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第5 9 卷第3 期 2007 年8 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a h V 0 1 ．5 9 ，N o ．3 A u g u s t2 0 0 7 济源新安难处理高磷铁矿工艺矿物学特性 王 玲1 ，赵战锋1 ，刘广宇2 ，贺 强3 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 ；2 ．河南省卢氏县地灵矿业开发有限公司，河南卢氏4 7 2 2 0 0 ； 3 ．中国飞行试验研究院，西安7 1 0 0 0 0 摘要研究济源新安铁矿高P 和s 古量铁矿石的工艺矿物学特性。结果表明，矿石中铁主要以赤铁矿形式存在，杂质元素 P 和S 主要以菱磷铝锶矾形式存在，还可见少量磷灰石及黄铁矿。赤铁矿主要呈微细针状浸染于脉石矿物中，与菱磷铝锶矾、白云 母、高岭石等脉石矿物共生关系十分密切。根据矿石工艺性质，回收利用该铁矿，首先要细磨，尽量使赤铁矿与菱磷铝锶矾等脉石 矿物解离，其次要注意细磨条件下的矿浆分散。防止高蛉石等黏土矿物泥化后与已单体解离的赤铁矿相互结团、黏附。从而影响选 矿效果。 关键词- F 艺矿物学；铁矿；赋存状态；菱磷铝锶矾 中图分类号T D 9 1 2文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 7 0 3 0 0 8 0 0 5 在我国一些高磷铁矿石中磷大部分以磷灰石形 式存在，而济源新安铁矿石中磷主要以菱磷铝锶矾 形式存在，其次以磷灰石形式存在，查清矿石的工艺 特性，为选择合适的工艺流程对开发利用该矿具有 十分重要的意义。 1 矿石化学性质 矿石中铁含量较毹为5 0 ．5 0 ％，同时杂质元素 P 和S 含量也较高。矿石多元素分析结果及铁的化 学物相分析结果分别见表1 和表2 。 表1 矿石化学成分 T a b l e1C h e m i c a lc o m l x e i t i o n o r e 铁含量／9 6 4 8 ．8 81 ．0 80 ．4 1 5 0 ．3 7 分布率／％ 9 7 ．0 4 2 ．1 5O ．8 11 0 0 ．0 0 备注其他主要指菱礴铝锶矾中铁及微量硫化铁中铁。 2 矿石矿物组成 矿石中金属矿物主要为赤铁矿，其次有少量针 收稿日期2 0 0 7 0 2 0 6 作者简介王玲 1 9 7 4 一 。女。甘肃景泰县人。工程师，硕士．主要 从事工艺矿物学等方面的研究。 铁矿、水针铁矿、金红石、钛铁矿，还可见微量黄铁矿 等。脉石矿物主要为白云母、菱磷铝锶矾、高岭石、 伊利石等黏土矿物，其次为少量石英、错石、磷灰石， 另外还有微量绿泥石等。矿石X 射线衍射图见图 1 ，矿物组成见表3 。 2 - T h e t a o 图l 矿石x 射线衍射图 F i g ．1X - r a yd i f f r a c t i o np a t t e r n so fo r e 袭3 矿石矿物组成 T a b l e3M i n e r a lc o m p o s i t i o no fo r e 普g_8一扫lsuIllH 万方数据 第3 期王玲等济源新安难处理高磷铁矿工艺矿物学特性 8 1 3矿石中重要矿物嵌布特征 嘉譬上不论从技术还是从经济角度都很难磨到如此 3 ．1 赤铁矿鲕状赤铁矿与脉石矿物的共生关系很复杂，与 赤铁矿在矿石中的嵌布特征非常复杂，根据其针状赤铁矿相比，在一定磨矿细度下可以与脉石矿 产出形态大致可分为4 类，分别为 1 针状赤铁矿，物相对解离为富铁集合体及贫铁集合体。不论富铁 见图2 ，约占6 7 ％； 2 鲕状赤铁矿，见图3 ，约占集合体还是贫铁集合体均是由针状赤铁矿与脉石矿 2 1 ％； 3 棒状、云母片状赤铁矿，见图4 ，约占9 ％；物以不同比例相互胶结聚集而成，见图5 和图6 。 4 粒状赤铁矿，约占3 ％。棒状、云母片状赤铁矿嵌布特征较为简单，粒度 相对较粗，一般为0 ．0 2 0 ～0 ．2 m m ，与菱磷铝锶矾问 共生关系不甚密切，对提高铁的回收指标有益，但在 矿石中所占比例较低。 