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1.2 我国铁矿石的工业类型

我国铁矿石类型主要包括鞍山式铁矿、大冶式铁矿、镜铁山式铁矿、大西沟式铁矿、攀枝花式铁矿、宁芜式铁矿、宣龙-宁乡式铁矿、风化淋滤型铁矿、包头白云鄂博式铁矿、海南石碌铁矿、吉林羚羊石铁矿等。除鞍山式铁矿和大冶式铁矿相对易选之外,其他几类铁矿都属于难选铁矿石,另外鞍山市铁矿石中微细粒嵌布的赤铁矿和磁铁矿也属于较为难选的铁矿石。目前我国低品位难选铁矿石资源的利用率极低,大部分没有回收利用或根本没有开采利用。

1.2.1 鞍山式铁矿

鞍山式铁矿床为大型铁矿床类型之一,属海相火山-沉积变质型铁矿床。产于辽宁省鞍山市、本溪市一带。铁矿赋存于太古宇鞍山群下混合岩层中。矿体呈层状、似层状,延长几百米至几千米,少数可达十余公里,延深数百米至千米以上。主要为含铁石英岩,个别地段也有含铁角闪岩矿层,下为混合岩层,由角闪岩层、含铁层、硅质岩层组成,其上为混合岩层。

鞍山式铁矿分布最广,是我国最重要的铁矿床。它不仅数量居于首位(约占总储量的50%),而且由于矿床储量规模一般较大(大中型矿床储量占本类矿床的90%),单个矿体的规模和厚度较大,埋藏不深,不少矿床可供露天开采,加之矿石类型以磁铁矿为主,矿床的分布又比较集中,使该类铁矿床在开发利用上占了极大的优势。

鞍山式铁矿为高硅贫铁矿石,可供综合利用的伴生组分极少,一般含铁27%~34%、二氧化硅30%~50%,但其一般含硫、磷低,易采、选,为主要开采对象。矿石构造有致密块状、条纹状和条带状,一般条带宽1~10mm。铁矿物主要为磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿,有时含有褐铁矿、菱铁矿;脉石矿物主要为石英,次要为角闪石、黑云母或辉石等。矿石可分为角闪石-磁铁矿-石英、磁铁矿-石英、赤铁-石英等组合。富铁矿石以致密块状赤铁矿、磁铁矿为主,还有疏松状磁铁矿。

不同产地的鞍山式铁矿石所含主要矿物及化学成分相近。如表1.1列出了我国几处大型鞍山式铁矿床矿石的化学组成。

表1.1 我国几处大型鞍山式铁矿床矿石的化学组成

东鞍山铁矿石的结构主要为细粒、鳞片状变晶结构,交代、蜂窝及土状、包裹结构也常见;主要为条带状构造,其次为隐条带状和块状构造,部分为揉皱状和角砾状构造,在碳酸盐矿石中还分布较多的网脉状、蜂窝多孔状及土状构造等。齐大山铁矿石的结构较为复杂,但总的是以各种变晶结构为主,其次是受后期热液氧化和蚀变作用影响而形成的各种氧化交代结构;其构造以条带状为主,且主要是细条带状构造,其次是受后期动力变质作用的影响,在条带状构造的基础上叠加的揉皱和角砾状构造,还有少量块状构造。大孤山铁矿石以粒状变晶结构为主,伴有交代结构,包含变晶和压碎结构;其构造以条带和隐条带状构造为主,伴有揉皱状、角砾状及块状构造等。

处理这类矿石的有大孤山、东鞍山、齐大山、大石河、水厂、南芬、石人沟和马兰庄等选厂。

1.2.2 镜铁山式铁矿

镜铁山式铁矿是铁矿床类型之一。属沉积变质型铁矿床。甘肃镜铁山铁矿是我国西北地区重要的钢铁基地,目前保有铁矿石4亿吨。其矿床构造,以黑沟矿区为代表,可能主要为断层控,深部和外围找矿潜力巨大。矿产于甘肃省肃南裕固族自治县祁连山优地槽前震旦系镜铁山群中。因矿石中含镜铁矿多,故名镜铁山。已探明的铁矿床(点)有数十个,其中镜铁山矿床(包括桦树沟与黑沟两个矿区)为大型,柳沟峡和白尖矿床为中型,其余为小型或矿点。

