南芬選礦廠(chǎng)赤鐵礦工藝礦物學(xué)研究

南芬露天鐵礦位于遼寧本溪市南芬區(qū)東南約4km，屬于鞍山—本溪鐵礦帶重要組成部分，系鞍本地區(qū)典型“鞍山式”鐵礦床之一。為合理開(kāi)發(fā)利用南芬選礦廠(chǎng)赤鐵礦資源，對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)研究，查明了礦石的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物嵌布粒度特征、單體解離情況等，為優(yōu)化選礦工藝流程提供了重要的基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)。

1、礦石成分

1.1、原礦化學(xué)多元素分析

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，主要有價(jià)元素為鐵，全鐵品位為32.24%，雜質(zhì)中的硅含量很高，達(dá)50.90%；有害組分硫、磷含量很低，不影響精礦質(zhì)量。礦石的堿度為（CaO+MgO)/（Al2O3+SiO2）=0.022，屬于酸性礦石。

1.2、鐵物相分析

原礦鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，鐵主要以磁鐵礦和赤（褐）鐵礦形式存在，其含量占原礦總鐵的84.44%，硅酸鐵的含量較高，占11.55%，其他形式存在的鐵含量較少。

1.3、原礦礦物組成及礦物含量

通過(guò)X射線(xiàn)衍射分析、光（?。┢R下測(cè)定等方法進(jìn)行礦物組成與含量測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦、赤鐵礦（含假象、半假象礦），褐鐵礦分布羅少；主要脈石礦物為石英、玉髓，含量為46.48%，其次為云母和碳酸鹽類(lèi)礦物方解石、鐵白云石；其他脈石礦物分布較少。

2、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.1、礦石構(gòu)造

礦石主要為塊狀構(gòu)造和層紋狀構(gòu)造，其中以塊狀構(gòu)造為主，少量角礫狀構(gòu)造。

（1）塊狀構(gòu)造。礦石顏色為灰黑—黑色，主要由粒狀磁鐵礦與假象、半假象赤鐵礦緊密鑲嵌，呈致密狀全體而構(gòu)成。

（2）層紋狀構(gòu)造。粒狀磁鐵礦均勻分布與石英及少量云母、碳酸鹽作層紋狀分布而形成，層厚多為1~3mm。

（3）角礫狀構(gòu)造。主要由石英集合體組成大小不等的角礫嵌于礦石中，與鐵礦物及其他脈石黑白相間。

2.2、礦石結(jié)構(gòu)

經(jīng)顯微鏡下觀(guān)察，礦石主要具有以下幾種主要結(jié)構(gòu)。

（1）粒狀結(jié)構(gòu)。磁鐵礦、假象赤鐵礦呈自形、半自形晶粒狀均勻分布，形成自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)。

主要脈石礦物石英也常呈他形粒狀與磁鐵礦交生，形成他形粒狀結(jié)構(gòu)。

（2）斑狀結(jié)構(gòu)。粗晶磁鐵礦或半假象礦呈斑晶產(chǎn)出，基質(zhì)由石英、云母等脈石礦物組成，部分碳酸鹽和少量長(zhǎng)石也呈斑晶產(chǎn)出，但基質(zhì)主要為石英、玉髓。

（3）交代殘余結(jié)構(gòu)。主要見(jiàn)于磁鐵礦，在氧化條件下沿晶粒邊緣或裂開(kāi)被赤鐵礦逐步向內(nèi)交代，部分仍保留了磁鐵礦殘晶形成交代殘余結(jié)構(gòu)。

