印尼某锡铁矿工艺矿物学研究.pdf

2 0 1 4 年第5 期有色金属 选矿部分 1 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 5 ．0 0 1 印尼某锡铁矿工艺矿物学研究 徐宏祥1 ，张其东2 ，程敢1 ，范桂侠1 ，贺琼琼1 1 ．中国矿业大学化工学院，江苏徐州2 2 1 1 1 6 ；2 ．东北大学资源与土木工程学院，沈阳1 1 0 8 1 9 摘要为了对印尼锡铁矿石的开发提供合理的工艺流程，对其矿石进行了系统的工艺矿物学研究。通过化学多元 素分析、物相分析、矿物的定量分析以及x 射线衍射分析，全面了解了该锡铁矿石的化学组成、矿物组成及相对含量，主 要有用矿物为磁铁矿，含量为5 6 ．9 5 ％，有害元素磷含量为0 ．0 7 7 ％，硫含量为O ．1 1 ％。利用光学显微镜和电子探针等设备， 详细分析了矿物的嵌布特征、各元素的赋存状态和矿物粒度分布特征，并对不同磨矿细度产品进行了解离度分析和理论指 标预测，得到合理的磨矿细度为一7 4 肛i n 占8 5 ％，并提出了适合该矿石的四种基本工艺流程。 关键词工艺矿物学；磁铁矿；矿物组成；结构构造 中图分类号T D 9 1文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 5 0 0 0 1 0 5 P r o c e s sM i n e r a l o g yS t u d yo fT i n - i r o nO r ei nI n d o n e s i a 皿H o n g x i a n 9 1 ，Z H A N GQ 以o n 矿，C H E N GG a n l ，F A NG u i x i a l ，H EQ i o n g q i o n 9 1 1 ．S c h o o lo fC h e m i c a lE n g i n e e r i n ga n dT e c h n o l o g y ，C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n ga n d T e c h n o l o g y ，X u z h o uJ i a n g s u2 2 1 1 1 6 ，C h i n a ；2 ．C o l l e g eo fR e s o u r c ea n dC i v i lE n g i n e e r i n g ， N o r t h e s t e r nU n i v e r s i t y ，S h e n y a n g1 1 0 8 1 9 ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt op r o v i d ear e a s o n a b l et e c h n i c a lp r o c e s sf o rt r e a t m e n to fat i n i r o no r ei n I n d o n e s i a ，s y s t e m a t i cp r o c e s sm i n e r a l o g yr e s e a r c hw a sc o n d u c t e d ．T h r o u g hc h e m i c a lm u l t i e l e m e n ta n a l y s i s ， m i n e r a lp h a s ea n a l y s i s 。 q u a n t i t a t i v e a n a l y s i sa n dX r a yd i f f r a c t i o na n a l y s i s 。a l lt h ei n f o r m a t i o na b o u tt h i s o r eW a sc o m p r e h e n s i v e l ym a s t e r e db yt h es t u d i e s ．I ti ss h o w e dt h a t i r o ni st h em a i nv a l u a b l ee l e m e n t ，a n d t h ec o n t e n to fh a r m f u le l e m e n t so fp h o s p h o r u sa n ds u l p h u rw a s0 ．0 7 7 ％a n d0 ．11 ％r e s p e c t i v e l y ．M a g n e t i t e i St h em a i nv a l u a b l ee l e m e n tw i t hc o n t e n to f5 6 ．9 5 ％F e ．T h ee m b e d d e dc h a r a c t e r i s t i c s ．