镜铁山式铁矿属铁质碧玉型铁矿床,矿石中的铁矿物主要是镜铁矿和菱铁矿,含少量赤铁矿和褐铁矿,深部偶有少量磁铁矿,其他共生有用矿物为重晶石。脉石矿物主要为碧玉、铁白云石、少量石英、方解石、白云石及绢云母等。矿石含铁30%~40%,含二氧化硅20%,含硫0.1%~2.8%。矿石呈条带状构造,它由镜铁矿、菱铁矿、重晶石和碧玉组成。矿石嵌布粒度较细,结晶粒度一般在0.02~0.5mm,需磨至-0.074mm占95%以上达到单体解离。脉石中含铁较高,属于较难选铁矿石。处理此类矿石主要是酒钢选厂。

1.2.3 大西沟式铁矿

大西沟式铁矿属沉积变质菱铁矿类型,矿石组成简单,以菱铁矿为主,其次是褐铁矿和少量的磁铁矿,大西沟铁矿中菱铁矿与褐铁矿的比例是6:4左右,纯菱铁矿中铁的理论品位是48.2%,但由于大西沟菱铁矿有镁锰类质同象存在,其理论品位仅39.8%。脉石矿物主要为石英和绢云母,其次为鲕绿泥石、方解石、白云石等。矿石构造主要有块状和条带状,含铁18%~35%,平均27%~31%。同属此类矿床的还有云南大红山铁矿。处理此类矿石主要是龙门钢铁公司选厂。

1.2.4 攀枝花式铁矿

攀枝花式钒钛磁铁矿是一种伴生钒、钛、钴等多种元素的磁铁矿,属岩浆型铁矿床,其矿石的储量居我国铁矿储量第二位(占15%左右),矿石可选性良好,其矿物组成、嵌布特征与一般磁铁矿有明显的差别。

区内现已查明矿石资源储量100.74亿吨,矿石中除含铁外,还含伴生钛(TiO 2 )资源储量8.53亿吨、伴生钒(V 2 O 5 )资源量1960.5万吨,铬、铜、镍、钴及铂族元素等十几种有价金属。矿石中金属矿以磁铁矿、钛铁晶石、钛铁矿为主,其次含有磁黄铁矿、黄铜矿、铬铁矿、镍黄铁矿、假象赤铁矿和褐铁矿。脉石矿物主要有斜长石、异波辉石、角闪石等。

矿石中钛铁矿、磁铁矿、钛铁晶石紧密共生,有的则呈固溶体存在,矿石含铁20%~53%。矿石呈致密块状、致密-稀疏浸染状及条带状。攀枝花式钒钛磁铁矿严格受海西早期形成的古裂谷构造控制,含层状基性-超基性岩,富含TiO 2 ,辉石以单斜辉石为主。其含矿性的变异特点是:自下而上形成了含铬、铂钒钛磁铁矿-钒钛磁铁矿-以钛铁矿为主的成矿序列。