粒状赤铁矿含量很低，嵌布特征也较为简单，与 金红石共生关系较为密切，对铁回收指标影响较小。 图2 微细针状赤铁矿稠密浸染于脉石矿物中 F i g ．2 F i n en e e d l e - l i k eh e m a t i t ed i s s e m i n a t i n gi ng a n g u e 图3 鲕状赤铁矿与脉石矿物紧密共生产出 F i g ．3 O o l i t i ch e m a t i t ed i s s e m i n a t i n gi ng a n g u e 图4 棒状、云母片状赤铁矿呈粗粒嵌布 F i g ．4 C o a r s eh e m a t i t ed i s s e m i n a t i n gi ng a n g u e 针状赤铁矿一般较稠密均匀地浸染于云母、高 岭石、菱磷铝锶矾等脉石矿物中，粒度细小，短径小 于0 ．0 0 5 m m ，一般为0 ．0 0 1 - - 0 ．0 0 3 r a m ，长径一般为 0 ．0 1 - - 0 ．0 5 r a m ，这对于赤铁矿的单体解离十分不 利。就针状赤铁矿而言，需将矿石全部磨细到 0 ．0 1 0 m m 以下，方能使赤铁矿较充分单体解离，而 图5 微细赤铁矿与菱磷铝锶矾、白云母紧密共生 F i g ．5 F i n eh e m a t i t ei n t e r g r o w sw i t h s v a n b e r t i t ea n dD o l o m i t e 图6 针状赤铁矿稠密浸染于白云母中 F i g ．6 H e m a t i t ed i s s e m i n a t i n gd e n s e l yi nd o l o m i t e 3 ．2 菱磷铝锶矾 菱磷铝锶矾也叫磷硫铝锶矿，分子式为S r A l 3 [ P 0 4 ] [ S 0 4 ] O H 6 ，成分中锶常可被钙代替。菱磷 铝锶矾属三方晶系，透射镜下无色或浅褐色。自然 万方数据 有色金属第5 9 卷 光下无色、浅黄色、粉红色、红棕色，硬度5 ，密度 3 ．2 。 菱磷铝锶矾是矿石中主要含P 和S 的矿物，平 均含P 和S 分别为1 2 ．0 6 ％和4 ．7 9 ％。其扫描电镜 能谱分析结果见表4 ，H 2 0 按理论值1 3 ．3 4 ％计算。 表4 菱磷铝锶矾扫描电镜能谱分析结果 T a b l e4S E Ma n a l y s i sr e s u l to fs v a n b e r g i t ei no l “ e 菱磷铝锶矾扫描电镜能谱分析结果表明其中常 含有一定量F e ，主要是由于菱磷铝锶矾中常包裹微 细针状赤铁矿所致。矿石中菱磷铝锶矾与赤铁矿、 白云母、粘土矿物共生关系紧密。扫描电镜较低放 大倍数下可见菱磷铝锶矾常呈不规则状、脉状、鲕状 产出，见图7 和图8 ，粒度范围为0 。0 5 ～0 ．8 r a m ，最 大达1 ．O m m 。在较高放大倍数下可见菱磷铝锶矾 中总是或多或少嵌布有微细针状赤铁矿，见图5 ，两 者无法彻底解离，这使得赤铁矿与菱磷铝锶矾之间 的分离十分困难。 3 ．3 黄铁矿 一 矿石中有时可见黄铁矿呈细粒产出。粒度都小 于0 ．0 2 0 m m ，由于在矿石中含量很低，与赤铁矿共 生关系并不密切，所以对铁精矿质量影响很小。 3 ．4 磷灰石 矿石中磷灰石含量也较低，在2 ～0 r a m 综合样 中，见到磷灰石与石英、赤铁矿共生密切。磷灰石X 射线能谱分析结果为P 2 0 s4 3 ．1 5 ％。C a O5 2 。6 9 ％， F4 ．1 6 ％。磷灰石对铁精矿质量影响较小。 图7 菱磷铝锶矾呈不规则状产出 扫描电镜面分布图2 5 0 F i g ．7 D i s s e m i n a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fs v a n b e r g i t ea n di t s m a i ne l e m e n t sd i s t r i b u t i o n S E Mi m a g e 图8 菱磷铝锶矾呈鲕状产出 扫描电镜面分布图2 5 0 F i g ．