（4）脈狀結(jié)構(gòu)。云母組成脈狀集合體作層狀分布，部分碳酸鹽有時(shí)也組成脈狀穿插礦石。

（5）包含結(jié)構(gòu)。在粗晶鐵礦物中常包裹少量細(xì)粒及石礦物，兩者不易解離。

（6）浸染狀結(jié)構(gòu)。少量細(xì)粒鐵礦物呈浸染狀嵌于脈石礦物中。

（7）間粒結(jié)構(gòu)。粒狀石英和鐵礦物兩者緊密交生，在部分斑狀結(jié)構(gòu)的礦石中，鐵礦物與石英則在基質(zhì)中作間粒結(jié)構(gòu)。

3、礦石中主要金屬礦物及脈石礦物的工藝粒度分布特征分析

對(duì)礦石中主要的金屬礦物以及主要脈石礦物石英（玉髓）進(jìn)行工藝粒度分析?？傮w來(lái)看，鐵礦物工藝粒度分布較細(xì)，磁鐵礦，赤鐵礦和褐鐵礦放三者在-0.04mm分布率分別為53.00%、61.48%和54.17%，其中赤鐵礦和褐鐵礦在-10μm粒度分布率要大于磁鐵礦，分別為19.34%和20.69%，而磁鐵礦為13.64%。主要及石礦物石英（含玉髓）工藝粒度較鐵礦物要粗，在-0.04mm粒級(jí)的分布率只有22.46%，多數(shù)分布在+0.07mm粒級(jí)，分布率為58.32%。主要脈石礦物的這種粒度嵌布特征有利于選礦工藝階段磨選粗粒拋尾。

4、礦物賦存狀態(tài)與嵌布特征

（1）磁鐵礦為礦石中主要工業(yè)鐵礦物，有以下幾種產(chǎn)出形式：①呈自形、半自形四方體粒狀均勻嵌布于礦石中，顆粒一般為單晶，被脈石基底式膠結(jié)，晶粒中偶爾見(jiàn)有脈石礦物包裹體，部分晶粒次變?yōu)榧傧蟪噼F礦；②呈不規(guī)則團(tuán)塊狀或斑狀，這部分顆粒在氧化條件下沿晶粒邊緣或裂開(kāi)由外向內(nèi)逐步次變?yōu)槌噼F礦而形成半假象礦，顆粒與自形、半自形粒狀晶粒比較相對(duì)要粗，在團(tuán)塊或斑晶中常含脈石礦物包裹體；③自形、半自形粒狀晶粒組成集合體嵌布，這部分晶粒邊緣同樣在氧化條件下次變?yōu)榘爰傧蟮V，在集合體的晶粒間隙充填有脈石礦物。以上3種產(chǎn)出形式的磁鐵礦以第一種結(jié)晶粒度最為細(xì)小，粒度通常在0.01~0.04mm。

（2）赤鐵礦。主要以假象、半假象礦形式存在，通常在氧化條件下由交代磁鐵礦而形成。假象礦一般均保留磁鐵礦晶體形態(tài)并與磁鐵礦共生，半假象礦則一般為規(guī)則狀或不規(guī)則狀，由次生赤鐵礦與磁鐵礦殘晶緊密連晶而形成。原生赤鐵礦在樣品中嵌布較少，一般呈細(xì)小柱狀或細(xì)脈狀嵌布，與磁鐵礦共生。

（3）褐鐵礦。呈不規(guī)則粒狀，在氧化條件強(qiáng)烈時(shí)由赤鐵礦次變而形成，因此一般與赤鐵礦連晶，兩者呈過(guò)渡狀。有時(shí)也與磁鐵礦共生。

（4）共鐵礦。呈不規(guī)則他形粒狀，顆粒稀少，一般呈浸染狀嵌布，主要與脈石礦物共生。

4.2、脈石礦物

（1）石英。不規(guī)則他形粒狀，單晶或集合體嵌布，主要與粒狀磁鐵礦交生形成磁鐵石英巖。其次與碳酸鹽礦物緊密共生，鐵礦物呈自形、半自形粒狀散布其中，少量與云母等礦物共生，有時(shí)呈細(xì)粒星點(diǎn)狀被包裹于碳酸鹽集合體中，晶粒中常包裹微細(xì)粒鐵礦物。