我国钒钛磁铁矿矿床类型及化学成分如表1.2所示,钒钛磁铁矿选矿产品化学成分如表1.3所示,目前处理这类矿石的主要有攀枝花密地选矿厂、选钛厂。

表1.2 我国钒钛磁铁矿矿床类型及化学成分

表1.3 我国钒钛磁铁矿选矿产品化学成分

1.2.5 大冶式铁矿

大冶式铁矿石是各类铁矿床中矿点数量最多、分布最广的矿床,规模以中小型为主。这类矿石约占我国铁矿总储量的10%。

大冶式铁矿具备IOCG型矿床的基本定义性特征:铁氧化物(低钛磁铁矿、赤铁矿)含量高,贫硫化物(方铅矿、闪锌矿等),伴生黄铜矿、斑铜矿,广泛Na、K蚀变,围岩蚀变强烈,受断裂及褶皱复合构造控制,与钙碱性的中酸性岩浆作用有关的热液矿床。俗称“大冶式”铁矿。产于燕山期铁山侵入体(由闪长岩、石英闪长岩组成)与三叠系下统灰岩、白云质灰岩的接触带中,以发育透辉石(次透辉石)矽卡岩为其特征。矿体形态产状变化大。在大理岩舌状体端部,矿体厚大,多呈透镜状;在陡倾斜接触带,矿体呈似层状,其产状陡直且延伸大;与地层走向余交的接触带,矿体多呈囊状,并见有分支复合,单个矿体走向长360~870m、倾斜延深20~550m、厚度10~180m。

矿床组分比较复杂,往往伴生有Cu、Sn、Co、Mo、S、Pb、Zn、Au等。矿石矿物以磁铁矿为主,次为赤铁矿。在氧化带主要为假象赤铁矿、赤铁矿、含铜褐铁矿、孔雀石、赤铜矿、黑铜矿和辉钴矿等。在原生带主要为磁铁矿、黄铜矿和黄铁矿,其次为赤铁矿、菱铁矿、白铁矿、斑铜矿和磁黄铁矿等。磷含量一般较低,硫含量变化很大,由百分之几到百分之十几。

大冶式铁矿矿石以多形结构为主,其次为交代残余骸晶结构。矿石构造以块状、化斑状构造为主,其次为蜂窝状、土状构造。矿石中磁铁矿呈自形、半自形及他形晶粒状集合体与脉石交代,形成交代伴生铜、硫、钴的磁铁矿床,一般矿石的普氏硬度系数 f =8~12。铁矿床中含钙、镁比较高,二氧化硅较低,所以脉石矿物较软,铁矿床含铁品位较高,一般TFe36%~45%,矿品位TFe高达45%~55%。属较易选的矿石。

处理这类矿石的有大冶、程潮和金山店等选矿厂。

1.2.6 宁芜式铁矿

宁芜式铁矿属陆相火山岩型铁矿。其储量占我国铁矿石总储量的6%左右,一般含铁品位较高,矿石较易选。但有的矿区含有一定数量的菱铁矿、黄铁矿、硅酸铁矿物等,影响选矿效果。矿石中伴生的S、P、Co等可综合利用。

凹山式、梅山式、吉山式、姑山式和白象山-凤凰山式等铁矿,由于这些铁矿彼此有着成因上的联系,因此,被总称为宁芜式铁矿,成为长江中下游铁、铜、硫等成矿带中一个重要的、富有特色的组成部分。宁芜式铁矿是气化-热液交代蚀变矿床。矿石中矿物有的以磁铁矿为主,假象赤铁矿、赤铁矿为次;也有的以赤铁矿、假象赤铁矿为主;菱铁矿含量因不同矿区而异。脉石矿物有石榴子石、透辉石、阳起石、磷灰石、碱性长石、黄铁矿及硬石膏等。矿石具块状、角砾状、斑点状、网脉状、条带状、浸染状、竹叶状、斑杂状等构造;似海绵陨铁、交代溶蚀、交代溶蚀晶洞。它形粒状、自形、半自形粒状、板状、斑状交织、交代残余等结构。浸染状矿石一般含TFe17%~30%,块状矿石一般含TFe35%~57%,P0.01%~1.34%,S0.03%~8%或更高,V 2 O 5 0.1%~0.3%。处理这些矿石的有凹山、吉山、桃冲和梅山等铁矿选厂。

