桦树沟铁矿石工艺矿物学研究

郭 旺 李艳军 王明星

(东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819)

甘肃酒泉钢铁公司是我国西北地区的大型钢铁企业，所辖的镜铁山矿周边铁矿石储量很大，所属矿石类型为沉积变质型弱磁性贫铁矿石，极其难选[1]。桦树沟矿区是镜铁山矿的两大矿区之一，矿石储量达2.7亿t[2-3]。随着开采向深度推进，矿石性质变化较大[4-7]。为给矿山生产和工艺改造提供指导，有必要对下阶段开采的矿石进行工艺矿物学研究。

1 矿石成分分析

1.1 矿石主要化学成分

矿石主要化学成分分析结果见表1。

表1 矿石的化学成分分析

由表1可以看出：矿石为低品位酸性铁矿石，铁品位为29.74%，FeO含量为13.13%；有害元素磷含量很低，仅为0.02%；根据矿石中SiO2、CaO、MgO等的含量，可推断出脉石矿物主要为石英及少量硅酸盐和碳酸盐类矿物。

1.2 矿石化学物相分析

矿石中铁矿物的物相分析结果如表2所示。

表2 矿石铁物相分析结果

由表2可以看出：矿石中的铁主要以赤(褐)铁矿的形式存在，分布率为67.62%，其次为碳酸铁，占全铁的26.66%，磁性铁、硅酸铁、硫化铁少量。

1.3 矿石的矿物组成

矿石的XRD图谱见图1，矿物组成及含量见表3。

图1 矿石的XRD图谱

图1、表3表明：矿石中的金属矿物主要为赤铁矿、菱铁矿，其次为褐铁矿，这3种铁矿物的总含量为47.49%；脉石矿物主要为石英、方解石、白云石和绢云母，其次为白云母，其中，石英含量最高，为25.33%。

表3 矿石的矿物组成及含量

2 矿石的结构和构造

2.1 矿石的结构

(1)自形、半自形晶结构。矿石中的部分赤铁矿以自形—半自形针状、片状、纤维状、板状和粒状产出，晶形较完整，形成自形晶结构，有的赤铁矿保持部分晶面完好，则形成半自形晶结构。

(2)他形晶结构。矿石中的褐铁矿以他形晶分布在脉石中，不具任何完好晶面，形成他形晶结构。

(3)交代结构。矿石中褐铁矿沿黄铁矿的边部交代黄铁矿，并包裹黄铁矿颗粒，形成交代结构。

(4)填隙结构。矿石中的褐铁矿沿石英、赤铁矿的粒间和裂隙充填，形成填隙结构。

2.2 矿石的构造

(1)块状构造。矿石中的赤铁矿以集合体产出，集合体颗粒较粗大，形成致密的块体、团块状构造。

(2)条带状构造。矿石中部分赤铁矿集合体呈相间排列的条带，有的呈多组大致平行的充填条带，大致沿一个方向分布，形成条带状构造。

(3)浸染状构造。矿石中的部分赤铁矿以粗细不等粒浸染在脉石矿物中，形成浸染状构造。

(4)网状构造。矿石中部分褐铁矿呈细密网状充填在石英颗粒间，形成网状构造。

(5)蜂窝状构造。矿石中褐铁矿颗粒内部被风化侵蚀，残留外壳呈较规则蜂窝状，形成蜂窝状构造。

3 矿石中主要矿物的嵌布特征

3.1 主要金属矿物嵌布特征

3.1.1 赤铁矿

赤铁矿是矿石中最主要的铁矿物，含量为26.62%，+0.075 mm粒级中的分布率为67.59%，主要以片状、纤维状、薄板状、针状、放射状、鳞片状集合体产出(图2)，集合体常形成致密的块体，一些细粒状、针状和片状赤铁矿呈浸染状分布在脉石中。部分赤铁矿经后期风化蚀变作用，铁质流失形成多孔状、蜂窝状和残余状，孔洞中充填褐铁矿和泥质矿物。

3.1.2 菱铁矿

矿石中的菱铁矿含量较高，为重要的回收矿物之一，多呈粒状及粒状集合体产出，以粗粒嵌布为主，不均匀分布。菱铁矿一般与方解石、白云石紧密共生(图3(a))，相互嵌布，互有包裹，形成碳酸盐矿物集合体，也可见菱铁矿以脉状充填在白云石集合体中，菱铁矿集合体中也包裹有白云石、方解石。菱铁矿与白云母、石英的嵌布关系密切，常以粒状、不规则状嵌布在石英粒间，菱铁矿集合体中也分布有细粒石英、白云母等(图3(b))。