8 D i s s e m i n a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fs v a n b e r g i t ea n di t s m a i nd e m e n t sd i s t r i b u t i o n S E Mi m a g e 万方数据 第3 期壬玲等济源新安难处理高磷铁矿工艺矿物学特性 4 矿石中赤铁矿、菱磷铝锶矾等矿物 粒度分布特征 矿石中赤铁矿以细粒为主，粒度分布特征见表 5 。从表5 可以看出，赤铁矿以细粒为主，分布在 0 ．0 1 0 r a m 粒级的赤铁矿占3 5 ．0 4 ％，大于0 ．0 7 4 r a m 粒级的含量只占1 1 ．1 4 ％，所以需细磨一超细磨。 表5 赤铁矿粒度分布特征 T a b l e5P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fh e m a t i t ei no r e 矿石中大部分菱磷铝锶矾的粒度本身并不细， 显微镜统计一般为0 ．0 5 - - 0 ．8 m m 。但由于其中总是 浸染微细针状赤铁矿，从该矿石除P 和S 的工艺角 度来说，菱磷铝锶矾的粒度范围比0 ．0 5 ～0 ．8 m m 细 很多。 矿石中主要含S i 的脉石矿物为白云母。高岭石 等，同样，其中也总是浸染微细针状赤铁矿，在很大 程度上细化白云母等脉石矿物的粒度。矿石中石 英、锫石等脉石矿物粒度较粗，一般为0 ．0 2 0 ～ 1 ．O m m ，且与赤铁矿间共生关系不密切，选矿过程 中易与赤铁矿分离，但这些脉石矿物含量低，对于提 高铁精矿品位作用有限。 5 矿石中赤铁矿在细磨矿条件下的解 离情况 由于该矿石中赤铁矿的粒度极细，且与菱磷铝 锶矾、白云母等脉石矿物间共生关系非常密切，初步 统计，当磨矿细度为一0 ．0 7 4 m m 分别占6 5 ％，7 5 ％， 8 5 ％，9 5 ％时，赤铁矿单体解离度分别为3 0 ％， 3 6 ％，5 4 ％，6 9 ％。磨矿细度为一0 ．0 3 8 m m 占8 6 ％ 时赤铁矿的单体解离度为7 3 ％。需要说明的是，光 学显微镜下赤铁矿单体是一个相对概念，高倍扫描 电镜下赤铁矿与脉石间解离情况见图9 。 图9 磨矿细度为一0 ．0 3 8 m m 占8 6 ％时赤铁矿 。 的单体解离情况 2 0 0 0 F i g ．9 L i b e r a t i o no fh e m a t i t ew i t hg r i n d i n gf i n e s s o f8 6 ％u n d e r0 ．0 3 8 m m 从图9 可以看出，当磨矿细度为一0 ．0 3 8 m m 占 8 6 ％时，可见部分赤铁矿单体解离，但很难看到表面 特别干净的脉石矿物，一方面是脉石矿物中浸染有 微细针状赤铁矿，另一方面是单体解离的赤铁矿又 黏附在脉石矿物表面，这些因素都将影响赤铁矿与 菱磷铝锶矾及白云母、高岭石等脉石矿物问分离。 另外，在如此细的磨矿条件下，高岭石等脉石矿物也 很容易泥化，使得矿物相互结团，进一步影响赤铁矿 与脉石矿物间分离，所以选别过程中还要注意矿浆 分散。 同时。从图9 还可以看出，虽然当磨矿细度为一 0 ．0 3 8 m m 占8 6 ％时，赤铁矿与脉石矿物解离不好， 但继续磨矿，赤铁矿与脉石矿物间解离情况不会有 太大改善，同时矿物间相互结团、黏附会更严重。 6结论 1 赤铁矿粒度极细，且与菱磷铝锶矾、白云母、 高岭石等脉石矿物嵌布关系十分密切，造成赤铁矿 与脉石矿物较难解离。 2 在细磨矿条件下，白云母、高岭石等脉石矿 物易于泥化，已单体解离的赤铁矿与脉石矿物相互 结团、黏附，进一步增加赤铁矿与菱磷铝锶矾、白云 母、高岭石等脉石矿物间选别分离。 3 矿石选别过程中获得高品位、高质量铁精矿 与提高铁选矿回收率间矛盾十分突出。 万方数据 有色金属 第5 9 卷 参考文献 [ 1 ] 孙克己，卢寿慈，王淀佐，等．梅山铁矿选择性反浮选磷灰石的试验研究[ J 】．矿冶，2 0 0 2 ， 2 2 3 2 6 ． [ 2 】李逸群．梅山高磷铁精矿磁选法降磷现状[ J ] ．金属矿山，1 9 9 8 ， 3 1 6 1 9 ．。 [ 3 】陈雯．采用混选再分离工艺降低梅山铁精矿硫磷含量[ J ] ．