磁鐵礦構成交代殘余結構

赤鐵礦：粒度一般很細，片狀和不規(guī)則狀（如圖2所示），主要粒徑約0.005～0.03 mm，呈板狀或片狀、自形－半自形較均勻浸染狀分布嵌布在脈石基質中，偶見呈密集條帶分布。主要分布在基質石英顆粒間隙，邊緣較平直，少量插入石英邊部，少量包裹在基質石英中。常見赤鐵礦沿著磁鐵礦邊緣、裂隙、解理交代，部分赤鐵礦含量分布不均形成條帶，富赤鐵礦條帶寬約0.4～4 mm。

假象赤鐵礦：磁鐵礦被赤鐵礦完全交代形成假象赤鐵礦，部分殘余少量磁鐵礦（如圖3所示），粒徑約0.05～1 mm，局部條帶浸染狀分布，假象赤鐵礦與脈石礦物接觸邊界平直。

褐鐵礦：膠狀和不規(guī)則狀（如圖2所示），主要產(chǎn)于石英褐鐵巖條帶中，帶寬約2～3 mm，內部包含細小赤鐵礦，少量褐鐵礦沿著磁鐵礦邊緣交代。粒徑約0.005～0.04 mm，不均勻浸染狀分布，局部團塊狀或網(wǎng)格狀分布。

圖2 褐鐵礦呈膠狀和不規(guī)則狀，赤鐵礦呈片狀和不規(guī)則狀

圖3 假象赤鐵礦：赤鐵礦完全交代磁鐵礦形成，部分殘余少量磁鐵礦

石英：他形粒狀和不規(guī)則狀，粒徑約0.02～0.5 mm，部分邊緣被褐鐵礦交代，局部顆粒粗細不一形成條帶。

綠泥石：片狀或顯微鱗片狀，粒徑約0.05～0.4 mm，分布在石英顆粒間隙。

白云母：片狀，粒徑約0.02～0.3mm，略成定向排列，不均分布石英之間。

絹云母：片狀，分布在石英顆粒間隙，成定向排列，并且發(fā)生彎曲形成褶皺構造（如圖4所示），少部分被鐵質污染。

圖4 鱗片粒狀變晶結構，褶皺構造

黑云母：片狀，粒徑約0.05～0.15 mm，大部分綠泥石化。

4 礦石的結構、構造

船田礦區(qū)鐵礦石主要為自形粒狀變晶結構，條帶狀、塊狀構造。

磁鐵礦礦石為深灰色，斑點狀構造，有細粒金屬礦物浸染狀分布，塊狀構造。不規(guī)則狀斑點由金屬礦物、石英和綠泥石集合體組成（如圖5所示）；基質主要礦物成分為石英、金屬礦物、綠泥石，少量絹云母。基質為鱗片粒狀變晶結構（如圖6所示）。

圖5 斑點狀構造

圖6 基質鱗片粒狀變晶結構

混合礦礦石為層狀構造，淺灰、淺褐與深灰色薄層交互分布，深灰色為金屬礦物集合體條帶（如圖7所示），厚度約3～7 mm不等；淺灰、淺褐色為硅質集合體條帶，厚度約4～12 mm不等。礦石由含金屬礦物硅質板巖條帶（粒狀變晶結構，如圖8所示）、含金屬礦物白云母硅質板巖條帶（片狀粒狀變晶結構）和含綠泥磁鐵礦礦石條帶（片狀粒狀變晶結構）組成。

圖7 磁鐵礦礦石條帶與硅質板巖條帶平行分布

圖8 含金屬礦物硅質板巖：粒狀變晶結構

赤鐵礦礦石為褐色條帶夾褐黃色條帶構成條帶狀構造，帶寬約1～5 mm，隱晶質結構。巖石粒狀變晶結構（如圖9所示），主要成分為石英和金屬礦物，少量白云母。

鐵礦石的圍巖主要有碎裂化條帶狀石英巖和千枚巖等。

碎裂化條帶狀石英巖為灰色，灰色條紋與深灰色微條紋間互分布構成條帶狀構造，灰色條紋寬約1～2.5 mm，深灰色微條紋寬約小于1 mm。碎裂化結構，碎裂處被石英脈充填，脈寬約1～10 mm。巖石中主要成分為石英，少量金屬礦物，微量黑云母。

