水廠鐵礦磁鐵礦礦石工藝礦物學研究

甘德清 李 晶 許英霞 劉殿龍 郭勃巍 李占金

(華北理工大學礦業工程學院，河北 唐山063009)

我國鐵礦資源豐富，礦床類型齊全［1-6］，但貧礦多、富礦少、伴生組分多、平均鐵品位低、選冶技術條件復雜［7-9］。水廠鐵礦地處燕山臺褶帶馬蘭峪復背斜遵化穹褶束東北遷安隆起西北部，為沉積變質型鐵礦床，礦區分布有小西山、落洼、南山、北山4 個礦體，其中后兩者為主礦體，礦床礦石以磁鐵礦為主［10-11］。為給水廠鐵礦石可選性研究提供依據，本研究選取水廠鐵礦有代表性礦樣進行了工藝礦物學研究。

1 礦石物質組成

水廠鐵礦石主要由磁鐵石英巖、輝石磁鐵石英巖、磁鐵輝石巖及赤鐵石英巖4 種類型組成，各類型礦石在礦體中多呈過渡關系，未見清晰界線。磁鐵石英巖占礦石總量的95%，其中，金屬礦物主要為磁鐵礦，脈石礦物以石英為主，其次為輝石和角閃石。對礦石進行化學多元素分析和鐵物相分析，結果分別見表1、表2。

表1 表明:礦石主要有用成分為鐵，鐵含量達32.27%;主要雜質為SiO2，其含量為56. 5%，而K2O、Na2O 和Al2O3含量相對較低;有害成分P 含量較低。

表1 礦石化學多元素分析結果Table 1 Main chemical composition analysis results of the ore %

表2 礦石鐵物相分析結果Table 2 Iron phase analysis results of the ore %

表2 表明:礦石中鐵主要存在于磁鐵礦中，磁鐵礦中鐵占總鐵的91.72%，5.30%的鐵賦存于硅酸鐵中，碳酸鐵占總鐵含量的2.49%，赤鐵礦和黃鐵礦中鐵分別僅為總鐵的0.36%和0.13%。

2 礦石結構構造

2.1 礦石結構

礦石的結構主要有自形晶粒狀結構、半自形—他形粒狀結構、似海綿隕鐵結構、壓碎結構等。

(1)自形晶粒狀結構。磁鐵礦呈立方體、八面體或菱形十二面體等自形晶粒狀結構嵌布于石英、輝石等脈石礦物中(圖1(a))。

(2)半自形—他形粒狀結構。磁鐵礦呈半自形—他形粒狀分布，部分顆粒緊密相嵌呈團聚粒狀嵌布(圖1(b))。可見黃鐵礦呈他形或不規則粒狀、樹枝狀與該類磁鐵礦共生(圖1(c))。

(3)似海綿隕鐵結構。磁鐵礦充填于輝石等脈石礦物晶粒間，呈不規則膠結狀產出，與侵入巖的海綿隕鐵結構相似，形成似海綿隕鐵結構(圖1(d))，可見黃鐵礦呈他形粒狀與磁鐵礦共生。