o c c u r r e n c es t a t e a n ds i z ed i s t r i b u t i o no ft h em i n e r a l sw e r ea n a l y z e di nd e t a i lb yu s i n gt h eo p t i c a lm i c r o s c o p ea n de l e c t r o n p r o b ea n do t h e re q u i p m e n t s ．L i b e r a t i o nd e g r e et e s t i n ga n d t h e o r e t i c a li n d e xp r e d i c t i o nw e r ec a r r i e do u t u n d e rd i f f e r e n tg r i n d i n gf i n e n e s s ．t h er e s u l t ss h o wt h a tt h er e a s o n a b l e g r i n d i n gf i n e n e s si S8 5 ％b e l o w7 4 t x m ，f i n a l l yf o u rp o s s i b l ep r o c e s s e sw e r ep r o p o s e d ． K e yw o r m p r o c e s sm i n e r a l o g y ；m a g n e m eo r e ；m i n e r Mc o m p o s l t m n ；o r es t r u c t u r e 受印尼某矿业公司委托，为了合理开发利用矿 石资源，对其锡铁矿进行了系统的工艺矿物学研 究。研究内容包括多元素化学分析、铁物相分析、 矿物组成分析、x 射线衍射分析、矿物嵌布特征及 赋存状态分析、工艺粒度分布特征分析、单体解离 度特征分析及理论指标预测等，全面了解该矿石的 矿石性质，为选矿工艺流程设计提供了重要的数据 表1 T a b l e1 支持。 1矿石性质 原矿多元素分析结果见表1 ，原矿主要有价元 素为铁和锡，铁品位为4 5 ．5 4 ％，锡品位为 0 ．2 3 2 ％，主要杂质是S i O 和A l O ，，有害杂质元素 硫和磷含量较低。矿石的碱度为 C a O M g O ／ 原矿多元素分析结果 M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n - o f - m i n eo r e ／％ 元素T F e SP C a O M s OS i 0 2A ] 2 0 3 M nC uS n K 2 0N a 2 0T i 0 2 含量4 5 ．5 40 ．1 l0 ．0 7 71 ．6 17 ．2 81 5 ．0 03 ．6 00 ．1 5O ．0 2 50 ．2 3 20 ．4 7O ．0 2 2O ．1 2 Z nC rN i V 2 0 5 烧失 0 ．1 70 ．0 0 6O ．0 2 4 2 ．4 9 牧稻日期2 0 1 3 - 0 6 2 3 修回日期2 0 1 3 - 0 7 1 2 作者简介徐宏祥 1 9 8 6 - ，男，山东东营人，博士研究生，主要从事微细粒矿物分选方面的研究。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第5 期 S i 0 2 A 1 2 0 ， 0 ．4 8 ，属于酸性矿石N - 2 ] 。 原矿铁物相分析结果如表2 ，矿石中铁主要是 以磁铁矿的形式存在，占总铁的8 8 ．0 3 ％，其次是 以赤 褐 铁矿的形式存在，占1 0 ．9 6 ％，少量铁 以硫化铁、碳酸铁以及硅酸铁的形式存在[ 引。 表2铁物相分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l t so fi r o np h a s e ／％ 相别磁性铁赤 褐 铁矿硫化铁碳酸铁硅酸铁相和 铁分布率 8 8 ．0 31 0 ．9 60 ．4 00 ．2 60 ．3 51 0 0 ．0 原矿锡物相分析结果见表3 ，矿石中的锡存在 于硫化物和硅酸矿物中，少量以锡石和水锡石的形 式存在。 表3 T a b l e3 锡物相分析结果 A n a l y s i sr e s u l t so ft i np h a s e ／％ 塑型塑互堡查塑互生堡堕垡望生塑壁墼塑 塑塑塑 锡含量 O ．0 3 40 ．0 5 50 ．0 8 20 ．0 6 1O ．2 3 2 锡分布率 1 4 ．6 62 3 ．7 13 5 ．3 42 6 ．2 91 0 0 ．0 2 原矿矿物组成 对原矿一2m m 综合样分级后磨制光、薄片进行 表4 T a b l e4 矿物定量分析，得到矿物的组成及矿物含量。