徐浩越

(安徽工業(yè)大學(xué)商學(xué)院)

國外某豆?fàn)铊F礦石開發(fā)利用可行性分析

徐浩越

(安徽工業(yè)大學(xué)商學(xué)院)

國外某鐵礦是由玄武巖的不斷消蝕所形成的沖積層礦床，主要有用礦物為磁赤鐵礦，以豆?fàn)罨虻[狀分布于某古河道的泥土中，粒徑多在3～5 mm，鐵品位為10%左右，資源量達(dá)50億t。為實現(xiàn)對該鐵礦石的開發(fā)利用，在分析地質(zhì)背景、鐵礦石資源量和礦石性質(zhì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了選礦探索試驗，分析開發(fā)利用該鐵礦石的可行性，并提出了意見和建議。

豆粒鐵礦 開發(fā)利用 可行性分析

近年來，隨著我國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)鐵礦石已無法滿足生產(chǎn)的需要，對進(jìn)口鐵礦石的依賴度逐漸上升。但進(jìn)口鐵礦石價格受制于人，不利于鋼鐵業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。為滿足國內(nèi)鐵礦石的需求，確保鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，考慮到經(jīng)濟(jì)可行性，在國外進(jìn)行礦業(yè)投資，合理開發(fā)利用國外鐵礦石資源，對于緩解目前國內(nèi)鐵礦石供應(yīng)壓力具有積極意義。

國外某鐵礦石位于一面積達(dá)4 500 km2的古河道，資源量大，有用礦物主要為磁赤鐵礦，雜質(zhì)為二氧化硅和黏土礦物等，成分簡單。鐵礦石主要呈豆?fàn)詈偷[狀的形式存在于古河道的泥土中，顆粒粒徑均小于5 mm，鐵品位高，約為10%。而且該礦區(qū)地理位置優(yōu)越，基礎(chǔ)設(shè)施較為完善。礦區(qū)大部分鄰近已有交通設(shè)施，如鐵路和港口，部分鐵路還經(jīng)過礦區(qū)，極大地方便了礦石運輸?shù)骄徒母劭凇?/p>

1 地質(zhì)條件

1.1 礦區(qū)地質(zhì)

該古河道的前期勘探中出現(xiàn)的磁異象表明了玄武巖層的存在。經(jīng)查明，在較早的地質(zhì)時期，古河道地區(qū)表面附有的玄武巖表層經(jīng)風(fēng)化、氧化、蝕化等作用消蝕邊緣的部分玄武巖。其中部分玄武巖碎片中一些較重的礦物如以磁鐵礦和赤鐵礦為主的鐵礦石，就隨著流水經(jīng)過漫長時間的搬運和碰撞，在古河道中不斷沉積下來。隨著時間的累積，這些玄武巖碎片基本被水流淹沒、沖刷，在河道的深谷處慢慢堆積，并保存下來。

在第三紀(jì)時代，含鐵量較高的紅土和部分巖石碎片也被水流沖入河道系統(tǒng)。后來河道干涸，其中的鐵礦石演化成了磁赤鐵礦。在紅土演化的過程中，磁赤鐵礦以豆?fàn)畹男问讲粩喟l(fā)育成型，其中鐵不斷得到富集，含量逐漸提高，達(dá)到較高的品位，這就形成了富含鐵的古河道豆?fàn)铊F礦石，礦化風(fēng)格為沖積層豆?fàn)铊F礦石礦床。暴露在外面的玄武巖經(jīng)過長期的消蝕作用，含鐵礦物漸漸從被風(fēng)化的石頭上分離、累積形成豆?fàn)畹蔫F礦石。該豆?fàn)铊F礦石最初粒徑范圍較廣，從1毫米到幾百毫米。因這些豆?fàn)铊F礦石密度較大，容易集中在現(xiàn)在古河道中，不斷被水流沖刷，并相互碰撞，最終粒徑趨向均勻，多在3～ 5 mm，形成沖積層礦床。這就使得整個古河道中遍布玄武巖，鐵礦石主要以豆?fàn)畲懦噼F礦形式存在，其中的其他礦物如黏土等成為鐵礦石的脈石礦物。

