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話說寧鄉(xiāng)式鐵礦 劉繼順 2009-11-01 一、前言 1923年，丁格蘭在江西萍鄉(xiāng)考察時(shí)，發(fā)現(xiàn)了鮞狀赤鐵礦層，命名為“萍鄉(xiāng)式鐵礦”。丁格蘭當(dāng)時(shí)未曾確定含礦層時(shí)代，認(rèn)為此類鐵礦無重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值（中國鐵礦志，地質(zhì)專報(bào), 甲種第2號(hào), 27-276，1923）。 謝家榮、孫健初和程裕淇等在考察長江中下游地區(qū)時(shí)，于湖南攸縣、茶陵、寧鄉(xiāng)、新化、安化及湖北宜都、枝江、長陽等地, 發(fā)現(xiàn)有鮞狀赤鐵礦層，將產(chǎn)于上泥盆統(tǒng)海相地層中的鮞狀赤鐵礦，命名為寧鄉(xiāng)式鐵礦（揚(yáng)子江下游鐵礦志，地質(zhì)專報(bào), 甲種第13 號(hào), 1-78，1935）。 王曰倫、劉祖彝和程裕淇，對(duì)寧鄉(xiāng)地區(qū)產(chǎn)于上泥盆統(tǒng)的鐵礦區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查，撰寫了《湖南寧鄉(xiāng)鐵礦地質(zhì)》（地質(zhì)匯報(bào), 第32 號(hào), 1-32，1938）。 上世紀(jì)50年代末的大躍進(jìn)和70年代的鐵礦會(huì)戰(zhàn)中，對(duì)寧鄉(xiāng)式鐵礦投入了大量的勘查工作，提交了500 余份普查、勘探報(bào)告和選冶研究報(bào)告。之后，寧鄉(xiāng)式鐵礦的開發(fā)利用問題一直在研究中，并開展了四次規(guī)劃論證，但終因礦石“磷高難降”、“鐵貧難富”而未能實(shí)施。 近年來為開發(fā)國內(nèi)新的鐵礦資源,平抑進(jìn)口礦石的增幅,提高中國鐵礦資源的安全性,寧鄉(xiāng)式鐵礦的開發(fā)利用問題才又進(jìn)入人們的視野。有些公司對(duì)寧鄉(xiāng)式鐵礦開展過小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，目前基本上處于停產(chǎn)狀態(tài)。 二、寧鄉(xiāng)式鐵礦地質(zhì)特征 寧鄉(xiāng)式鐵礦廣泛分布于揚(yáng)子地臺(tái)及周邊的鄂、湘、贛、桂、滇、黔、渝、川、甘、陜、豫11個(gè)省市區(qū),經(jīng)地質(zhì)勘查提交礦產(chǎn)地212處,查明鐵礦資源儲(chǔ)量37.2億噸,約占全國鐵礦資源總量的7%。鄂西地區(qū)為寧鄉(xiāng)式鐵礦最重要的產(chǎn)區(qū),探明資源儲(chǔ)量19.92億噸,占寧鄉(xiāng)式鐵礦總量的53.57%。代表性鐵礦床有：火燒坪、海洋、大石橋、松木坪、阮家河、碧雞山、官店、十八格、魚子甸、菜園子、六市、楊家坊、利泌溪、烏石山。 