1.2.7 宣龙-宁乡式铁矿

宣龙式和宁乡式铁矿床为化学作用沉积生成的具有鲕状构造的赤铁矿。两者的矿床成因、矿物组成以及矿石构造、结构差别不大,前者鲕粒较大,且含磷较低;而后者含磷较高,含碳酸盐矿物亦较高。共同点是矿体薄、分布面广,有些矿区断裂、发育。矿石多呈鲕状、块状构造,少数具豆状、肾状构造。鲕状石以赤铁矿(也有以石英、绿泥石)为核心,由赤铁矿、石英、绿泥石互相包裹组成同心圆状构造,鲕粒直径大者1~2mm,小者只有几个微米,同心圆环数目一般有十几个至几十个。

1.2.8 风化淋滤型铁矿

本类矿床包括原生铁矿体、玄武岩和含铁质岩石或硫化矿体。经风化淋滤、残坡积堆积形成的铁矿床,称为风化壳矿床。矿床多产于铁矿或硫化矿顶部及其附近的低凹处或山坡上。矿体形态多不规则。矿石矿物有褐铁矿、假象赤铁矿等。矿床规模以中、小型为主,但埋藏浅,矿石含铁量较高,易于开采,是地方和群众开采的主要对象。在中国广东、广西、福建、贵州、江西等省(区)都有分布,具有工业意义的矿床甚少,目前已发现的仅有:

①多金属硫化矿床或黄铁矿矿床风化淋滤形成的褐铁矿床,如广东宝山铁矿。

②菱铁矿矿床风化淋滤形成的褐铁矿,如贵州观音山铁矿、湖北黄梅铁矿。

③含磁铁矿(或硫化物)钙铁榴石和钙铁辉石矽卡岩风化,如江西分宜和福建中南部某些铁矿。

该类矿床以“铁帽”分布为特征,矿体呈不规则的透镜状、扁豆状,也有似层状者。规模以小为主,也有大型的。矿石有致密块状、蜂窝状、葡萄状和土状等构造。

矿石的矿物组成主要为褐铁矿,此为针铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿、软锰矿、硬锰矿,在多金属硫化矿床铁帽中,还有白铅矿、菱锌矿、水锌矿和孔雀石等。脉石矿物有石英、蛋白石、方解石、白云石和黏土矿物等。矿石含铁量从25%~50%不等,平均40.3%。有的含Pb、Zn、Cu、Ni、S、Mn、W等元素,矿石难选。目前国内单独开发褐铁矿的较少。由于杂质多,工业利用上存在一定的局限性,多作配矿用。

这类矿石属难处理选矿石,处理这类矿石的有大宝山、铁坑铁矿选矿厂等。

1.2.9 包头白云鄂博式铁矿

白云鄂博矿区是目前世界上发现矿物最多的地区之一,是研究天然矿物的宝库。白云鄂博铁矿床是我国独特类型的铁矿床,系沉积变质型铁矿床,为特大型的铁、稀土、铌多金属共生矿床。矿区主要有4个:主矿体、东矿体、西矿体、东介勒格勒磁异常区。已发现了71种元素,形成了170种矿物。有综合利用价值的矿产达26种。如表1.4所示,主矿、东矿平均含铁33.85%~35.97%、Nb 2 O 5 0.126%~0.141%、稀土氧化物5.71%~6.19%,在上、下盘的白云岩中含Nb 2 O 5 0.051%~0.153%、稀土氧化物0.8%~8.18%;西矿平均含铁33.57%、Nb 2 O 5 0.064%~0.08%、稀土氧化物0.948%~1.072%。

表1.4 主矿、东矿各种矿石类型及主要元素含量

白云鄂博矿床中分布的铁矿物和含铁矿物约20种。铁的赋存状态90%~95%是独立的铁矿物,主要有7种,其中的磁、赤、菱、褐的量占了90%以上。已发现的稀土矿物及其变种达28种之多,90%以上的稀土元素赋存在稀土矿物中,主要的矿物是氟碳铈矿和独居石,两者的比例随矿石类型不同有所变化。已发现的铌矿物共有7个族20种,其中85%的铌元素赋存在铌矿物中。