豆?fàn)铊F礦石中的三價鐵和亞鐵的配比取決于形成過程和含水量。按照實際豆?fàn)铊F礦石的組成，磁赤鐵礦含量占主要地位，并伴有雜質(zhì)二氧化硅和黏土。鐵品位平均在50%左右，甚至可達(dá)57%～59%。

古河道鐵礦區(qū)位于準(zhǔn)平原地區(qū)，地勢平坦，交通便利，使得勘探活動得以快速進(jìn)行，并且成本相對較低。

1.2 磁赤鐵礦存在的影響

地質(zhì)勘探早已探測到古河道系統(tǒng)中弱磁性物質(zhì)的存在，如其中紅土所含的弱磁性礦物。該地貌系統(tǒng)中主要含鐵成分為磁赤鐵礦，被地球物理界看成是測量的一種有害干擾因素。因為磁赤鐵礦的磁性可以掩蓋航空磁力測量時一般條件下可測量到的部分詳細(xì)信息，該信息可用來查明測量范圍內(nèi)某些隱藏礦物的細(xì)微特性。勘探人員利用這些特性以判定金礦床和基本金屬礦床是否存在，磁赤鐵礦的存在使這一探查過程難以進(jìn)行。另一方面，豆?fàn)铊F礦石在富集鐵的過程中，其他金屬礦物如基本金屬的礦物也隨之得到富集。雖然磁赤鐵礦因磁滯而減小的一小部分磁感應(yīng)強(qiáng)度有助于金和基本金屬的勘探，但致力于金和基本金屬勘探的人員大都忽視了對古河道系統(tǒng)中鐵的成分進(jìn)行檢測、分析。

磁赤鐵礦的磁性不利于其他金屬的勘探，卻非常適宜利用航磁數(shù)據(jù)識別和精確定位含磁赤鐵礦的古河道。另外，磁赤鐵礦礦石的弱磁性很適宜磁選工藝進(jìn)行選礦，選礦成本低。由于該鐵礦位于干涸的古河道，在露天采礦現(xiàn)場即可采用初步磁選將非磁性的雜質(zhì)拋出，從而進(jìn)一步提高鐵的品位。

2 鐵礦石資源量

古河道鐵礦資源量豐富。2009年，某專業(yè)公司基于鉆探結(jié)果對探礦區(qū)進(jìn)行資源估算，以邊界品位為5%計算的資源量為5億t，鐵礦平均品位為10.3%。

該資源量的估算僅針對整個勘探礦區(qū)中部分目標(biāo)礦區(qū)，占整個1 200 多km長古河道鐵礦帶的10%左右。礦區(qū)古河道實際寬度為200～600 m，最寬可達(dá)1 200 m；深度為5～15 m，最深處達(dá)30 m。計算時按原礦密度為 1.72 t/m3，平均寬度和深度均為10 m，則礦區(qū)鐵礦石資源量超過50億t，鐵平均品位達(dá)10%以上。

此種資源量估算方式比較保守，考慮古河道實際的平均寬度會大于10 m，深度超過10 m的可能性也比較大，另外礦石密度有時達(dá)2.0 t/m3甚至更大，因此古河道鐵礦石實際資源量會更大。鑒于其地質(zhì)模型，每千米古河道含有平均鐵品位為10%的豆?fàn)铊F礦石500萬t，相當(dāng)于每千米古河道上含有鐵品位50%的豆?fàn)铊F礦石資源量為100萬t。

3 選礦探索試驗

早在2006年，項目組就在古河道的不同礦區(qū)地表進(jìn)行取樣，經(jīng)過多個礦業(yè)研究院所和大學(xué)的研究分析，對礦樣進(jìn)行了礦物特性分析、實驗室干磁選、現(xiàn)場磁選、試驗濕磁選、差分磁選、重選、焙燒、浮選和多噸位混合樣品的選礦試驗。

3.1 地表采樣

礦區(qū)地表取樣可探查豆?fàn)铊F礦石中礦物組成特性和鐵品位，以確定其是否具有較好的經(jīng)濟(jì)性開發(fā)利用，并為后續(xù)的選礦探索試驗提供基礎(chǔ)，同時為以后申請獲取更多礦區(qū)和進(jìn)行勘探工作提供參考資料。