早泥盆世時(shí)，華南大部分地區(qū)發(fā)生海浸，華南海局限于昆明以東的貴陽、桂林、南寧一帶, 基本上無大規(guī)模的沉積鐵礦形成。目前只發(fā)現(xiàn)云南富民至尋甸間和川中天全沙坪兩個(gè)小型鐵礦。礦石為鮞狀、豆?fàn)?、礫狀赤鐵礦。含礦層由鐵質(zhì)砂礫巖、石英砂巖、粉砂巖和頁巖組成。 中泥盆世, 海侵范圍擴(kuò)大, 超越江南古陸, 向鄂西、湘西北浸漫, 形成一支海灣, 沉積了濱海相的砂(頁) 巖和少量碳酸鹽潮坪。鐵礦層不僅產(chǎn)于碎屑巖中, 也產(chǎn)于碳酸鹽巖相內(nèi), 如云南昆明北部的魚子甸、四川西昌北部的碧雞山、貴州的平黃山、潘家院子以及廣西的海洋、屯秋和大圩等。 晚泥盆世時(shí), 在鄂西、湘西一帶海水進(jìn)一步擴(kuò)張, 沉積了海陸交互相的黃家磴組和寫經(jīng)寺組, 并有大中型沉積鐵礦形成, 如鄂西的火燒坪、官店、龍角壩、長潭河和五家河等。湘中碳酸鹽潮坪的上泥盆統(tǒng)下部佘田橋組, 主要由灰?guī)r、泥灰?guī)r構(gòu)成, 上部錫礦山組, 為砂頁巖、灰?guī)r夾鮞狀赤鐵礦層, 越向北碎屑含量越高。由湘中至粵贛一帶, 逐漸接近華南海的邊緣, 總體上濱海碎屑巖發(fā)育, 上部夾陸相沉積巖層。沿湘、贛交界和鄂西、湘西北相對(duì)較封閉的海盆地或海灣中, 常發(fā)育鮞狀赤鐵礦。晚泥盆世時(shí), 沉積鐵礦的分布范圍相對(duì)集中, 礦化強(qiáng)度加大, 形成了一批大中型以鮞狀赤鐵礦為主的鐵礦床, 主要集中分布于鄂西和湘西北的華南海海灣和湘中、贛西地區(qū)。只有少數(shù)礦床散布于湘東南(如大坪) 和川中(如紫云)。 含鐵建造大多產(chǎn)于海浸層序沉積巖系中。礦層之下為石英礫巖或石英粗砂巖, 向上漸變?yōu)榧?xì)砂巖、砂質(zhì)頁巖或頁巖, 礦層產(chǎn)于頁巖或粉砂巖中。少數(shù)礦層則產(chǎn)于海退沉積巖系內(nèi), 如云南寸田鐵礦和鄂西等地區(qū)部分礦床的上部鐵礦層(Fe4)。 含鐵建造或含鐵層位主要屬古海盆或古海灣中的淺?！?包括潮坪) 沉積。從含礦層盛產(chǎn)腕足類、珊瑚、魚類、苔蘚蟲以及植物莖、碎片等化石特征, 反映濕熱氣候條件下比較緩慢的沉積和局部海水交替進(jìn)退情況。 鄂西和湘西北地區(qū)為寧鄉(xiāng)式鐵礦的主產(chǎn)區(qū)，鐵礦層均產(chǎn)于上泥盆統(tǒng)黃家磴組和寫經(jīng)寺組，共有4 層礦。 Fe1 礦層賦存在上泥盆統(tǒng)黃家磴組(D3h) 中部的頁巖中, 主要分布于恩施鐵廠壩、建始太平口、十八路、大支坪、巴東仙人巖、瓦屋場和秭歸楊柳池一帶, 大致呈北東東向分布。在建始十八格和秭歸白燕山礦區(qū), 該層屬主礦層。礦層由砂質(zhì)鮞狀赤鐵礦礦石組成, 呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出, 厚度一般較小, 約0.7m 左右。含鐵品位平均為35%。 Fe2 礦層賦存在黃家磴組上部的頁巖夾砂巖或砂巖夾頁巖中, 主要分布于鄂西的宜昌、長陽、巴東和秭歸一帶, 在湘西北的石門、慈利和桑植等地某些礦床中也有產(chǎn)出, 其中在石門太清山和桑植麥地坪等礦區(qū)中, 該層鐵礦屬主礦層。