李 晶 許英霞 甘德清 劉殿龍 郭勃巍 李占金

(華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

冀東豆子溝鐵礦石工藝礦物學(xué)特征

李 晶 許英霞 甘德清 劉殿龍 郭勃巍 李占金

(華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

冀東豆子溝鐵礦石鐵品位為35.80%，鐵主要以磁鐵礦形式存在，其次為赤鐵礦、碳酸鐵，脈石礦物主要為石英、角閃石和輝石。為給該礦石開發(fā)利用提供依據(jù)，對(duì)其進(jìn)行了工藝礦物學(xué)分析。結(jié)果表明：礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形—他形晶粒狀結(jié)構(gòu)，其次為自形晶粒結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、交代殘留結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以條紋狀和條帶狀構(gòu)造為主，其次為片麻狀構(gòu)造。磁鐵礦主要呈半自形—他形粒狀賦存于石英等脈石礦物中，少數(shù)呈八面體型或立方體型賦存于石英或角閃石等脈石礦物中。礦石中磁鐵礦嵌布粒度微細(xì)，64.01%的磁鐵礦分布在0.02～0.16 mm粒級(jí)，12.59%分布在-0.02 mm粒級(jí)，這部分磁鐵礦需細(xì)磨才能實(shí)現(xiàn)單體解離，但細(xì)磨容易造成泥化影響選礦指標(biāo)，故建議采用階段磨礦階段選別工藝。

豆子溝鐵礦石 工藝礦物學(xué) 嵌布特征

沉積變質(zhì)型鐵礦床是我國(guó)最重要的鐵礦床類型，其查明儲(chǔ)量占我國(guó)總儲(chǔ)量的48%[1]，而冀東地區(qū)是我國(guó)鐵礦資源最主要的分布區(qū)，也是沉積變質(zhì)型鐵礦床分布較為集中的地區(qū)[2-3]。冀東地區(qū)鐵礦床總數(shù)可達(dá)200多處，礦床類型多樣，但以沉積變質(zhì)型鐵礦為主[4-7]。沉積變質(zhì)型鐵礦石鐵品位低，以貧礦為主，極少見(jiàn)富礦，選冶技術(shù)條件難度大[8-11]。豆子溝鐵礦是冀東地區(qū)典型的沉積變質(zhì)型鐵礦床，為含沉積巖的火山巖系-硅鐵建造。礦區(qū)主要出露地層為太古界變質(zhì)巖系遵化群，巖性以斜長(zhǎng)角閃巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖為主。其礦體受復(fù)背斜控制，其核部為含磁鐵主礦層。本研究對(duì)豆子溝鐵礦石中具有代表性的礦樣進(jìn)行了工藝礦物學(xué)特性研究，以期為該礦石的選礦工藝研究提供礦物學(xué)基礎(chǔ)。

1 礦石物質(zhì)組成

豆子溝鐵礦石主要為磁鐵石英巖和含磁鐵角閃斜長(zhǎng)片麻巖。其礦物組成簡(jiǎn)單，金屬礦物主要為磁鐵礦，含量為20%～60%，其次為赤鐵礦，含量一般介于1%～3%之間，另可見(jiàn)少量黃鐵礦和黃銅礦等。脈石礦物以石英為主，含量為30%～80%，其次為少量單斜輝石和普通角閃石等，局部可見(jiàn)斜長(zhǎng)石。對(duì)礦石進(jìn)行化學(xué)多元素分析和鐵物相分析，結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果

Table 1 Main chemical composition analysis of the ore

%

表2 礦石鐵物相分析結(jié)果

Table 2 Iron phase analysis of the ore

%

表1表明：礦石鐵含量為35.80%；主要雜質(zhì)為SiO2、CaO、MgO、Al2O3等，SiO2含量為54.77%；有害組分P含量較高。

從表2可以看出：礦石中鐵主要賦存于磁鐵礦中，磁鐵礦中鐵的分布率為93.77%；其次為赤鐵礦中鐵和碳酸鐵，分布率分別為2.99%和2.63%；此外硅酸鐵和硫化鐵的分布率僅為0.46%和0.15%。

2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.1 礦石結(jié)構(gòu)