(4)壓碎結構。部分磁鐵礦受構造應力作用，被破碎后呈不規則鋸齒狀或棱角狀嵌布，形成壓碎結構(圖1(e))。

圖1 礦石結構構造特征Fig.1 The structure characteristics of iron ore

2.2 礦石構造

(1)條紋狀構造。礦石中細粒磁鐵礦與石英構成顏色淺暗相間的條紋，條紋寬1 ～3 mm，條紋狀構造是礦石的主要構造類型。

(2)條帶狀構造。礦石中磁鐵礦與石英、輝石等脈石礦物呈條帶狀交迭分布，條帶寬大于3 mm，并具極好的定向性和延續性。

(3)片麻狀構造。顯微鏡下可見磁鐵礦呈不規則長條狀，斷續分布于石英中，具有良好的定向性，磁鐵礦顆粒較粗，其長軸長約0.5 ～5 mm(圖1(f))。

(4)塊狀構造。磁鐵礦呈他形粒狀或不規則塊狀在礦石中均勻分布，且無定向性，磁鐵礦顆粒相對較粗，粒徑為2 ～5 mm。

3 主要礦物的嵌布特征

3.1 磁鐵礦

磁鐵礦為礦石中最主要的金屬礦物，其嵌布類型復雜且多樣。磁鐵礦多數呈半自形—他形粒狀、聚粒狀嵌布于石英、輝石、角閃石等脈石礦物中(圖2(a))，少數呈不規則鋸齒狀或不規則片狀，常與輝石共生構成礦石中的暗色條帶，此類磁鐵礦嵌布粒度范圍為0.01 ～1 mm，多介于0.04 ～0.32 mm 之間。另外，還有少數磁鐵礦呈不規則長條形定向分布于礦石中，可能是受后期構造作用，形成片麻狀構造或條帶狀構造，此類磁鐵礦長軸長短不一，長度范圍為0.01～5 mm。

圖2 主要礦物背散射圖Fig.2 Backsccattered image of the main mineral

3.2 黃鐵礦

礦石中黃鐵礦含量在5%左右。黃鐵礦主要呈半自形—他形粒狀嵌布于輝石或石英等脈石礦物中，與磁鐵礦緊密共生(圖2(b))，嵌布粒度為0.1 ～0.5 mm，部分呈不規則狀、樹枝狀與輝石共生。

3.3 石 英

石英為礦石中最主要的脈石礦物。石英主要呈自形—半自形粒狀嵌布，呈定向排列，與輝石、角閃石共生形成礦石中的淺色條帶。少量石英呈他形粒狀或不規則狀嵌布于輝石顆粒間，并與自形—半自形粒狀磁鐵礦共生。石英嵌布粒度為0.1 ～0.7 mm，大多介于0.1 ～0.3 mm 之間。

3.4 輝 石

礦石中輝石常與磁鐵礦共生組成磁鐵礦暗色條帶狀構造，內部嵌布著大量粒狀磁鐵礦和石英，少量他形粒狀輝石內部被他形細粒的磁鐵礦或黃鐵礦交代，粒度約0.04 ～0.1 mm。光學顯微鏡下，輝石由于鐵含量較高，呈現綠黑色或褐黑色。

3.5 角閃石

礦石中角閃石含量＜5%，多呈他形粒狀嵌布，粒度約0.2 ～1 mm，具兩組完全的閃石式解理，與磁鐵礦緊密毗連共生。

4 磁鐵礦的嵌布粒度分析

偏光顯微鏡下運用過尺線測法對磁鐵礦的嵌布粒度進行了測定，結果如表3 所示。

表3 礦石磁鐵礦嵌布粒度統計Table 3 Particle size distribution of magnetite in the ore

由表3 可知，礦石中磁鐵礦粒度主要為0.04 ～0.32 mm，含量可達58.85%;礦石中8.42%的磁鐵礦粒度大于0.64 mm，占有率相對較低;而粒度小于0.04 mm 的磁鐵礦占有率為22.14%。總體來看，礦石中磁鐵礦的粒度偏細，需要細磨才能使有用礦物充分單體解離。

5 結 論

(1)水廠鐵礦石鐵品位為32.27%，鐵主要以磁鐵礦的形式存在，鐵在磁鐵礦中分布率為91.72%，含鐵礦物主要是磁鐵礦、硅酸鐵、碳酸鐵和赤鐵礦，脈石礦物主要為石英、輝石和角閃石。

(2)礦石的結構以粒狀變晶結構為主，磁鐵礦多呈自形或半自形—他形粒狀賦存于石英和輝石等脈石礦物中，少數呈似海綿隕鐵結構和壓碎結構等。礦石構造以條紋狀和條帶狀構造為主，片麻狀構造和塊狀構造相對少見。

(3)礦石中磁鐵礦嵌布類型多樣，多數呈半自形—他形粒狀、聚粒狀嵌布于脈石礦物中，少數呈不規則鋸齒狀或不規則片狀分布;磁鐵礦嵌布粒度極不均勻，在+0.64 mm 粒級分布率為8. 42%，－0. 08 mm 粒級分布率為38.90%，－0.04 mm 粒級分布率為22.14%，因此宜采用階段磨礦階段選別工藝進行回收。

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