白云鄂博矿各种矿物共生关系密切,犬牙交错分布,组成复杂,嵌布粒度细,难以分离。白云鄂博式含稀土矿物的铁矿床矿石结构构造复杂,呈自形-半自形粒状晶质,他形晶嵌镶交代残余、花岗变晶、不等粒结构等。矿体都呈透镜状、层状、似层状;矿石构造为团块状、条带状、网脉状、斑杂状、浸染状等。其中的铁矿物以原生赤铁矿最细,依次为褐铁矿、假象赤铁矿、磁铁矿,原生赤铁矿-43μm粒级占80%以上,稀土矿物-43μm粒级占50%,铌矿物(除易解石)-20μm粒级占50%以上。

该矿石中的磁铁矿呈自形、半自形、粒状、块状,颗粒细者0.05~0.5mm,粗者可达0.5~2mm,主要共生矿物为钠闪石、铁白云石、菱铁矿、金云母和萤石等,磁铁矿中含钛和钒,且钛在磁铁矿中的含量与形成温度有关,温度高则含钛量大;赤铁矿晶体多呈细小磷片状和不规则状,颗粒直径一般为0.01~0.2mm,个别呈菱面体状、板状和片状等;假象赤铁矿广泛发育于铁矿体氧化带内,一般深度在50~70m,局部地段可达100m,它在氧化带内原生磁铁矿沿解理及边缘氧化交代而成;磁赤铁矿呈形态不规则状存在于磁铁矿颗粒中,光片中蓝灰色,无反射多色性,反射率 R =24%,内反射为红褐色,立方最紧密堆积,与尖晶石型结构相似;褐铁矿在主、东矿较为发育的表生矿物,多呈赭土状物质,少数为葡萄状,主要产于地表氧化带的铁矿石中;菱铁矿分析表明,其与我国已知的菱铁矿比较,本矿床菱铁矿的含量高,钙含量低,具有层控矿床的菱铁矿特点;镁菱铁矿在矿石中普遍存在,多呈不规则的细小孤岛状的残余体分布于铁白云石中,在较富的铁矿石中可见有镁菱铁矿的残余体,在较贫的铁矿中镁菱铁矿的残余体相对较多。

处理这些矿石的有包钢矿选厂。

1.2.10 海南石碌铁矿

海南石碌铁矿床被誉为“宝岛明珠,国家宝藏”。海南铁矿约80%的储量集中在北矿体中。北-主矿体以富矿为主,矿石平均含铁为50%,硫(黄铁矿和重晶石)的含量分布不均,一般上部和中部含硫低,下部及边缘含硫高。磷含量一般较低,其他有害杂质甚微,如表1.5所示。

表1.5 海南石碌铁矿化学成分分析表

海南石碌铁矿矿床划分为四个成矿期:喷流沉积期、变质成矿期、热液成矿期和表生期,其中热液成矿期进一步分为高温热液阶段、铁氧化物阶段和中低温热液阶段三个成矿阶段。区内岩浆岩分布广泛,主要由海西末-燕山早期和燕山晚期花岗岩组成。

区内矿产资源较为丰富,已发现包括主要的铁、铜、铅、锌、金等在内的各类矿产50多种。石碌铁矿床矿石类型包括块状石英赤铁矿型矿石,块状黄铁矿-磁铁矿-赤铁矿型矿石和矽卡岩型矿石。铁矿石的主要金属矿物有鳞片状赤铁矿、磁铁矿,次要金属矿物有鲕状赤铁矿、假象赤铁矿、磁-赤铁矿、镜铁矿等;脉石矿物主要为石英,其次是绢云母、碧玉、方解石、绿帘石以及少量的矽卡岩矿物,如石榴石、透辉石、透闪石等。主要的矿石构造包括块状构造、片状(揉皱状)构造、脉状构造、浸染状构造和角碌状构造;矿石结构包括细鳞片状结构、鳞片变晶结构、共结边结构、交代结构、自形-半自形粒状结构、他形粒状结构。多元素分析、矿物含量及铁物相分析分别见表1.6~表1.8。