(1)半自形—他形晶粒結(jié)構(gòu)。礦石中磁鐵礦多呈半自形—他形粒狀，且半自形粒狀相對(duì)多見(jiàn)，可見(jiàn)少量他形磁鐵礦形成粒狀集合體，呈聚粒狀鑲嵌于石英、輝石等脈石礦物中。此外，可見(jiàn)少量黃鐵礦和黃銅礦交代磁鐵礦，被磁鐵礦包裹的現(xiàn)象。

(2)自形晶粒結(jié)構(gòu)。少量細(xì)粒磁鐵礦呈八面體型或立方體型自形粒狀結(jié)構(gòu)(圖1(a))鑲嵌于石英為主的脈石礦物中。

(3)壓碎結(jié)構(gòu)。少量磁鐵礦顆粒可見(jiàn)不規(guī)則裂隙，呈破碎鋸齒狀(圖1(b))，并且局部可見(jiàn)磁鐵礦被挫碎成極細(xì)的磁鐵礦細(xì)末(圖1(c))，這是鐵礦石受到構(gòu)造應(yīng)力作用或發(fā)生糜棱巖化而產(chǎn)生的。

圖1 礦石結(jié)構(gòu)特征

(4)交代殘留結(jié)構(gòu)。鏡下局部可見(jiàn)黃鐵礦或黃銅礦從磁鐵礦顆粒核心向邊緣交代，僅可見(jiàn)磁鐵礦殘余邊緣，而磁鐵礦仍保留有較清晰的結(jié)構(gòu)外形，形成交代殘留結(jié)構(gòu)(圖1(d))。

2.2 礦石構(gòu)造

(1)條紋狀構(gòu)造。礦石中磁鐵礦與石英等形成寬度小于3 mm的條紋，形成了典型的條紋狀構(gòu)造，是豆子溝鐵礦石常見(jiàn)的構(gòu)造類型(圖2(a))。

(2)條帶狀構(gòu)造。礦石中磁鐵礦與石英、輝石等脈石礦物形成明暗相見(jiàn)的條帶，條帶寬>3 mm，具一定定向性和很好的延續(xù)性(圖2(b))。

(3)片麻狀構(gòu)造。磁鐵礦顆粒較粗，并有明顯的拉長(zhǎng)現(xiàn)象，呈一定定向性排列，而石英與磁鐵礦呈斷續(xù)相間排列，形成片麻狀構(gòu)造(圖2(c))。

圖2 礦石構(gòu)造特征

3 主要礦物的嵌布特征

3.1 磁鐵礦

磁鐵礦為礦石中主要的含鐵礦物，與石英等脈石礦物的嵌布關(guān)系相對(duì)簡(jiǎn)單。磁鐵礦主要呈半自形—他形粒狀、自形八面體型或立方體型賦存于石英或角閃石等脈石礦物中(圖3(a))，粒度相對(duì)較小，以0.01～0.4 mm居多；部分長(zhǎng)條狀磁鐵礦呈間斷定向排列而形成片麻狀構(gòu)造(圖3(b))，此類磁鐵礦顆粒相對(duì)較粗，其長(zhǎng)軸在0.15～2.5 mm間均有分布，短軸寬0.04～1 mm；少量磁鐵礦顆粒被黃鐵礦與黃銅礦自內(nèi)部呈他形粒狀交代(圖3(c))，形成交代殘留結(jié)構(gòu)，三者的背散射圖像中灰度接近，較難分辨。

圖3 礦石主要金屬礦物背散射圖

3.2 赤鐵礦

赤鐵礦主要呈半自形—他形粒狀或針狀賦存，部分或完全交代磁鐵礦。掃描電鏡下，赤鐵礦與磁鐵礦灰度類似，未能分辨。

3.3 黃鐵礦

黃鐵礦主要呈他形粒狀分布于石英等脈石礦物中，粒徑一般為0.03～0.1 mm。少量黃鐵礦交代磁鐵礦顆粒，少見(jiàn)黃銅礦交代黃鐵礦(圖3(d))。

3.4 黃銅礦

黃銅礦在礦石中含量較低，小于<1%，局部可見(jiàn)黃銅礦呈蠕蟲狀與黃鐵礦共同交代磁鐵礦，其粒徑僅5～10 μm，并且黃銅礦幾乎均與黃鐵礦共生存在。

3.5 石 英

石英是礦石中最主要的脈石礦物，主要呈半自形—他形粒狀，粒徑一般在0.5～2 mm，主要形成條帶狀構(gòu)造中的淺色條帶。

3.6 角閃石

角閃石是礦石中的重要脈石礦物，含量一般為2%～10%。由于礦石中鐵含量較高，因此其中大部分角閃石主要為鐵閃石，多呈柱狀或針柱狀集合體分布，其粒徑范圍為0.1～0.6 mm。

