铁矿石工艺特征影响

提高高炉入炉料的含铁品位，降低杂质含量，可以提高高炉利用系数、降低能耗，是高效率、低成本炼铁的基础［1］。国内难选铁矿石的结构主要为细粒变晶、鳞片状变晶、交代、蜂窝及土状、包裹等类型。我国难选矿石的这些结构构造使得有用矿物与脉石矿物间犬牙交错、互相包裹、密集浸染等趋势更加明显，使得矿石更加难选［2］。工艺矿物学研究是低品位复杂矿石开发利用的重要基础性工作，对于选矿工艺的研究具有重要的指导作用。尤其是矿石中有用成分的赋存状态以及有用矿物的嵌布特性，是评价矿石可选性和制定选矿工艺的重要依据［3］。新疆某复杂铁矿属于变质沉积型含磷磁铁矿-赤铁矿矿石。本文从工艺矿物学研究入手，针对矿石结构、构造复杂，矿物嵌布粒度粗细不均，对可选性影响大的问题，分析其在选矿工艺流程中的行为，提出利用磁铁矿与脉石矿物间磁性差异较大的特性，选择弱磁场分选流程，可以获得产率42．72%、铁品位65．94%的铁精矿，铁回收率77.28%，效果比较理想。

1矿石化学成分分析

矿石化学多元素分析结果见表1，矿石铁矿物相由表1可知，矿石中主要有用成分为铁，铁含量为36．81%，杂质成分主要为SiO2，含少量Al2O3、CaO，有害杂质S含量不高，P偏高，故在选矿中应主要关注P、SiO2对铁精矿质量的影响。由表2可知，矿石中的铁主要来源于磁性铁。综合以上化学成分特点，可以认为区内矿石属于低硫高磷的磁铁矿-赤铁矿混合型矿石。

2矿物组成及含量

岩矿鉴定样是在试验样中挑选矿物组合、结构、构造都具有代表性的样品，制成薄片4个，光片10个，通过实体双目显微镜和反光、偏光显微镜的镜下鉴定，查明原矿中矿物组成及含量，测定结果见表3。从表3可知，样品中的主要金属矿物有磁铁矿、赤铁矿(包括镜铁矿)、褐铁矿、黄铁矿等，脉石矿物主要有石英、长石、铁方解石、绿泥石、黑云母、白云母、绢云母、辉石等。

3矿石结构及构造

3．1矿石的结构矿石的结构主要有自形晶粒状结构、变晶不等粒等轴状结构、片板状结构、他形晶结构、假象结构、格状结构、乳滴状固溶体分离结构、细鳞片状结构、钟乳状结构等，以下分别描述。1)自形晶粒状结构:磁铁矿多数呈五角十二面体或八面体自形晶体粒状紧密镶嵌，黄铁矿呈立方体自形晶粒状产出。2)变晶不等粒等轴状结构:磁铁矿呈五角十二面体或八面体大小不等的等轴粒状与石英或绿泥石、绢云母紧密共生，见图1和图2。3)片板状结构:镜铁矿呈薄片状或板状的集合体，并且常因受外力作用而呈弯曲的波纹状。4)他形晶结构:部分磁铁矿呈他形晶结构嵌布于脉石中。5)假象结构:部分赤铁矿完全交代磁铁矿，呈磁铁矿的假象产出。6)格状结构:极少量赤铁矿沿磁铁矿解理交代形成格状结构。7)尘点状(乳滴状)固溶体分离结构:在含铁较高的黑云母、绿泥石等硅酸盐矿物中析出极微粒的尘点状磁铁矿和赤铁矿，粒度一般在5μm以下，见图和图3。8)细鳞片状结构:部分镜铁矿、黑云母、绢云母呈细鳞片状结构。9)钟乳状结构:方解石在矿石的局部，如晶洞处，形成钟乳状结构。10)鳞片状变晶结构:绿泥石呈鳞片状、片状定向排列与磁铁矿构成变晶结构，磁铁矿呈极细鳞片状包裹体存在于绿泥石中，见图1和图3。