千枚巖為灰色或深灰色，絲絹光澤，千枚狀構造。巖石斑點狀構造，不規(guī)則狀斑點由石英、金屬礦物和綠泥石集合體組成，鱗片粒狀變晶結構基質中主要礦物成分為石英、綠泥石、金屬礦物和絹云母（如圖10所示）。

圖10 鱗片粒狀變晶結構，褶皺構造，千枚狀構造，絹云母富集定向呈微條紋

5 加快船田鐵礦石資源利用的建議

1.加快進行地質勘查工作。2009年開始，湖南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一八隊選擇以磁鐵礦為主攻目標，全面開展了船田礦區(qū)的找礦工作。而對混合礦和赤鐵礦的地質勘查力度不夠，特別是混合礦暫時還沒有圈定礦體。

2.加快貧赤鐵礦石選礦技術研究。研究表明，船田礦區(qū)磁鐵礦層平均厚度3.19 m，TFe平均31.54%，m Fe平均19.80%；混合礦層平均厚度1.25 m，TFe平均25.57%，m Fe平均12.90%；赤鐵礦層平均厚度2.17 m，TFe平均29.26%，m Fe平均5.23%［1］。根據(jù)《鐵、錳、鉻礦地質勘查規(guī)范》（DZ／T 0200－2002），只剛達到或低于工業(yè)品位。將易選的磁鐵礦選完后，剩下的赤鐵礦品位肯定低于工業(yè)品位。而礦區(qū)中鐵是以赤鐵礦為主，具有貧鐵、低硫、低磷的特點。加快貧赤鐵礦選礦技術研究是高效利用船田鐵礦石資源的基礎。這些年來，選礦技術得到了長足的發(fā)展，其中重要的一條就是貧赤鐵礦選礦技術得到了長足的發(fā)展，新型強磁選機的應用、陰離子反浮選工藝的應用正說明了這一點。但是，雖然在一些鐵礦選礦中實現(xiàn)了指標的歷史性突破，但對于目前低迷的鐵礦石市場而言，其生產(chǎn)效益仍然不高。如何通過低成本的選礦工藝研究工作，提高貧赤鐵礦石選礦技術水平，降低生產(chǎn)成本是一項現(xiàn)實而緊迫的任務。

3.搞好船田礦區(qū)鐵礦石資源綜合評價的工作。研究表明，船田礦區(qū)鐵礦石有磁鐵礦石、混合礦石和赤鐵礦石三種類型，但三種類型礦石賦存狀態(tài)、礦物組成、結構構造、嵌布粒度、磨礦特征等因素各不相同造成了開發(fā)條件的各不相同。如何從采礦、選礦、環(huán)保等諸多方面等對船田礦區(qū)鐵礦石資源進行綜合評價，實現(xiàn)科學有序利用船田礦區(qū)鐵礦石資源，是將來亟待解決的一個現(xiàn)實的問題。

4.鑒于船田礦區(qū)鐵礦石的礦物組成較簡單，磁鐵礦的嵌布粒度較粗，較易選，建議首先采用弱磁選獲得磁鐵精礦，其弱磁尾礦再用強磁選拋尾，強磁粗精礦再進行浮選富集獲得赤鐵精礦。若磁鐵精礦品位達不到要求，可再磨后反浮選富集［2］。

［1］ 吳雪明，賀文華，劉樹生.湖南省船田礦區(qū)鐵礦石選礦試驗采樣設計［R］.婁底：湖南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一八隊，2013.

［2］ 余永富.國內外鐵礦選礦技術進展及對煉鐵的影響［J］.中國有色金屬學報，2004，14（5）：47－51.

Study on Technological M ineralogy of Iron Ores in Hunan Province Chuantian M ining Area

CAO Jian，HOU Zhi-hua，ZENG Shao-qian，TIAN Zong-ping
（Hunan Province Geological Testing Research Institute，Changsha 410007，China）

From the aspects of ore type，distribution，mineral composition，structure and dissemination size，study was made on the characteristics of technologicalmineralogy of iron ores in Chuantianmining area.Based on this，suggestions on speeding up the utilization of resources in Chuantian mining area aremade.

jiangkou type iron ore；technologicalmineralogy；high-eficiency utilization of resource

TD861.1

：A

：1003－5540（2014）02－0005－04

2013－10－26

中國地質調查局地質礦產(chǎn)調查評價專項（12120113088300）

曹 健（1965－），男，高級工程師，主要從事選冶試驗研究工作。