2006年4月，采用干式磁滾筒對從礦區(qū)地表所取的幾十個點的初步礦樣進(jìn)行初步的拋尾(主要是除去其中含量較多的泥土)以提高鐵品位，減輕后續(xù)試驗的處理量。礦區(qū)表面所取礦樣經(jīng)過干式磁滾筒初步磁選拋尾后，所得的豆?fàn)铊F礦石礦樣鐵品位在 45%～54%，最高可達(dá)56%。隨后在2010年9月和2011年1月又分別對礦區(qū)地表進(jìn)行上述取樣，獲得的豆?fàn)铊F礦石礦樣平均鐵品位分別為52.2%、53.2%。

可見，采用干式磁滾筒對礦區(qū)地表的初步礦樣進(jìn)行預(yù)先拋尾，不僅能減輕后續(xù)工藝的處理量，還能使鐵品位得到大幅度的提高。干式磁滾筒法取樣使鐵得到較大程度的富集。

3.2 礦石性質(zhì)

3.2.1 礦石化學(xué)多元素分析

對某次從礦區(qū)地表經(jīng)干式磁滾筒單次磁選后獲得的礦樣進(jìn)行主要化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。

表1 礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

成分TFeSiO2Al2O3PS燒失含量50.7812.778.200.0280.033.24

由表1可知，礦石中主要具有回收價值的金屬為鐵，含量達(dá)50.78%，品位較高。雜質(zhì)主要為SiO2和Al2O3，含量分別為12.77%、8.20%，有害元素S、P含量降低，分別僅為0.03%和0.028%。因此該豆?fàn)铊F礦石屬于高鐵低硫鐵礦石，需拋除的脈石礦物主要是石英和黏土礦物，可考慮采用磁選工藝回收鐵。

3.2.2 礦物鏡下分析

對巖心進(jìn)行鉆孔，獲得的巖心中鐵礦石大部分為圓形，少數(shù)為角礫形，采用電子顯微鏡掃描分析豆?fàn)铊F礦石，結(jié)果見圖1。

圖1 豆?fàn)铊F礦石電子顯微鏡掃描結(jié)果

由圖1可知，豆?fàn)铊F礦石粒徑在3～5mm。主要有用礦物磁赤鐵礦含量較多，部分黑色線狀是豆?fàn)铊F礦石干燥后產(chǎn)生的裂縫。石英呈灰黑色小圓形斑點狀，右下角褐色線狀的氧化鋁，是主要的雜質(zhì)，部分豆?fàn)铊F礦石還含有少量的褐鐵礦和赤鐵礦。

3.3 選礦探索試驗

(1)干式磁預(yù)選—破碎—濕式磁粗選工藝。無論在實驗室還是在勘探現(xiàn)場，采用干式磁滾筒進(jìn)行初步磁選就能把鐵品位為10%左右的豆?fàn)铊F礦石品位提高到50%以上。將鐵礦石初步進(jìn)行破碎至粒徑小于1mm，進(jìn)行了進(jìn)一步選礦試驗。采用濕式磁選機(jī)，可以將鐵品位為50.91%干式磁選鐵粗精礦品位提高到55.17%，再進(jìn)一步富集鐵，就可以得到合格的鐵精礦。

(2)破碎—重選—再磨—精選工藝。礦區(qū)鉆孔礦石初步破碎到0.045～1mm，通過重選可獲得鐵品位為58.32%的鐵粗精礦，其中主要雜質(zhì)二氧化硅和氧化鋁含量合計降到8.0%以下。若進(jìn)一步進(jìn)行再磨礦和精選，鐵礦石品位將會提高到60%以上，此時二氧化硅和氧化鋁進(jìn)一步得到脫除，因鐵礦石中含硫、磷很低，因此最終得到的鐵精礦質(zhì)量很高。

(3)2010 年，在國內(nèi)某大學(xué)省級重點實驗室對豆?fàn)铊F礦石進(jìn)行初步分選，得到的鐵品位為47%～48%、粒徑小于8mm的鐵粗精礦，磨礦到-0.075mm后再經(jīng)幾種選礦工藝進(jìn)行聯(lián)合選礦后，可獲得鐵品位為59.7%、鐵回收率為72.35%的鐵精礦。