3．2矿石构造矿石的构造主要有致密块状构造、薄层状及层状构造、浸染状构造、千枚状构造、脉状构造、波纹状构造、页片状构造、条带状构造、葡萄状、晶洞状构造，以下分别描述。1)致密块状构造:磁铁矿或镜铁矿局部富集成致密块状矿石。2)薄层状及层状结构:磁铁矿及铁方解石、石英等脉石分别沿层理或密集散点状分布，层理的厚薄各不相同，见图2。3)浸染状构造:由不等粒自形晶粒状磁铁矿嵌布于脉石中，构成稠密浸染状构造和稀疏浸染状构造。4)千枚状构造:主要由绢云母构成千枚状构造。5)脉状构造:由绢云母、方解石构成脉状穿插于磁铁矿的致密块状矿石中。6)波纹状构造:乳滴状和细鳞片状磁铁矿和赤铁矿嵌布于绢云母、黑云母、绿泥石等较软的矿物层中，在应力作用下，弯曲变形呈波纹状构造，见图3。7)条带状构造:石英或铁方解石呈条带状穿插于致密的磁铁矿矿石中。8)葡萄状、晶洞状构造:由方解石构成葡萄状、晶洞状构造。

4主要矿石特征描述

1)磁铁矿:主要呈五角十二面体、八面体的自形晶粒状或变晶不等粒等轴状结构，少数呈他形晶或乳滴状微粒、鳞片状变晶结构。自形晶粒状的磁铁矿多数紧致镶嵌呈致密块状或呈稠密浸染状嵌布于脉石中，少数与乳滴状微粒磁铁矿组成相间的微薄层嵌布于脉石中，见图1～3。乳滴状微粒磁铁矿在不同的层带中其密度各不相同，这种磁铁矿是由于含铁硅酸盐矿物在蚀变过程中析出磁铁矿而形成，因此粒状极细，磨矿过程中无法解离。少数磁铁矿被脉石交代呈交代残余结构，极少数磁铁矿被赤铁矿沿解理交代呈格状结构，有的完全交代后成假象赤铁矿。磁铁矿的粒度大小悬殊，最大为1mm，最小为0．0005mm，多数在0.2～0．7mm之间。2)赤铁矿:含量较少，主要呈板柱状或磁铁矿的假象嵌布于脉石中，极少数在磁铁矿中呈格状结构，部分赤铁矿呈乳滴状定向分布在脉石中。赤铁矿的粒度一般为0．04～0．06mm。3)镜铁矿:呈片状、板状或多片叠加的集合体，片状镜铁矿最薄为0．005mm，最厚为0．08mm，多数厚度为0．04～0．06mm，板片的长度主要在0．5～5mm之间，镜铁矿主要嵌布于方解石中，受应力作用而呈弯曲的波纹状。有的镜铁矿结合体呈放射状、束状嵌布于脉石中，少数为单晶片状嵌布于磁铁矿或脉石中，镜铁矿中有时夹有少量自形晶粒状磁铁矿，有的磁铁矿与镜铁矿互相交代呈残余状。4)黄铁矿:含量很少，主要呈自形晶粒状或集合体，多数嵌布于脉石中，少量嵌布于磁铁矿的边缘，粒度最大为1mm，一般在0．035～0．25mm之间。5)铁方解石:主要呈半自形晶～他形晶粒状，通常颗粒紧密镶嵌或呈水平层理状，铁方解石的层理常与石英的层理相互平行排列，部分铁方解石呈小团块或条带状嵌布于石英基质中，有时铁方解石呈葡萄状分布在晶洞中。铁方解石的粒度在0．02～0．06mm之间。6)石英:主要呈他形不等粒紧密镶嵌，构成矿石的基质，石英的粒度一般为0．02～0．2mm之间，最大粒度为0．6mm，最小为0．01mm。7)磷灰石:呈柱状、长柱状，主要以杂乱分散形式嵌布于千枚状、皱纹状构造的变质岩云母中，极少数分布在黑云母和绿泥石粒间，粒度一般在0．005～0．02mm之间。8)绿泥石:细鳞片状，呈单体或集合体分布于石英或铁方解石基质中，与赤铁矿和磁铁矿紧密共生。