3.7 輝 石

輝石在礦石中相對(duì)少見(jiàn)，多為單斜輝石，含量一般小于2%，多呈半自形—他形粒狀，粒度較小，部分發(fā)生綠泥石化。

4 磁鐵礦嵌布粒度分析

利用偏光顯微鏡，按過(guò)尺線測(cè)法對(duì)礦石中磁鐵礦的嵌布粒度進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表3所示。

表3 礦石中磁鐵礦的嵌布粒度

由表3可知，礦石中磁鐵礦的嵌布粒度主要在0.02～0.16 mm，其粒級(jí)含量為64.01%；另外，-0.02 mm粒級(jí)磁鐵礦含量為12.59%，而粒度大于0.32 mm的磁鐵礦占有率相對(duì)較少，僅為11.43%。總體來(lái)說(shuō)，礦石中磁鐵礦的粒度偏細(xì)，因此，為了使有用礦物能夠充分的單體解離，需要強(qiáng)化鐵礦石的磨礦細(xì)度。

5 結(jié) 論

(1)豆子溝鐵礦石主要為磁鐵石英巖和含磁鐵角閃斜長(zhǎng)片麻巖。礦石鐵品位為35.80%，鐵礦物主要是磁鐵礦、赤鐵礦，脈石礦物主要為石英、角閃石和輝石。

(2)礦石的結(jié)構(gòu)以半自形—他形晶粒狀為主，其次為自形晶粒結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、交代殘留結(jié)構(gòu)。磁鐵礦主要呈半自形—他形粒狀賦存于石英等脈石礦物中，少數(shù)呈八面體型或立方體型賦存于石英或角閃石等脈石礦物中。礦石構(gòu)造以條紋狀和條帶狀構(gòu)造為主，其次可見(jiàn)片麻狀構(gòu)造。

(3)礦石中磁鐵礦嵌布粒度微細(xì)，64.01%的磁鐵礦分布在0.02～0.16 mm粒級(jí)，12.59%分布在 -0.02 mm粒級(jí)，這部分磁鐵礦需細(xì)磨才能實(shí)現(xiàn)單體解離，但細(xì)磨容易造成泥化影響選礦指標(biāo)，故建議采用階段磨礦階段選別工藝。

[1] 李厚民,王登紅,李立興,等.中國(guó)鐵礦成礦規(guī)律及重點(diǎn)礦集區(qū)資源潛力分析[J].中國(guó)地質(zhì),2012,39(3):559-580. Li Houmin，Wang Denghong，Li Lixing，et al.Metallogeny of iron deposits and resource potential of major iron minerogenetic units in China[J].Geology in China，2012，39(3)：559-580.

[2] 沈保豐.中國(guó)BIF型鐵礦床地質(zhì)特征和資源遠(yuǎn)景[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2012(9):1376-1395. Shen Baofeng.Geological characters and resource prospect of the BIF type iron ore deposits in China[J].Acta Geologica Sinica，2012(9):1376-1395.

[3] 沈保豐,翟安民,苗培森,等.華北陸塊鐵礦床地質(zhì)特征和資源潛力展望[J].地質(zhì)調(diào)查與研究，2006，29(4)：244-252. Shen Baofeng，Zhai Anmin，Miao Peisen，et al.Geological character and potential resources of iron deposits in the North China block[J].Geological Survey and Research，2006，29(4)：244-252.

[4] 許英霞,張龍飛,李厚民,等.冀東司家營(yíng)沉積變質(zhì)型鐵礦床找礦模型[J].地質(zhì)與勘探，2015，51(1):23-35. Xu Yingxia，Zhang Longfei，Li Houmin，et al.The exploration model of the Sijiaying sedimentary metamorphic iron deposit in Eastern Hebei Province[J].Geology and Exploration，2015，51(1):23-35.

[5] 許英霞,張龍飛,王明格,等.冀東馬城沉積變質(zhì)型鐵礦床流體包裹體研究[J].地質(zhì)與勘探,2015,51(2):225-237. Xu Yingxia，Zhang Longfei，Wang Mingge，et al.Fluid inclusions of the Macheng sedimentary metamorphic iron deposit in Eastern Hebei Province[J].Geology and Exploration，2015，51(2):225-237.