其中 金属矿物主要有磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、褐 铁矿、水锰矿、黄铁矿等；脉石矿物主要有石英、 角闪石、镁橄榄石、云母、高岭石、碳酸盐、滑 石等。 原矿矿物含量分析结果见表4 。矿石中主要有 用矿物为磁铁矿，含量为5 6 ．9 5 ％，其次为赤铁矿、 褐铁矿，另有少量锰矿物和微量锡矿物；脉石矿 物虽然种类较多但是含量较少，其中以石英和闪石 为主。 对原矿一2m m 试样进一步细磨至一7 4 斗m ，缩 分后进行x 射线衍射分析，分析结果见图1 。 图1 原矿X 射线衍射谱图 F i g ．1 X - r a yd i f f r a c t i o ns p e c t r u mo fr a wo r e 由图1 可以看出矿石中主要为磁铁矿，其次为 原矿矿物含量分析结果 M i n e r a lc o m p o s i t i o n so fr u n - o f - m i n eore|％ ⋯磁铁赤铁褐铁 黄铁矿黄铜矿水锰硬锰 自然镁橄榄角闪帘石云母绿泥碳酸 矿物矿矿矿 磁黄铁矿 铜蓝 矿矿锡石铋石英石石类类石辉石黏土长石盐滑石合计 含量5 6 ．9 54 ．6 1 5 ．5 3 0 ．3 5 微0 ．3 20 ．2 20 ．1 1微6 ．7 74 ．5 17 ．7 0 3 ．2 5 2 ．3 81 ．4 41 ．8 51 ．6 90 ．3 71 ．7 00 ．2 51 0 0 ．0 石英、云母类和锡石。特征衍射数据表明磁铁矿属 于等轴晶系，石英属六方晶系，锡石属四方晶系。 由于矿石中矿物组分较多，衍射线互有干扰和重 叠，其它矿物不能细分[ 引。 3 矿物嵌布特征及赋存状态 3 ．1 主要金属矿物的嵌布特征 磁铁矿主要为溶蚀状、团块状产出，颗粒边缘 呈弯曲状或不规则状，具溶蚀结构，一般为单晶或 部分接触式连晶嵌布 图2 。其次为半自形粒状， 颗粒被脉石呈基底式胶结，具粒状结构 图3 。 少量为粒状集合体，呈致密状嵌布，集合体中包裹 有部分脉石 图4 。 赤铁矿呈它形粒状或脉状产出，主要与磁铁矿 共生 图5 ，少量交代磁铁矿形成假象、半假象 图2 磁铁矿 M 颗粒边缘呈弯曲状、溶蚀状与 脉石矿物互嵌 F i g ．2M a g n e t i t e M a n dg a n g u em i n e r a l e m b e d d e di ne a c ho t h e ri nt h ef o r mo fb e n ta n d d i s s o l u t i o nt e x t u r e s 矿，在半假象矿中以赤铁矿为主，磁铁矿呈骸晶残 万方数据 2 0 1 4 年第5 期徐宏祥等印尼某锡铁矿工艺矿物学研究 3 图3 半自形粒状磁铁矿 M 被脉石呈基底式胶结 F i g ．3 S u b h e d r a lg r a n u l a r i t ym a g n e t i t ea n d g a n g u e p r e s e n tb a s a lc e m e n t a t i o n 图4 半自形粒状磁铁矿 M 呈致密集合体产出， 其中含脉石包体 黑色 F i g ．4 S u b h e d r a lg r a n u l a r i t ym a g n e t i t ep r e s e n t d e n s ea g g r e g a t i o nw i t hg a n g u em i n e r a l 图5 磁铁矿 M 、赤铁矿 H 共生 呈脉状嵌布 F i g ．5M a g n e t i t ea n dh e m a t i t ev e i n e de m b e d d e d 留其中，具交代残余结构。 褐铁矿主要为针铁矿，呈不规则粒状、皮壳状 或蜂窝状，与脉石矿物关系密切，呈皮壳状者与脉 石互层嵌布，呈蜂窝状者网眼中充填脉石 图6 。 锡石、水锡石均为四方晶系，半自形一自形晶 图6 褐铁矿 L 呈蜂窝状产出，孔洞中充填脉 石 灰黑 F i g ．6 L i m o n i t e p r e s e n th o n e y c o m b ，g a n g u ef i l l i n g 图7 锡石、水锡石 S 呈半自形一自形晶粒状浸 染嵌布 F i g ．7 C a s s i t e r i t ea n dv a r l a m o f t h ep r e s e n t s u b h e d r a l - i d i o m o r p h i s md i s s e m i n a t e de m b e d 粒状 图7 ，少量为不规则形，有时可见解理，均 呈单晶浸染状分布于矿石中，粒度微细，主要在 0 ．0 5 ～0 ．0 1m i l l 。主要与脉石矿物互嵌，有时与褐铁 矿共生，但是彼此不连晶，两者粒间由脉石矿物 连结[ 圳。 3 ．