白云鄂博鐵礦西礦礦石分類及礦物學特征

郭聰祥+劉云

摘 要： 白云鄂博鐵礦西礦作為包鋼集團公司的主要原料基地，每年開采量千萬噸，以其巨大的儲量和良好的開采條件，逐漸成為公司現在和未來發展的主要原料基地。西礦礦石有與主東礦礦石許多不同的地方，本文就白云鄂博鐵礦西礦礦石分類及礦物學特征意義進行總結，為西礦進一步開發利用打下基礎。

關鍵詞： 白云鄂博西礦； 礦石分類； 礦物學特征

1. 白云鄂博西礦地質概況

白云鄂博西礦位于包頭市達茂旗境內，南距包頭市150公里，至呼和浩特市225公里，北距中蒙邊境105公里，有鐵公路相通，交通十分方便。

白云西礦位于主礦以西直到阿布達，是一個被擠壓而形成的狹長的，近東西向的向斜構造，以黑云化板巖組成向斜的核心，白云巖組成向斜的兩翼的礦床。礦體分布范圍是：西起2線，向東至96線，全長約10公里，南北寬2公里左右。礦體分南北兩個礦帶（向斜兩翼），相距200m～500m，西部兩礦帶相距較近，向東變寬。西礦礦體主要產于中元古界白云鄂博群哈拉霍疙特巖組第三巖段（H8）中和第三巖段（H8）與比魯特巖組第九巖段（H9）的過渡帶中，由多層礦組成，地質勘探中鐵礦體共劃分出16個主礦體，102個附屬礦體（內蒙古有色地質總公司資料）。其中，主礦體分布集中地區為16線～48線，礦體形態主要為似層狀，次為大的透鏡狀，一般分布穩定而連續，局部出現分枝復合與尖滅再現現象，局部受次一級構造的影響，常使礦體形態復雜化，占總儲量95.6%，礦體最大延深855米（40線），西區（16線以西）延深小，東區（48線以東），不僅延伸小，而且厚度薄，礦體規模不大。本區最大鐵礦體為Ⅲ、Ⅴ號礦體，占總儲量58.6%。其他附屬鐵礦體多為小的透鏡體。儲量甚為可觀（圖1）。

鈮礦劃分了362個獨立礦體，分布集中地區為中區（16線～48線），基本為單工程控礦的透鏡體，最大礦體254號礦體，延長超過1公里，占總儲量23.4%（圖1）。

2. 白云鄂博西礦礦石工藝礦物學特征

白云鄂博鐵礦西礦工藝礦物學概括為“貧、雜、多、細”四大特征。

“貧”，就鐵而言，品位不高，全鐵含量為30%左右，其中有可溶性鐵、硅酸鐵、硫化鐵，即需要選礦處理的中貧礦占90%以上。

“雜”，西礦礦體礦物組成變化大，礦石類型雜，根據鐵品位可分為高、中、低品位鐵礦石，且又分氧化，混合等工業類型。

“多”，多元素組成、礦物組成多，發現有71種元素，170種礦物，可供綜合利用的黑色、有色金屬、稀土稀有金屬數十種。

“細”，結晶粒度細，鐵礦物粒度0.01mm～0.2mm，0.1mm以上的90%，稀土礦物粒度0.01mm～0.06mm，0.04mm以上占80%，鈮礦物粒度小于0.04mm。

白云鄂博由于成礦條件復雜，致使礦體不同部位形成不同的元素、礦物組合及礦石類型不同，且使各礦段開采技術經濟指標、選礦技術經濟指標均有差異。

3. 白云鄂博西礦礦石工業指標與分類

3.1 白云鄂博西礦礦石工業指標的確定

西礦的白云石型原生磁鐵礦石（此類型占全礦總儲量80%以上），磁鐵礦石占礦石總鐵量的77.1%，赤鐵礦占1.5%，碳酸鐵、硫化鐵和硅酸鐵占鐵總量超過20%，因而其選礦金屬回收率低，磨礦粒度細，選礦比大，選礦成本高。從2011年～2015年礦山生產統計數據，主東礦選礦比平均為2.66t/t；而西礦2010年選礦比為3.69t/t；西礦礦石選礦成本遠高于主東礦礦石（主東礦礦石應用鐵礦的一般工業指標）選礦成本。

所以西礦工業指標高于2002年DT/T0200-2002《鐵錳鉻礦地質勘查規范》所規定的鐵礦一般工業指標。邊界品位從TFe20%提高到23%，工業品位從TFe25%提高到28%。

3.2 依據圍巖及所含的脈石礦物不同劃分的自然類型及相同與不同之處

白云鄂博西礦礦石劃分分為白云石型工業礦體鐵礦石，閃石型工業礦體鐵礦石。白云石型鐵礦石，閃石型鐵礦石雖全鐵品位一致（TFe≥28%），但其他主要組分的含量差異較大。白云石型礦石所含的脈石礦物主要為石云石，礦石具有鈣鎂高，硅鋁低的特點，堿性系數（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）=4.26，屬堿性礦石的范疇。閃石型礦石所含的脈石礦物主要為金云母和鈉閃石居多。閃石型礦石中SiO2的含量明顯增高，堿性系數為1.05，具自熔性礦石的特征。

