某鐵礦石工藝礦物學研究

勾金玲 甘茂武

（寶武資源南京梅山礦業公司）

鐵是地球上分布最廣泛的金屬元素，約占地殼質量的5.1%［1］。根據自然資源部發布的《中國礦產資源報告2023》，截至2022 年底，我國鐵礦石儲量為162.46 億t，是世界上鐵礦石資源總量相對豐富的國家［2］，但我國鐵礦資源稟賦不佳。我國鐵礦石資源總體特征一是鐵礦石資源品位較低，平均品位34.50%，低于世界鐵礦石品位平均水平；二是貧礦及難選礦多，富礦少，貧礦資源儲量占總儲量的80%；三是中小型礦多，大型、特大型礦少；四是礦石類型復雜，難利用的鐵礦多［3-6］。因此，合理有效的開發利用難選鐵礦資源可以在一定程度上緩解我國對鐵礦資源的需求壓力，同時對資源的可持續性發展和國民經濟的發展具有重要意義［7-9］。

國內某鐵礦鐵品位35.16%，隨著開采向深部延伸，礦石性質發生了較大變化［11］，磁性礦含量減少，菱鐵礦、赤（褐）鐵礦含量增加，礦石的礦物組成、結構構造等變得更為復雜，礦石可選性難度增加［11-12］。為了給選礦試驗研究提供理論依據，更好的開發利用該礦石，對其進行了詳細的工藝礦物學研究。

1 礦石物質組成

1.1 礦石化學成分分析

礦石化學成分分析結果見表1。

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由表1 可知，該礦石鐵品位35.16%，鐵是主要的有價金屬元素；主要雜質為SiO2、CaO 、MgO 和S，其含量分別為16.15%，7.54%，3.09%，2.08%，礦石堿比為0.629，為半自熔性鐵礦石。

1.2 礦石鐵物相分析

礦石鐵物相分析結果見表2。

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由表2 可知，礦石中的有用鐵礦物主要為赤鐵礦、菱鐵礦，赤鐵礦中的鐵分布率為44.54%，菱鐵礦中的鐵分布率為43.43%，其次為黃鐵礦、磁鐵礦，硅酸鐵少量。

1.3 礦石的礦物組成及含量

礦石礦物含量分析結果見表3。

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由表3 可知，礦石中的主要鐵礦物為菱鐵礦，含量為29.59%，次要鐵礦物為赤鐵礦，含量22.78%，磁鐵礦含量2.63%；主要脈石礦物為石英，含量13.72%，碳酸鹽類礦物方解石、鐵白云石含量分別為7.27%，12.51%，其他脈石礦物少量。

2 礦石自然類型和結構構造

2.1 礦石自然類型

根據礦物組成及礦物含量分析，礦石中的主要工業鐵礦物為菱鐵礦和赤鐵礦，主要脈石礦物為方解石，按所含主要脈石礦物劃分礦石自然類型，該礦石為碳酸鹽型鐵礦石［13］。

2.2 礦石構造

礦石的構造主要有塊狀構造和斑狀構造。以塊狀構造產出的礦石主要呈灰白—灰黑色，菱鐵礦呈致密塊狀，脈石礦物方解石、少量石英及硅酸鹽礦物呈塊狀構造（圖1（a））；菱鐵礦呈斑狀，被其他鐵礦物或以碳酸鹽礦物方解石為主的脈石膠結，形成斑狀構造（圖1（b））。

2.3 礦石結構

（1）粒狀結構。赤鐵礦呈不規則粒狀嵌布，磁鐵礦呈自形、半自形粒狀嵌布，具粒狀結構。

（2）斑狀結構。菱鐵礦呈斑狀或組成不規則團體，基質由方解石和石英組成，形成斑狀結構。

（3）交代殘余結構。磁鐵礦被赤鐵礦呈網狀交代，形成半假象礦，具交代殘余結構；長石發生高嶺石化，局部為殘留體，具交代殘余結構。

（4）脈狀結構。方解石呈脈狀穿插于菱鐵礦，具脈狀結構。

（5）鱗片狀結構。絹云母呈鱗片狀集合體嵌布。

（6）網狀結構。赤鐵礦呈網狀嵌布，網眼中被脈石礦物充填。

3 礦石主要礦物嵌布特征

3.1 金屬礦物

3.1.1 菱鐵礦

菱鐵礦主要呈自形、半自形粒狀組成集合體團體，主要與方解石、石英緊密共生（圖2（a）），其次組成致密粒狀集合體；方解石呈脈狀穿插于菱鐵礦，具脈狀結構（圖2（b））；另有少量菱鐵礦呈鮞粒狀嵌布，鮞粒被方解石、石英等膠結（圖2（c））。