表1.6 石碌铁矿多元素分析结果

表1.7 石碌铁矿矿物含量分析结果

①云母类包括绢云母、黑云母和白云母。

②包括绿帘石、绿泥石、透闪石、阳起石等矿物。

表1.8 石碌铁矿铁物相分析结果

铁矿石结构主要包括片状结构、鲕状结构、变余砂状结构、细粒结构和粗粒结构。铁矿石大部分为片状结构,赤铁矿呈钢灰色、片状。沿片理易破碎或剥落,片理面较平整,有时稍具波状,垂直片理断口呈参差状。片状构造的发育程度以赤铁矿鳞片结晶大小而定,当结晶很细时,则为千枚状构造。片状构造的矿石,根据其内部结构可分细粒鳞片结构和细粒鳞片斑点结构。细粒鳞片结构是片状构造的基本结构,赤铁矿呈细鳞片状紧密叠置,石英为细碎屑状散布其中。细粒鳞片斑点结构是细粒鳞片结构的变种,在某些细粒鳞片结构的矿石中,磁铁矿呈斑点状分布其中,伴有磁铁矿细脉。斑点粒径一般0.5~1mm,较大的达到2~4mm。在石英、重晶石脉两侧,磁铁矿斑点密集,故认为受热液影响所致。

该铁矿石是微细粒难选的铁矿石,目前已建成了选矿厂对其生产。

1.2.11 吉林羚羊石铁矿

吉林羚羊石即吉林大栗子临江式原生铁锰矿,主要分布在吉林省临江市大栗子镇地区,矿石被称为羚羊石,也称为临江市铁锰矿石,属沉积变质型铁矿。

矿石全铁品位为30%~40%,属于低品位酸性铁矿石。工艺矿物学研究表明,吉林临江羚羊铁矿石主要含铁金属矿物主要为磁铁矿和菱铁矿,还含有少量的菱锰矿、钛铁矿、含铁硫化物黄铁矿和黄铜矿等。矿石构造呈浸染状、角砾状、网脉状、蜂窝状和胶状,铁矿物颗粒粗细不均。非金属矿物主要为石英、鲕绿泥石和磁绿泥石,其次为伊利石、高岭石和磷灰石等;此外,还含有少量的稀土元素矿物独居石。

铁矿石中的铁主要赋存于磁铁矿和菱铁矿之中,少量的铁存在于鲕绿泥石和磁绿泥石等铝硅酸盐矿物之中。羚羊铁矿铁在各种铁矿物中的分布情况见表1.9。

表1.9 羚羊铁矿铁在各种铁矿物中的分布

羚羊铁矿石矿物组成非常复杂,嵌布粒度很细,铁矿物与脉石紧密共生,且脉石矿物易泥化,属于难选铁矿石。磁铁矿主要为显晶质结晶体,呈他形粒状或形成圆粒状集合体,部分则呈自形-半自形四方板状,单矿物颗粒粒度在10~80μm,集合体粒度在30~120μm,部分聚集为不规则的集合体,夹杂脉石形成结核分布,磁铁矿颗粒内部孔洞和裂隙较发育。菱铁矿是富铁碳酸盐矿物(FeCO 3 ),常有类质同象杂质Mn、Mg,有时有Ca,透明至半透明。矿石中菱铁矿主要有两种存在状态:一种为显晶质,不规则粒状,交织分布于鲕粒周围或充填胶结矿石的裂隙;另一种为隐晶质集合体包裹金属硫化物或菱锰矿。脉石矿物的石英在此矿石中主要与菱铁矿和磁铁矿平行和包裹共生,部分石英与鲕绿泥石包裹共生。由于该类矿石选矿难度较大,到目前为止还没有建成选矿厂。 6fUpNnFbScq2ntLHbH6jeCBwJQZMZ3kZkuOLtbe11P0ElAGn6kWdw++pEunf88lQ

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