（2）玉髓。主要呈細(xì)粒集合體嵌布，其中有時(shí)夾雜少量放射狀、球粒狀細(xì)小晶粒，并呈波狀消光。集合體中有時(shí)穿插碳酸鹽脈或伴生長(zhǎng)石斑晶，晶粒中常包裹微細(xì)粒鐵礦物。

（3）云母。主要為金云母，晶體一般為長(zhǎng)條狀集合體作層狀分布。部分為黑云母，呈片狀或柱狀，晶粒中包裹細(xì)粒鐵礦物，與粒狀石英共生，部分金云母或黑云母發(fā)生綠泥石化。

（4）碳酸鹽。主要為方解石，少量鐵白云石，主要與石英共生。有時(shí)形成斑狀，基質(zhì)則細(xì)粒石英和鐵礦物組成。有的碳酸鹽還呈細(xì)粒致密集合體嵌布，其中包裹少量細(xì)粒石英。除以上幾種主要產(chǎn)出形式外，少量呈脈狀穿插于礦石。

（5）長(zhǎng)石。自形晶柱狀，單晶或連晶均有分布，呈斑狀產(chǎn)出，但含量較少?；|(zhì)主要由玉髓組成，其中夾雜少量細(xì)粒鐵礦物。

（6）綠簾石、石榴石。呈他形粒狀，兩者緊密互嵌與鐵礦物共生。

（7）綠泥石。主要由金云母、黑云母次生變化而形成，因此常保留了云母的假象，主要與石英共生。

（8）陽(yáng)起石。柱狀或纖維狀集合體，主要與石英互層嵌布，部分呈簇狀集合體嵌于石英集合體中，集合體中常包裹微細(xì)粒鐵礦物。

5、結(jié)論

（1）南芬赤鐵礦礦石是一種酸性礦石，主要有用鐵礦物為磁鐵礦和赤鐵礦及少量褐鐵礦，主要脈石礦物為石英（玉髓），另有少量云母、陽(yáng)起石和碳酸鹽（方解石、鐵白云石），其他硅酸鹽類(lèi)礦物分布極少。有害元素硫、磷含量低微，因此不會(huì)對(duì)精礦質(zhì)量造成影響。

（2）礦石中有用鐵礦物磁鐵礦、赤鐵礦（含假象、半假象）和褐鐵礦工藝粒度總體偏細(xì)，半數(shù)以上分布于-0.04mm粒級(jí)，主要脈石礦物石英粒度要大于鐵礦物，主要分布在+0.07mm粒級(jí)，因此有利于選礦工藝盡早拋尾，從而降低選礦成本。

（3）礦石中赤鐵礦除原生礦外，以假象、半假象的形式存在，該礦物是由磁鐵礦在氧化條件下次變而形成，因此在形態(tài)特征和物理特性磁性率等方面均相似或接近于磁鐵礦。在弱磁選時(shí)部分半假象礦易隨磁鐵礦進(jìn)入弱磁精礦。

（4）從礦物嵌布特征來(lái)看，主要脈石礦物石英與有用礦物關(guān)系緊密，部分石英、玉髓中包裹微細(xì)粒鐵礦物，同時(shí)還有一部分細(xì)晶磁鐵礦不易于石英達(dá)到單體解離，這部分石英隨磁鐵礦進(jìn)入精礦，是影響精礦品位的主要原因。

（5）根據(jù)原礦工藝礦物學(xué)研究結(jié)果并結(jié)合目前選礦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，推薦試驗(yàn)工藝流程：階段磨礦—中磁—強(qiáng)磁—反浮選流程、階段磨礦—弱磁—細(xì)篩—提質(zhì)—強(qiáng)磁—反浮選流程、階段磨礦—重—磁—浮聯(lián)合流程進(jìn)行試驗(yàn)研究。

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