图2 赤铁矿的嵌布特征

图3 菱铁矿嵌布特征

3.1.3 褐铁矿

褐铁矿分布十分广泛，主要以胶状、土状浸染分布在非金属矿物中，以及以细脉状、网状充填在其他矿物的粒间，有的以多孔状、蜂窝状嵌布在矿石中(图4(a))，粒度极不均匀。褐铁矿与赤铁矿嵌布关系十分密切，常沿赤铁矿的颗粒间隙充填胶结(图4(b))，并包裹细粒、微粒赤铁矿，有的以薄膜状覆盖在赤铁矿颗粒表面，有的以细脉状充填在矿石中。

图4 褐铁矿嵌布特征

3.2 主要脉石矿物的嵌布特征

3.2.1 石 英

石英多以自形、半自形粒状集合体产出(图5(a))，粒度较均匀，粒间常被碳酸盐矿物、白云母和绢云母等充填胶结(图5(b))，有的石英分布在碳酸盐矿物、绢云母集合体中，晶粒中包裹一些细粒、微量的赤铁矿。

3.2.2 白云石、方解石

方解石和白云石的产出特征与菱铁矿相似，主要以他形粒状、不规则状、脉状、网脉状产出，常与菱铁矿紧密共生形成集合体(图3(a))，形成致密块体，有的充填在石英和金属矿物粒间，并包裹石英和金属矿物，有的与绢云母、白云母混生，常被白云母穿插。

3.2.3 绢云母

绢云母以鳞片状集合体产出，分布较集中，与白云母共生，集合体中有细粒石英、白云母分布，裂隙中常有细脉状的碳酸盐矿物充填(图5(c))。

4 主要矿物的浸染粒度

矿石中赤铁矿和菱铁矿为主要回收矿物，其粒度特征是决定矿石选别难易程度的重要因素之一，赤铁矿、菱铁矿的粒度测定结果见表4、表5。

由表4得知，赤铁矿+0.075 mm粒级分布率为67.59%，-0.037 mm粒级分布率为17.33%，可见赤铁矿的浸染粒度以中粗粒为主，细粒和微粒级含量也不低，分布不均匀，不利于单体解离。

图5 矿石中主要脉石矿物嵌布特征

粒级/mm02～015015～010010～00750075～00530053～0037-0037含量/%4536126995446810401733

表5 菱铁矿粒度统计结果

由表5得知，菱铁矿+0.15 mm粒级分布率为63.30%，+0.075 mm粒级分布率为87.82%，-0.037 mm粒级分布率仅为0.65%，可见菱铁矿的浸染粒度以粗粒为主，有利于菱铁矿的单体解离。

5 结 论

(1)桦树沟铁矿石的原矿全铁品位为29.74%，铁主要以赤(褐)铁矿的形式存在，分布率为67.62%，其次为碳酸铁，占全铁的26.66%；脉石矿物主要为石英、碳酸盐矿物和绢云母，白云母少量。

(2)矿石的结构主要为自形—半自形晶结构、他形晶结构、交代结构和填隙结构；主要构造为块状构造、条带状构造、浸染状构造、网状及蜂窝状构造。

(3)矿石中赤铁矿与石英、碳酸盐矿物等非金属矿物结合较紧密，且互有包裹；赤铁矿被褐铁矿充填胶结，部分细小粒状、针状赤铁矿包裹在褐铁矿中，影响铁精矿品位和回收率。矿石中的菱铁矿含量较高，为重要的回收矿物之一，多呈粒状及粒状集合体产出，以粗粒嵌布为主，不均匀分布。褐铁矿分布十分广泛，主要以胶状、土状浸染分布在非金属矿物中，以及以细脉状、网状充填在其他矿物的粒间。

(4)赤铁矿在+0.075 mm粒级中的分布率为67.59%，可见赤铁矿的浸染粒度以中粗粒嵌布为主；菱铁矿在+0.15 mm粒级中的分布率为63.30%，菱铁矿的浸染粒度以粗粒嵌布为主。

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