[6] 張龍飛,許英霞,高孝敏,等.冀東杏山沉積變質(zhì)型鐵礦床富鐵礦成因探討[J].地質(zhì)與勘探,2015,51(3):405-413. Zhang Longfei，Xu Yingxia，Gao Xiaomin，et al.Genesis of high-grade ores in the Xingshan sedimentary metamorphic iron deposit of Eastern Hebei Province[J].Geology and Exploration，2015，51(3):405-413.

[7] 張連昌,翟明國(guó),萬(wàn)渝生,等.華北克拉通前寒武紀(jì)BIF鐵礦研究:進(jìn)展與問(wèn)題[J].巖石學(xué)報(bào)，2012，28(11):3431-3445. Zhang Lianchang，Zhai Mingguo，Wan Yusheng，et al.Study of the precambrian BIF-iron deposits in the North China Craton：progresses and questions[J].Acta Petrologica Sinica，2012，28(11) ：3431-3445.

[8] 全文欣,張 彬,龐玉榮,等.我國(guó)鐵礦選礦設(shè)備和工藝的進(jìn)展[J].國(guó)外金屬礦選礦,2006(2):8-14. Quan Wenxin，Zhang Bin，Pang Yurong，et al.Development on mineral processing and equipment in China[J].Metallic Ore Dressing Abroad,2006(2):8-14.

[9] 翟宏新.中國(guó)貧鐵礦選礦的新型工藝和設(shè)備研究[J].礦山機(jī)械,2006(10):48-53. Zhai Hongxin.Research of new mineral processing and equipment for lean iron deposits in China[J].Mining Machinery,2006(10):48-53.

[10] 韓躍新,孫永升,李艷軍,等.我國(guó)鐵礦選礦技術(shù)最新進(jìn)展[J].金屬礦山，2015(2):1-11. Han Yuexin，Sun Yongsheng，Li Yanjun，et al.New development on mineral processing technology of iron ore resources in China[J].Metal Mine，2015(2):1-11.

[11] 楊秀清,李厚民,李立興,等.遼冀地區(qū)條帶狀鐵建造地球化學(xué)特征:Ⅰ.主量元素特征[J].巖石學(xué)報(bào)，2014，30(5):1218-1238. Yang Xiuqing，Li Houming，Li Lixing，et al.Geochemical characteristics of Banded Iron Formations in Liaoning-Eastern Hebei area:Ⅰ.characteristics of major elements[J].Acta Petrologica Sinica，2014，30(5) :1218-1238.

(責(zé)任編輯 王亞琴)

Process Mineralogy of an Iron Ore from Douzigou，Eastern Hebei

Li Jing Xu Yingxia Gan Deqing Liu Dianlong Guo Bowei Li Zhanjin

(InstituteofMiningEngineering，NorthChinaUniversityofScienceandTechnology，Tangshan063009，China)

The iron grade of iron ore from Douzigou，Eastern Hebei，is 35.80%.Iron mainly exists in form of magnetite，followed by hematite and iron carbonate.Gangue minerals are mainly quartz，hornblende and pyroxene.Process mineralogy characteristics of the ore were carried out，to provide technological basis for the development of the ore.The results showed that main mineral structure is hypidiomorphic-allotriomorphic structure，followed by euhedral-granular structure，crush structure and metasomatic relict structure.While the ore textures is mainly streaky and banded texture，followed by gneissic texture.Magnetite mainly disseminated among gangue minerals，like quartz，in form of hypidiomorphic-allotriomorphic structure，few octahedral or cube was hosted in gangue minerals.The granule of the magnetite in ore is so tiny that 64.01% is distributed in 0.02～0.16 mm，12.59% in -0.02 mm.Thus the magnetite with smaller particle size needs fineness grinding to be liberated.It is necessary to adopt the process of stage-grinding and stage separation to prevente argillization on beneficiation indexes caused by pulverizeng impact.

Douzigou iron ore，Process mineralogy，Dissemination characteristics

2015-07-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：51374087)，河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：E2015209176)。

李 晶(1991—)，女，碩士研究生。通訊作者 許英霞(1973—)女，副教授，博士研究生。

TD913

A

1001-1250(2015)-10-100-04