礦體呈透鏡狀或似層狀, 延伸可達(dá)5 km左右。礦層厚度一般為1-2m 左右。礦石主要由砂質(zhì)鮞狀赤鐵礦組成, 礦石通常含鐵30%-40% , 局部有富礦產(chǎn)出。 Fe3 礦層賦存在寫經(jīng)寺組(D3x ) 下段底部, 在多數(shù)情況下, 底板為石英砂巖, 頂板為頁巖或泥灰?guī)r。該礦層遍布于全區(qū)極大多數(shù)礦區(qū), 且多屬主礦層。礦層在一些大型礦床中呈層狀分布近百平方公里, 厚度一般1.5-3.4m。礦石主要為鈣質(zhì)鮞狀赤鐵礦或砂質(zhì)鮞狀赤鐵礦,含鐵量隨礦體厚度變大而遞增, 平均品位40% 左右, 并常有富鐵礦產(chǎn)出。 Fe4 礦層賦存在寫經(jīng)寺組(D3x ) 上段底部頁巖夾灰?guī)r中, 主要分布在建始、巴東、長陽、五峰一帶。在建始太平口、巴東仙人巖和瓦屋楊礦區(qū), 該礦層屬于主礦層。礦體大多呈薄層狀(多層) 或透鏡體。礦石主要由菱鐵礦、鮞綠泥石和鮞狀赤鐵礦組成。含鐵品位25%-40%。 寧鄉(xiāng)式鐵礦的共生巖石類型為石英砂巖-粉砂巖-粘土頁巖-鮞狀赤鐵礦等 , 沉積條件為濱海三角洲陸源型的溫濕環(huán)境。氫氧化鐵和氧化鐵形成于淺海通風(fēng)的水中, 隨海水加深, 出現(xiàn)菱鐵礦、鮞綠泥石, 最后是黃鐵礦。鮞綠泥石形成于較大范圍的淺海海域內(nèi), 其水溫超過20℃。近岸淺海處, 由于氧氣充足, 二氧化碳相對(duì)貧乏, 水溫較高, 易于形成赤鐵礦。而離海岸較遠(yuǎn)和海水較深處或在近岸拗陷處, 海水較穩(wěn)定, 有機(jī)物不斷分解出二氧化碳。在這種半還原弱堿性條件下, 易于形成菱鐵礦。如有硅質(zhì)參與, 則生成鮞綠泥石。 磷在鐵礦石中的含量與礦床所處的古地理位置有關(guān)。在沉積海盆地邊緣的礦床中, 磷的含量較低, 如在石門—慈利—桑植一帶的鐵礦中, 礦石磷的含量大多介于0.06%～ 0.58% ,平均品位0.36%。在古海盆邊緣靠近武當(dāng)淮陽古陸的官莊, 磷的含量也只有0.42% , 而位于古海盆中心的官店、龍角壩、長潭河等大中型沉積鐵礦床中, 磷的含量普遍較高, 大多為0.75%-1.1% , 平均0.84%。 寧鄉(xiāng)式鐵礦形成時(shí)海水深度大約數(shù)十米，鐵質(zhì)可能主要是以膠體、細(xì)懸浮凝膠或呈吸附的氧化物形式被古陸的河流進(jìn)行搬運(yùn)的。 三、寧鄉(xiāng)式鐵礦石可選性 寧鄉(xiāng)式鐵礦的自然類型可劃分為三種類型:鮞狀赤鐵礦礦石、鮞綠泥石菱鐵礦礦石及兩者的混合礦石,總體上以鮞狀赤鐵礦為主。 成分 TFe 最高 48.52 1.44 0.947 最低 25.21 0.03 <0.01 平均 38.58 0.646 0.146 (1) 寧鄉(xiāng)式鐵礦的礦石屬于低硫高磷貧鐵礦石。 (2) 礦石中SiO2、Al2 O3含量高, CaO、MgO 含量低,屬酸性礦石。