安徽某露天礦掛幫礦工藝礦物學(xué)研究

楊召群 翟冰艷 尚超越 蘇 康

（1.安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)南山礦業(yè)有限公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

我國作為世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)國和鐵礦石進(jìn)口國，對鐵礦石需求量巨大［1］。某露天礦場隨著逐年開采，淺層礦體逐漸耗盡，開采由淺部向深部發(fā)展，礦石開采由露天轉(zhuǎn)為地下，礦石性質(zhì)也發(fā)生了巨大變化。為了合理地開采前期未利用礦體，選取該露天礦場的掛幫礦樣品［2-3］，對其礦石性質(zhì)進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究，以達(dá)到高效利用的目的。

1 礦石化學(xué)組成

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2。

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由表1、表2 可知，可選元素鐵含量43.42%，其他有價(jià)元素含量較低，不具備回收利用價(jià)值［4］；脈石礦物主要是SiO2，含量26.89%，有害元素S、P 含量分別為0.072%和0.542%；主要回收的是赤褐鐵形式的鐵，占92.24%，少部分鐵以碳酸鐵的形式存在，占4.05%，其他鐵礦物含量較少。

結(jié)合鐵物相分析和顯微鏡下觀察，對主要礦物組成及含量進(jìn)行定性、定量分析，結(jié)果見表3。

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由表3 可知，礦石中的金屬礦物包括赤鐵礦（含假象赤鐵礦）、褐鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦等，赤鐵礦含量最高，為53.23%，其次為褐鐵礦，含量為7.20%；非金屬礦物中石英含量最高，為22.73%，其次為黏土，含量4.68%，含磷礦物磷灰石含量2.88%，其他礦物含量相對較少。

2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.1 礦石構(gòu)造

掛幫礦原礦礦石呈紅褐色-灰黑色，主要有2 種構(gòu)造。塊狀構(gòu)造礦石為致密塊狀，主要由灰黑色或紅褐色的鐵礦物組成（圖1）；斑狀構(gòu)造礦石主要為灰黑色的鐵礦物，其中包含斑狀長石、石英、黏土等淺色的脈石礦物（圖2）。

2.2 礦石結(jié)構(gòu)

將原礦制成薄片，經(jīng)光學(xué)顯微鏡下觀察，礦石主要具以下結(jié)構(gòu)：赤鐵礦呈浸染狀與脈石礦物共生嵌布形成的浸染狀結(jié)構(gòu)（圖3～圖5）；晶形不明顯、不規(guī)則細(xì)粒狀赤鐵礦與褐鐵礦及脈石礦物共生嵌布的粒狀結(jié)構(gòu)（圖6）；鮞狀赤鐵礦與褐鐵礦及脈石礦物共生嵌布的鮞狀結(jié)構(gòu)（圖7）；磁鐵礦部分被赤鐵礦交代形成半假象礦的交代結(jié)構(gòu)（圖8）；斑塊褐鐵礦包裹細(xì)顆粒赤鐵礦及脈石礦物的斑狀結(jié)構(gòu)（圖9）。

2.3 工藝粒度分析

研究主要金屬礦物的粒度組成及分布特點(diǎn)是初步判別選礦難易程度、磨礦細(xì)度和解離界限的基本依據(jù)［5］。礦石中主要金屬礦物赤鐵礦、褐鐵礦的工藝粒度分析結(jié)果見表4。

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由表4 可知，赤鐵礦的嵌布粒度以微細(xì)粒為主，-0.07 mm 粒級的分布率為90.97%，其中-0.03 mm占71.00%，微細(xì)粒-0.01 mm 粒級的分布率為36.21%；褐鐵礦的嵌布粒度微細(xì)，-0.07 mm 粒級的分布率為83.74%，其中-0.03 mm 粒級占68.29%；赤鐵礦及褐鐵礦的粒度均總體較細(xì)，且以浸染狀結(jié)構(gòu)為主，難以充分解離，需要更長的磨礦時(shí)間。

3 主要礦物嵌布特征

3.1 赤鐵礦嵌布特征

礦石中主要的鐵礦物為赤鐵礦，根據(jù)顯微鏡下觀察，赤鐵礦主要呈細(xì)粒或微細(xì)粒浸染狀嵌布于脈石礦物中，極難完全解離（圖3～圖5）；一部分不規(guī)則粒狀赤鐵礦與褐鐵礦及脈石礦物共生嵌布，褐鐵礦自晶體邊緣或中間充填、切割赤鐵礦（圖6）；少部分鮞狀赤鐵礦與脈石礦物共生嵌布（圖7）；少量赤鐵礦交代磁鐵礦形成半假象赤鐵礦，保留了磁鐵礦的晶型，磁鐵礦殘余較少（圖8）。

3.2 褐鐵礦嵌布特征

褐鐵礦為礦石中含量僅次于赤鐵礦的次要鐵礦物，礦石中的褐鐵礦主要呈斑狀嵌布，與赤鐵礦、脈石礦物共生（圖9、圖10）。

3.3 磁鐵礦嵌布特征

礦石中僅含有微量的磁鐵礦，主要為半自形細(xì)粒狀，與脈石礦物共生，部分被赤鐵礦交代成保留磁鐵礦晶型的假象赤鐵礦，部分未完全氧化，有殘余顆粒包裹在赤鐵礦中（圖11）。

3.4 石英嵌布特征

石英是礦石中雜質(zhì)元素Si 的主要載體礦物。石英多數(shù)為不規(guī)則他形粒狀集合體，常與鐵礦物和黏土礦物緊密共生（圖12、圖13），部分石英還與鈉長石、角閃石等其他礦物共生嵌布（圖14）。

4 元素Fe、Si的賦存狀態(tài)及平衡計(jì)算

鐵是礦石中最重要的有益元素，對其分布進(jìn)行平衡計(jì)算，結(jié)果見表5。對礦石中有害元素硅進(jìn)行平衡計(jì)算，配分結(jié)果見表6。

注：磁鐵礦、黃鐵礦含量較少，均采用理論品位計(jì)算；原礦鐵品位43.50%，平衡系數(shù)k=0.992 0。

由表5、表6可知，該掛幫礦中鐵元素主要賦存在赤鐵礦中，分布率84.39%，其次是褐鐵礦中，分布率9.05%，在其他礦物中的分布量較少；該類礦石中83.67%的硅賦存在石英中，其次分布在黏土中，含量9.04%，其他礦物分布較少。

5 結(jié) 論

（1）礦石中可選元素鐵含量43.42%，其他有價(jià)元素含量較低，SiO2含量26.89%；可回收的金屬礦物為赤鐵礦（含假象赤鐵礦），含量53.23%；非金屬礦物中的石英含量最高，為22.73%。

（2）作為主要的可選礦物，礦石中赤鐵礦在-0.07 mm 粒級的分布率為90.97%，嵌布粒度極細(xì)，在微細(xì)粒-0.01 mm的分布率為36.21%，回收難度較大。

（3）赤鐵礦的產(chǎn)出形式為細(xì)粒或微細(xì)粒、不規(guī)則粒狀，少量鮞狀，多與脈石礦物、褐鐵礦共生嵌布，還有少量的半假象赤鐵礦。

（4）元素鐵主要賦存在赤鐵礦中，分布率為84.39%；元素硅主要賦存在石英中，分布率為83.67%。