矿冶工程，1 9 9 6 ， 4 2 2 2 4 ． P r o c e s s i n gM i n e r a l o g i c a lF e a t u r e so fX i n ’a nJ i y u a nI r o nO r eC o n t a i n i n gH i g hP h o s p h o r u sa n dS u l f u r W A N GL i n 9 1 ，Z H A OZ h a n - f e n 9 1 ，L I UC r u a n g - y u 2 ，H EQ i a n 9 3 1 ．B e O i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a ；2 ．L u s h iD i l i n gM i n i n g D e v e l o p m e n tC o ．L t d ，L u s h i4 7 2 2 0 0 ，H e n a n ，C h i n a ；3 ．C h i n e s eF r i g h tT e s tE s t a b l i s h m e n t ，船7 a n7 1 0 0 0 0 ．C h i n a A b s t r a c t T h ep r o c e s s i n gm i n e r a l o g yo ft h ei r o no r ew i t hh i g hc o n t e n to fPa n dSf r o mX i n ’a n 。J i y u a n i nH e n a n P r o v i n c e i si n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tF ei nt h eo r ei sp r e d o m i n a n t l ya sh e m a t i t e ，w h i l et h ei m p u r i t i e s o fPa n dSa r em a i n l yi ns v a n b e r g i t e ．A n dt h e r ea r eaf e wo fp h o s p h o r i t e sa n dp y r i t e si nt h eo r e ．H e m a t i t e ， m a i n l yi nf i n en e e d l es h a p e ，d i s s e m i n a t e si ng a n g u e ，a n di n t e r g r o w t hc l o s e l yw i t hs v a n b e r g i t e ，D o l o m i t e ，g a o l i n i t ea n do t h e rg a n g u e ．A c c o r d i n gt ot h ep r o c e s s i n gc h a r a c t e r i s t i c so ft h eo r e ，i no r d e rf o rb e t t e rF er e c o v e r y ， f i n eg r i n d i n gi sn e c e s s a r yt ot h el i b e r a t i o no fh e m a t i t e ，t h e nm u c ha t t e n t i o ns h o u l db ep a i dt ot h ep u l pd i s p e r s i n g t op r e v e n tt h em i n e r a l sf r o ms t i c k i n gt o g e t h e rt op r o d u c et h en e g a t i v ee f f e c t so nb e n e f i c i a t i n gr e s u l t s ． K e y w o r d s p r o c e s s i n gm i n e r a l o g y ；i r o no r e ；o c c u r r e n c e ；s v a n b e r g i t e 万方数据