2 矿石中有益、有害元素赋存状态 对矿石中有用矿物磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、 水锰矿、硬锰矿、锡石、自然铋和脉石矿物镁橄榄 石、透闪石、普通辉石、绿泥石、滑石、金云母进 行电子探针成分分析，结果见表5 ，锡石的二次电 子形貌像和锡元素的X 射线成分像见电子探针照 片图8 和9 。 锡首先主要以类质同象和杂质形式存在，这部 分锡的分布率为6 1 ．6 3 ％，其中在磁铁矿等有用铁 矿物中约占3 ．0 2 ％，分布在硫化物和脉石矿物中的 为5 8 ．6 1 ％，这部分锡很难有效回收；其次，矿石中 锡的独立矿物为锡石 S n O 和水锡石 S n 0 2 n i l 2 0 万方数据 4 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第5 期 表5单矿物电子探针化学成分分析 T a b l e5 C h e m i c a lc o m p o s i t i o na n a l y s i sr e s u l tb y e l e c t r o nm i c r o p r o b e／％ 矿物M g oF e C a OA 1 2 0 3M n OP 2 0 5S i 0 2S 0 3S n 0 2 合计 磁铁矿2 ．6 57 0 ．4 00 ．3 00 ．4 4 0 ．0 1 0 ．0 30 ．0 10 ．O l9 4 ．4 5 赤铁矿0 ．7 76 4 ．7 90 ．0 2 0 ．1 4 3 ．0 8 0 ．0 41 ．0 60 ．0 10 ．0 38 8 ．4 9 褐铁矿O ．0 65 3 ．6 70 ．0 6 2 ．1 l0 ．1 9 0 ．0 71 ．4 60 ．3 0 0 ．0 37 3 ．3 4 水锰矿O ．6 l1 ．8 60 ．3 0 1 ．9 l7 6 ．0 90 ．1 2 0 ．4 2 0 ．0 50 ．0 48 1 ．9 1 硬锰矿O ．0 20 ．2 6 0 ．0 22 1 ．6 16 4 ．3 3 0 ．0 30 ．1 68 6 ．9 8 锡石一0 ．6 4一一0 ．0 7 一一一9 8 ．3 39 9 ．0 4 镁橄榄石5 3 ．8 01 ．8 00 ．0 3 0 ．O l2 ．9 80 ．0 13 5 ．9 10 ．0 2 0 ．0 39 5 ．0 8 角闪石2 2 ．4 51 ．0 8l l _ 8 2O ．4 0 0 ．2 4 0 ．0 25 6 ．5 80 ．0 3 9 2 ．9 2 普通辉石1 7 ．9 50 ．0 52 3 ．0 00 ．0 2 0 ．0 5 0 ．0 15 4 ．1 70 ．0 l 一9 5 ．2 7 绿泥石1 4 ．2 11 1 ．1 30 ．2 81 3 ．1 41 ．1 80 ．0 22 3 ．9 40 ．t O 一6 7 ．1 6 绿帘石1 0 ．1 11 3 ．1 4 1 0 ．9 3 1 3 ．1 90 ．7 6 0 ．0 34 2 ．0 8一一9 4 ．0 0 金云母2 7 ．4 82 ．3 60 ．0 3 9 ．6 2 0 ．0 7 0 ．0 24 8 ．2 10 ．0 0 38 8 ．4 7 图8 锡石的二次电子形貌像 灰白色 呈脉状嵌布 F i g ～S e c o n d a l w ．e l e c t r o nm o r p h o l o g yo f c a s s i t e r i t e g r a y ，p r e s e n t v e i nd i s s e m i n a t e d 图9 锡石中锡的X 射线成像 白色亮点 F i g ．9X r a yi m a g i n g w h i t es p o t o fS ni n c a s s i t e r i t e 经电子探针化学成分分析得出锡石和水锡石中 S n 0 2 含量分布在9 7 ．0 2 ％～9 9 ．9 7 ％，平均含S n 0 2 为 9 8 ．3 3 ％，由于水锡石中总是会混人部分铁质，本矿 石锡石平均含铁0 ．6 4 ％ ，但含量较少，这部分锡 元素分布率仅为3 8 ．3 7 ％，并且嵌布粒度微细，矿 物粒度主要分布在0 ．0 5 。0 ．0 1m m ，细磨后虽可部 分单体解离，但是因其硬度大、性脆，也有部分 会产生泥化现象随尾矿流失，所以很难将其全部回 收I s - - 9 ] 。 3 ．3 矿石中有益元素铁的平衡计算 根据矿物含量分析、电子探针化学成分分析及 物相分析结果，对有用元素铁进行平衡计算，结果 见表6 。 表6原矿铁元素分布平衡计算 T a b l e6E l e m e n td i s t r i b u t i o nb a l a n c ec a l c u l a t i o n f o ri r o no fF U n o f - m i n eore|％ 矿物矿物含量含铁品位铁分布量铁分布率铁累计分布率 注其它矿物包括石英、黏土、云母、滑石、硫化铁和碳酸铁，由 于石英、黏土、云母、滑石矿物量和含铁量均较低故忽略不计，铁 金属量取硫化铁和碳酸铁计算。 