白云石型鐵礦石，閃石型鐵礦石相同之處是磁鐵礦的產出形式和嵌布粒度，金屬硫化物和稀土礦物的種類以及礦石結構構造方面的特征基本一致。

具體指標差別見表1礦石化學成分表；表2礦石中鐵的化學物相分析結果表（%）

MFe為磁鐵礦中鐵和半假象赤鐵礦中鐵之和

3.3 依據全鐵品位不同劃分的礦石類型

在1987年中國有色金屬工業總公司提交的《白云鄂博鐵礦西礦地質勘探報告》[1]依據TFe的品位劃分礦巖界線，邊界品位TFe23%，工業品位TFe28%，而介于23%至28%的鐵礦體，定義為“表外礦”，單工程TFe品位大于28%鐵礦體，定義為“表內礦”。

依據2012年《礦產資源工業手冊》[2]，“表外礦”的這種礦石類型的應改為“低品位礦石”，“表外礦”應改為“工業礦體礦石”。所以在以后的生產地質報告或核實報告中，應把原報告的礦石名稱及儲量類型按新規范重新改正過來。“低品位礦石”，即“表外礦”儲量類型編碼分別編碼為“331”， “332”，“333”，“工業礦體礦石”，即“表內礦”儲量類型編碼分別編碼為“121b”，“122b”，“333”。

3.4 依據礦石的氧化程度不同，劃分原生礦，混合礦及氧化礦

依據2002年頒布的DT/T0200-2002《鐵錳鉻礦地質勘查規范》中指出，當礦石礦物成分復雜，礦石中硅酸鐵（siFe）、硫化鐵（sFe）和碳酸鐵（cFe）的質量分數大于3%時，或者三者之和大于3%時，應采用：

W（MFe）/W（TFe-siFe-sFe-cFe）>85%為磁性鐵礦石

W（MFe）/W（TFe-siFe-sFe-cFe）≤85%為弱磁性鐵礦石。

小于3%時，一般可按磁性率指標來劃分，即以TFe/FeO的不同比值來衡量。

當鐵礦床中含鐵礦物主要是磁鐵礦，后經氧化成赤鐵礦褐鐵礦時（主東礦采用）：

原生礦TFe/FeO<2.7

混合礦TFe/FeO2.7～3.5

氧化礦TFe/FeO>3.5

而西礦地質報告中，白云石型鐵礦石，約占全部鐵礦石的80%，以磁鐵礦為主，磁鐵礦中鐵的占有率為72.57%，其次為碳酸鐵，約占15%；另一種為云母閃石型鐵礦石，約占全部鐵礦石的20%，也以磁鐵礦為主，磁鐵礦中鐵的占有率為74.77%，其次為硅酸鐵，約占11%。

西礦所有勘探數據中MFe占有率>85%（磁鐵礦）或<15%（氧化礦）的樣品分別占13.17%和7.19%，其余都是混合礦。

實際上，如表3中的樣品（樣品基本代表西礦基建勘探范圍內礦石類型），用MFe/（TFe-siFe-sFe-cFe）來計算則為磁鐵礦，如果用MFe/TFe來計算磁性鐵占有率的話，它們都是混合礦，而西礦大部分數據也符合白云西礦礦石礦物組成的實際情況，為混合礦所占居多。

為了礦山選廠及生產方便，經巴潤礦業公司選礦廠與中冶京誠（秦皇島）工程技術有限公司設計院協商決定西礦用MFe/TFe來計算磁性鐵占有率，規定MFe/TFe≥67%為混合礦，MFe/TFe≤67%氧化礦，且在實際生產中加以應用。

通過以上歸類分析，西礦礦石工業類型有如下幾類：

根據勘探中巖芯揭露的鐵礦石礦物組成來看，含鐵礦物主要為磁鐵礦（大部分分布在氧化帶以下），次為假象半假象赤鐵礦、磁赤鐵礦及少量赤褐鐵礦、褐鐵礦（分布在氧化帶中），還有部分含鐵碳酸鹽礦物（如菱鐵礦、鐵白云石、鎂菱鐵礦等）、含鐵硅酸鹽礦物（如黑云母、金云母、鈉閃石、鈉鐵閃石等）及鐵的硫化物（黃鐵礦、磁黃鐵礦、鐵閃鋅礦等）等；礦石自然類型主要為塊狀鐵礦石、白云石型鐵礦石、云母型鐵礦石、閃石型鐵礦石及云母閃石型鐵礦石等幾類。具體詳見表4西礦礦石類型分類特征表

在具體的生產采礦過程中及地質報告中，主要礦石類型為中品位及低品位（TFe≥28%）混合白云石型鐵礦石資源儲量占比例較多（約80%）左右，而TFe≥45%類型的高品位鐵礦石資源儲量占比例很少，介意在以后生產勘探地質報告中不作為礦石類型進行分圈分劃進行資源儲量估算，相應類似的有其他分布極少的礦石類型也可不圈，不劃礦體。