3.1.2 赤鐵礦

赤鐵礦主要為假象、半假象礦，在氧化條件下交代磁鐵礦并保留其四方形、八面體形態，呈大小不一的粒狀分布于礦石中，具磁鐵礦假象，被脈石基底式膠結（圖3（a））；部分原生赤鐵礦呈網狀嵌布，網眼中充填脈石礦物（圖3（b）），假象赤鐵礦呈斑狀嵌布于礦石中（圖3（c））。

3.1.3 磁鐵礦

磁鐵礦主要為四方形或近于四方形的粒狀嵌布于礦石中，顆粒之間不相連，由脈石膠結成基底型（圖4（a））；其次呈斑狀產出，斑晶被脈石交代分割，其中含較多脈石包裹體（圖4（b）），部分磁鐵礦斑晶由外而內被赤鐵礦交代，形成半假象礦（圖4（c））；少量磁鐵礦呈柱狀并具方向性排列，呈似層狀分布（圖4（d））。

3.1.4 褐鐵礦

褐鐵礦呈不規則粒狀、板狀，零星散布于礦石中，顆粒中含細粒脈石包裹體（圖5）。

3.1.5 黃鐵礦及磁黃鐵礦

黃鐵礦呈細小粒狀與脈石礦物交生，組成集合體嵌布（圖6（a）），磁黃鐵礦呈不規則粒狀或碎屑狀嵌布于脈石礦物中（圖6（b））。

3.2 脈石礦物

3.2.1 碳酸鹽礦物

碳酸鹽礦物主要為方解石，少量白云石，呈自形、半自形或不規則粒狀集合體嵌布，時常Fe離子呈類質同象替代Ca，方解石中不同程度含Fe，常與菱鐵礦緊密共生（圖7），時而呈細脈狀穿插于礦石中（圖2（b）），部分方解石還與石英共生。

3.2.2 石英

石英多為他形不規則粒狀集合體嵌布，主要與菱鐵礦、方解石礦物共生（圖8（a）），有時與絹云母互為連晶（圖8（b））。

3.2.3 云母

黑云母多為自形晶柱狀，部分為片狀、網狀，主要與石榴石互為連晶（圖9（a））；絹云母呈細粒磷片狀集合體嵌布，具磷片狀結構，有時也與石英緊密共生（圖9（b））。

3.2.4 磷灰石

磷灰石多為自形粒狀，呈單晶或集合體嵌布，常與石英、碳酸鹽共生（圖10）。

3.2.5 長石

長石呈半自形板柱狀，顆粒常被黏土礦物高嶺石交代，發生高嶺石化，但仍保留了長石的形態特征，少量長石呈孤島狀、葉片狀、乳滴狀的形式殘留其中（圖11）。

4 主要鐵礦物及脈石礦物粒度分析

對礦石中的有用鐵礦物菱鐵礦、赤鐵礦和主要脈石礦物石英、方解石（含白云石）、長石及黏土進行工藝粒度分析，結果見表4。

由表4 可知，有用鐵礦物菱鐵礦屬中粗粒嵌布，半數以上分布在+0.07 mm，+0.10 mm 分布率占39.21%，次要鐵礦物赤鐵礦結晶粒度略小于菱鐵礦，+0.10 mm 分布率為28.87%；主要脈石礦物方解石（含白云石）、石英、長石（含黏土）均屬中粗粒分布，+0.10 mm分布率分別占45.80%，23.21%，34.37%。

5 結 論

（1）某鐵礦石中的主要鐵礦物為菱鐵礦，含量29.59%，次要鐵礦物為赤鐵礦，含量22.78%；主要脈石礦物為石英，含量13.72%，次之碳酸鹽類礦物為方解石、白云石，含量分別為7.27%，12.51%。

（2）礦石的構造主要有塊狀構造和斑狀構造。礦石的結構主要為粒狀結構、斑狀結構、交代殘余結構、脈狀結構、磷片狀結構和網狀結構。

（3）礦石中菱鐵礦的工藝粒度分布較粗，+0.07 mm 粒級分布率為53.78%，+0.10 mm 分布率占39.21%；次要鐵礦物赤鐵礦結晶粒度則較細，在+0.07 mm 的分布率為38.71%，+0.10 mm 的分布率為28.87%。方解石（含白云石）、石英和長石（含黏土）的粒度分布屬中粗粒分布，在+0.10 mm 的分布率分別為45.80%，23.21%，34.37%。

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