由選礦探索試驗可知，該豆?fàn)铊F礦石有害元素含量低，不需進(jìn)行特別處理。鐵礦石進(jìn)行初步拋除泥土后，鐵品位得到大幅度提升。所含雜質(zhì)成分簡單，再進(jìn)行分選給予脫除，很容易得到質(zhì)量較好的鐵精礦。

4 開發(fā)利用的可行性

4.1 礦區(qū)資源量的初步判斷

該古河道鐵礦按鐵品位按10%計，資源量達(dá)到50億t以上，儲量可觀。

4.2 礦石性質(zhì)的初步認(rèn)識

初步磁選拋除泥土后獲得豆?fàn)铊F礦石，品位達(dá)到50%，有用礦物主要為磁赤鐵礦，雜質(zhì)成為簡單，以二氧化硅和氧化鋁為主，含量較低。有害元素硫、磷含量很低，可不考慮處理。豆?fàn)铊F礦石粒度一般在3～5mm。

4.3 選礦探索試驗的初步評價

鐵礦石在不進(jìn)行磨礦的條件下，經(jīng)過簡單干式磁選即可獲得鐵品位為50%～55%的鐵粗精礦；進(jìn)行初步破碎后采用重選工藝分選，鐵品位也在60%以下。說明要獲得鐵品位大于60%鐵精礦，需要進(jìn)行細(xì)磨再選。

5 開發(fā)利用的建議

(1)完善地質(zhì)勘探工作，形成國際上認(rèn)可的地質(zhì)勘探報告，進(jìn)一步查清地質(zhì)條件和礦石的儲量和質(zhì)量。

(2)在采場使用干式磁預(yù)選，開發(fā)鐵品位為50%以上的豆?fàn)铊F礦石的采礦方案，減輕后續(xù)選礦工藝處理量，降低成本。

(3)在確定采礦方案基礎(chǔ)上，采取有代表性的礦樣進(jìn)行系統(tǒng)的選礦試驗研究，尋求最佳的選礦工藝流程和項目建設(shè)方案，以獲得鐵品位為60%以上的鐵精礦。

(4)在上述的工作期間，對所在國的礦業(yè)政策和相關(guān)法律法規(guī)、項目外部環(huán)境如水、電、碼頭、環(huán)保要求、運輸方案等進(jìn)行詳細(xì)了解，為開發(fā)利用做好準(zhǔn)備，以減少投資的風(fēng)險。

6 結(jié) 論

(1)國外某古河道礦區(qū)因玄武巖呈表面玄武巖的消蝕，不斷剝離，含有密度較大的鐵礦物的玄武巖碎片在古河道水流的作用下最終沉積下來。第三紀(jì)時，紅土和巖石碎片也不斷進(jìn)入河道。隨著后來河道干涸，玄武巖碎片中鐵礦物和紅土的不斷演化，磁赤鐵礦逐漸以豆?fàn)钚问桨l(fā)育成型，粒徑多在3～5mm。

(2)初步勘探表明，該豆?fàn)铊F礦石資源量大，鐵品位按10%計，資源量達(dá)到50億t以上。礦石埋藏淺，基本以豆?fàn)钚问酱嬖谟诠藕拥滥嗤林?。開采時可采用露天開采，無需爆破，采礦成本低。

(3)礦石主要有用礦物為磁赤鐵礦，脈石礦物為石英、黏土礦等，有害元素硫、磷含量很低。選礦探索試驗表明，采用干式磁選預(yù)先拋去泥土，即可將鐵富集到50%～55%，若要獲得鐵品位60%以上的鐵精礦，需要進(jìn)行進(jìn)一步的磨礦和選別。

(4)該礦區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施較好，交通便利。綜合考慮，開發(fā)利用該古河道豆?fàn)铊F礦石初步可行。為減少投資風(fēng)險，宜進(jìn)一步對所在國的相關(guān)法律法規(guī)、外部環(huán)境、軟硬件設(shè)施等進(jìn)行深入調(diào)研。如能成功開發(fā)利用該鐵礦，對于國內(nèi)鐵礦石的供應(yīng)，具有積極作用。

2015-01-16)

徐浩越(1990—)，女，碩士，243032 安徽省馬鞍山市馬向路新城東區(qū)。