4. 白云鄂博西礦有用巖礦工業指標與分類

為了有效利用西礦鐵礦寶貴的資源，根據“白云鄂博鐵礦礦石邊界品位優化系統”②分析結果⑤，白云鄂博鐵礦西礦介于TFe15%～23%之間的巖石，經選礦也可獲得較好經濟效益和資源回收效益。因此西礦為了利用有效資源，特在地質報告中要求劃分及估算TFe15%～23%之間的巖石的資源儲量。

在劃分及估算介于TFe15%～23%之間的巖石過程中，也存在氧化與混合，及白云石型及云母閃石型的劃分，這類巖石在地質報告中，按有用巖進行命名，如白云石型含鐵有用巖，閃石型含鐵有用巖。

而這類巖石的氧化混合分類指標按磁性率MFe/TFe55%進行劃分，MFe/TFe≥55%混合的有為用巖，MFe/TFe<55%為氧化的有用巖。而在選礦的選礦過程中，氧化的云母閃石型有用巖選礦效果較差，回收率極低，一般不能為工業利用，而能利用主要為MFe/TFe≥55%為白云石型混合的有用巖。

5. 白云鄂博西礦礦石與主東礦礦石自然類型比較

主東礦受鈉氟交代作用強烈，鈮稀土礦化亦強，礦體分帶現象作用明顯，礦石類型也較復雜，礦石按礦物共生組合分類為5種類型：①塊狀鈮稀土鐵礦石；②條帶狀螢石型鈮稀土鐵礦石③霓石型鈮稀土鐵礦石④鈉閃石云母型鈮稀土鐵礦石⑤白云石型鈮稀土鐵礦石。

相比較西礦，主東礦自然類型比較復雜，類型也多，且較多存在高品位的鐵礦石[3]。

西礦礦段其礦化特征由于氟鈉執液交代作用微弱，礦石類型三種，鐵礦石分出鈉閃石型，白云石型鈮稀土鐵礦石，靠近板巖部分有少量云母型礦石。主東礦礦石與西礦的礦石既有相同的特征，如含稀土鈮，均有白云石型，但也有不一樣的地方，主東礦礦石含稀土鈮含量高，類型多，且高品位礦石分帶明顯，所以應根據這兩類不同的礦床特點，劃分不同的類型，進行不同的資源儲量估算分類及開采中分采分用。注意差別。

而西礦白云石型原生磁鐵礦石，磁鐵礦石占礦石總鐵量的77.1%，赤鐵礦占1.5%，碳酸鐵、硫化鐵和硅酸鐵占鐵總量超過20%，因而其選礦金屬回收率低，磨礦粒度細，選礦比大，選礦成本高。從2001年～2006年，主東礦選礦比平均為2.66t/t；而西礦2010年選礦比為3.69t/t；盡管精礦品位不同、流程不同，但西礦礦石選礦成本遠高于主東礦礦石選礦成本。

6. 結論

6.1 通過上述論述基本上全面闡明了白云鄂博西礦礦石類型，并與主東礦礦石類型進行了比較，為白云鄂博西礦礦石類型劃分歸類及依據提供了全面的資料。

6.2 介于白云鄂博西礦礦石類型的復雜性，應根據西礦礦石類型的特點，在以后礦石資源儲量估算中，有的礦石類型因占的比例很小（如高品位閃石型鐵礦石），可以不去單獨劃類，單獨估算，應與主東礦估算資源儲量有所差別。

6.3 雖然針對白云鄂博鐵礦西礦礦石的礦物工藝學研究文獻很多，但近年在西礦開采過程中及幾次西礦生產勘探中，對于西礦礦石分類較詳細的論述較少。本文較詳細地論述西礦礦石礦石特征且進行分類命名，各自給出了劃分指標及特征，為白云鄂博西礦開采及編寫生產地質報告提供了參考。

以上僅為筆者拙見，有考慮不周的地方，請各位讀者及專家批評指正。

參考文獻：

[1] 《礦產資源工業要求手冊》編委會. 礦產資源工業要求手冊[M]. 地質出版社， 2010.

[2] 曹榮龍， 朱壽華， 王俊文. 白云鄂博鐵-稀土礦床的物質來源和成因理論問題[J]. 中國科學：化學， 1994（12）：1298-1307.

[3] 楊占峰， 柳建勇. 白云鄂博鐵礦磁鐵礦石邊界品位的分析研究[J]. 現代礦業， 2007， 23（7）：35-37.

[4] 韓云燕， 魏小剛， 李鵬. 水峪貫地區王文二長巖體礦物學特征研究[J]. 西部資源， 2014（3）：159-161.

[5] 丁利冬. 自云鄂博礦入選國家首批礦產資源綜合利用示范基地[J]. 西部資源， 2011（6）：13-13.

[6] 郭聰祥， 劉云. 內蒙古白云鄂博鐵礦深部探礦構造特征分析[J]. 西部資源， 2015（3）：108-109.