5影响选矿工艺的矿物学因素

1)铁的赋存形式的影响。矿石中的铁主要赋存于磁铁矿中(74．16%)，少量存在于赤铁矿、镜铁矿中，占有率为21．02%，但也有极少量以硫化铁、菱铁矿、硅酸铁形式存在，矿石中硫化铁、菱铁矿、硅酸铁中的铁占总铁的4．82%以下，可以不考虑回收。因此，磁铁矿和赤铁矿为选矿回收的目的矿物，利用铁矿物与脉石矿物磁性差异较大的特性，可以选择弱磁场分选流程。2)矿石中有害元素赋存形式的影响。矿石中所含有害元素有硫、磷。硫赋存于黄铁矿中，磷赋存于磷灰石中，由矿物嵌布特性可知，黄铁矿含量很少，多数嵌布于脉石中，少量嵌布于磁铁矿的边缘;而磷灰石主要呈柱状杂乱分散嵌布于千枚状、皱纹状构造的变质岩云母中，而与铁矿物关系不紧密。因此，在选矿过程中，黄铁矿和磷灰石多数进入尾矿产品中，对精矿产品质量影响不大。3)目的矿物结构的影响。目的矿物磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿的嵌布粒度粗细不均，与脉石矿物相互间共生关系复杂，磁铁矿主要呈自形晶中粗粒嵌布，粒度多数为0．2～0．7mm;赤铁矿、镜铁矿多数呈板、片状结构，放射状、束状、页片状集合体，片厚度在0．04～0.06mm之间，宽度在0．5～5mm之间。与脉石的嵌布较平滑、规整，对选矿回收有利，可以在较粗的粒度条件下进入重选，减少磨矿成本。而部分磁铁矿、赤铁矿为含铁硅酸盐矿物蚀变后所析出，呈细小乳滴状与脉石矿物紧密共生，粒度在5μm以下，此粒级的磁铁矿、赤铁矿，在目前的磨矿条件下无法达到单体解离，从而影响铁的回收率或铁精矿质量。

6选矿试验

根据矿石性质，采用单一弱磁选的选别流程进行试验［4］，试验流程见图4，首先进行了磨矿粒度试验固定磁场强度为83．6kA/m，试验结果见表4。由表4可知，随着磨矿粒度变细，铁粗精矿中铁品位逐渐升高，但铁回收率逐渐下降。在保证精矿质量的前提下，取－0．074mm粒级占63．34%的磨矿粒度作为弱磁选给矿的磨矿粒度。固定磨矿粒度为－0．074mm粒级占63．34%，改变磁场强度，按图4所示流程进行磁场强度试验，试验结果见表5。由表5、表6结果可知，在适宜的磨矿粒度(－0．074mm粒级占63%)下，采用单一弱磁选流程，可以获得产率42．72%，铁品位为65．94%的铁精矿，铁回收率为77．28%。铁精矿中各种杂质含量均不高，达到国标C65铁精矿质量标准要求。这与岩矿鉴定分析结果相吻合。

7结语

1)新疆某铁矿石中的有用元素为铁，含量为36.81%，有害元素磷含量(0．39%)较高，该矿石属于变质沉积铁矿，有用矿物以磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿为主，其次有微量黄铁矿、褐铁矿、钛铁矿、软锰矿等。脉石矿物以石英为主，其次有黑云母、白云母、绢云母、铁方解石、辉石、角闪石、绿泥石等。因此该矿石的选矿主要目的是实现铁矿物与石英及硅酸盐矿物的有效分离。磁选技术及设备在近几年发展较快，磁选操作简单，易于控制，适应性强，根据矿石性质，由于该矿含铁矿物与脉石矿物的比磁化系数有较大的差异，因此，适合在适宜的磨矿粒度(－0．074mm粒级占63%)下采用单一弱磁选流程选别。2)矿石主要呈致密块状、浸染状、层状构造，虽然有用矿物种类较简单，但铁矿物嵌布粒度粗细不均，大多数磁铁矿呈较粗的自形晶粒状结构，对选矿回收较容易，而少数磁铁矿因为是由含铁硅酸盐矿物蚀变后析出，呈极微粒(5μm以下)的尘点状散布在脉石矿物中，难以单体解离并易于泥化，是选矿回收困难的主要原因。3)试验采用磨矿后弱磁选的工艺流程，可以获得铁品位65．94%的铁精矿，铁回收率77．28%，精矿中杂质含量(硫0．057%、磷0．12%)低，指标较理想。