4 矿石的工艺粒度分布特征分析 该矿石主要铁矿物磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和 脉石矿物石英、镁橄榄石、角闪石、帘石、云母粒 度分布如图1 0 昕示 零 ＼ 褂 妊 求 粒度／m m 图1 0 主要金属矿物及脉石矿物粒度分布范围 F i g ．1 0 S i z ed i s t r i b u t i o nr a n g ef o rm a i nm e t a l l i c m i n e r a l sa n dg a n g u em i n e r a l s 由图1 0 矿物工艺粒度分析得知主要铁矿物 磁铁矿粒度约6 0 ％分布在0 ．0 5n l l n 以上，其中 万方数据 2 0 1 4 年第5 期徐宏祥等印尼某锡铁矿工艺矿物学研究 5 0 ．1m m 分布较多，分布率为3 6 ．0 2 ％。脉石矿物粒 度总体略大于铁矿物， 0 ．0 5m m 分布率在7 0 ％以上。 5 原矿不同磨矿细度分析 对原矿一7 4 恤m 含量为4 5 ％、5 5 ％、6 5 ％、8 5 ％ 和一3 0 斗m 含量为9 5 ％的5 个产品进行解离度分析， 结果表明磨矿细度与矿物解离特性呈正相关，随着 磨矿细度增加铁矿物解离度不断提高，在磨矿细度 为一7 4 斗m5 5 ％时主要铁矿物磁铁矿半数以上已得 到解离，解离度为5 7 ．7 7 ％，当磨至一3 0 肛m9 5 ％ 时，磁铁矿解离度为9 0 ．5 4 ％。由连生体中铁矿物 所占比例来看主要是以大于3 ／4 的富连生体为主， 因此选矿工艺主要是选单体和大于3 ／4 的富连生体 铁矿物，若将这两部分铁矿物全部选出即可获得精 矿产率6 6 ．5 9 ％、铁品位6 6 ．1 7 ％、铁回收率9 1 ．4 1 ％ 的较好指标。物理方法选矿影响因素较多，理论指 标预测只是理想中最好指标，但可为选矿工艺指明 方向并提供理论依据。矿物解离度分析结果见表7 。 表7 T a b l e 不同磨矿细度产品解离度分析 7L i b e r a t i o n d e g r e ea n M y s i s a td i f f e r e n t g r i n d i n gf i n e n e s s ／％ 6 结论 1 该矿石可以回收的主要元素是铁，有害元 素磷较低，硫含量为0 ．1 1 ％。主要铁矿物磁铁矿粒 度约6 0 ％分布在0 ．0 5m n l 以上，其中 0 ．1m m 分 布较多，分布率为3 6 ．0 2 ％。脉石矿物粒度总体略 大于铁矿物， 0 ．0 5n n n 分布率在7 0 ％以上。矿石中 铁、锰矿物单矿物平均品位均低于理论值，磁铁矿 为7 0 ．4 0 ％、赤铁矿为6 4 ．7 9 ％、褐铁矿为5 3 ．6 7 ％， 水锰矿为5 8 ．9 3 ％、硬锰矿为4 9 ．8 2 ％。以上矿物单 矿物品位低于理论值将对精矿品位有所影响。 2 矿石中应回收的铁元素主要分布在磁铁矿 中，分布率为8 6 ．8 7 ％，少量赋存于赤铁矿、褐铁 矿，分布率为1 0 ．8 0 ％，其余分布在锰矿物和脉石 中，但含量极微，分布率仅为2 ．3 3 ％，因此选矿工 艺只要将磁铁矿等铁矿物全部回收即可获得较好精 矿指标。但是少量细粒铁矿物呈石英、橄榄石、闪 石、辉石等矿物包裹体形式存在，这部分铁易于随 尾矿流失而影响铁的回收率。 3 根据该矿石的性质特点并结合选矿技术发 展现状，推荐四种工艺流程进行分析研究，分别 为原矿连续磨矿一弱磁选流程方案 方案I 、 原矿阶段磨矿一弱磁选流程方案 方案Ⅱ 、原矿 一1 0m m 湿式粗粒磁选一阶段磨矿一弱磁选流程 方案 方案Ⅲ 和原矿 一3m m 湿式粗粒磁选一 阶段磨矿一弱磁选流程方案 方案Ⅳ 四个方案。 参考文献 [ 1 ] 谢长江．关于矽卡岩型铁锡矿的选一冶工艺研究[ J1 ．湖 南有色金属，1 9 9 6 ，1 2 6 1 3 1 7 ． [ 2 ] 王莉娟，王京彬，王玉往．内蒙黄岗梁矽卡岩型铁锡矿床 稀土元素地球化学[ J ] ．岩石学报，2 0 0 2 ，1 8 4 5 7 5 5 8 4 ． [ 3 ] 矿产资源综合利用手册编辑委员会．矿产资源综合利 用手册[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 0 1 2 8 1 2 9 ． [ 4 ] 周乐光．工艺矿物学[ M ] ．2 版．北京冶金工业出版 社，2 0 0 2 1 0 4 1 4 2 ． [ 5 ] 北京矿冶研究总院．化学物相分析[ M ] ．北京冶金工业 出版社，1 9 7 6 3 5 5 5 ． ．[ 6 ] 张志雄．矿石学[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 0 7 8 - 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