據(jù)統(tǒng)計(jì)有85%以上的資源為高硅酸性礦石,少部分礦石為自熔性或堿性礦石,因此CaO和MgO對(duì)于寧鄉(xiāng)式鐵礦是重要的應(yīng)利用成分。 (3) 可綜合利用元素，也是煉鐵有害元素為磷。據(jù)鄂西寧鄉(xiāng)式鐵礦中伴生磷的資源量計(jì)算結(jié)果,伴生磷總量為1 664萬噸，折合成P2O5 30%的礦石9 370萬噸，接近于兩個(gè)大型磷礦的資源量。 （4）伴生元素錳、釩、鈦、鎵等含量均很低,無單獨(dú)提取價(jià)值,可在冶煉過程中作為有益成分進(jìn)入鋼鐵而得到利用。 組成礦石的礦物有20余種,其中鐵礦物有：赤鐵礦、褐鐵礦(針鐵礦、水針鐵礦)、菱鐵礦、鐵白云石、磁鐵礦、磁赤鐵礦、鮞綠泥石、鎂鐵礦、蘭鐵礦；磷礦物有：膠磷礦、磷灰石、碳磷灰石；硫礦物有：黃鐵礦、硫磷鋁鍶礦；主要脈石礦物有：方解石、白云石、石英、玉髓、粘土；次要脈石礦物有：白云母、電氣石、綠簾石、海綠石、鋯石、蛋白石、絹云母、斜長石、金紅石，其它有：黃銅礦、硬錳礦、菱錳礦、斑銅礦、有機(jī)質(zhì)。 鐵礦物選冶要充分回收，磷硫礦物有害，選冶除去或回收，變害為利。脈石礦物中的方解石、白云石為熔劑礦物,在選礦過程中應(yīng)盡量保留。 寧鄉(xiāng)式鐵礦的主要結(jié)構(gòu)有:赤鐵礦微粒、極微粒針狀結(jié)構(gòu),菱鐵礦微?！?xì)粒自形、半自形粒狀結(jié)構(gòu),鮞綠泥石微粒—細(xì)粒鱗片結(jié)構(gòu),磁鐵礦微?！?xì)粒半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)。脈石礦物常有結(jié)構(gòu)有:石英碎屑結(jié)構(gòu)、方解石他形粒狀結(jié)構(gòu)、白云石自形半自形粒狀結(jié)構(gòu)、粘土礦物泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、玉髓纖維狀結(jié)構(gòu)、膠磷礦凝膠狀結(jié)構(gòu)、生物碎屑結(jié)構(gòu)。 寧鄉(xiāng)式鐵礦的構(gòu)造有:鮞狀構(gòu)造、礫狀構(gòu)造、粒狀構(gòu)造、紋層構(gòu)造、塊狀構(gòu)造,其中以鮞狀構(gòu)造最為典型。 鮞狀構(gòu)造的鮞粒是由赤鐵礦、鮞綠泥石、玉髓、方解石、膠磷礦和粘土礦物組成,這些礦物圍繞一個(gè)中心,層層環(huán)狀包裹形成鮞粒。鮞粒大小0.1～1.0 mm,最常見為0.3～0.5 mm。鮞粒形狀有球狀、橢球狀、枕狀、紡綞狀、長條狀等。鮞粒有時(shí)有核心。鮞粒環(huán)帶數(shù)不一,少則十余環(huán),多的達(dá)50多環(huán)。各環(huán)厚度不一,疏密相間。赤鐵礦環(huán)帶一般較厚, 37～72μm,方解石、膠磷礦的環(huán)帶最薄,一般只有幾微米寬。赤鐵礦的環(huán)帶由核心向鮞粒外層有密集的趨向。鮞粒中的赤鐵礦環(huán)帶本身并非純凈的赤鐵礦,而是由赤鐵礦極微細(xì)的針狀晶體(一般長1～3μm,寬< 1μm)交織成絮狀小鱗片(長14～7 μm,寬4 ～1 μm) ,再相互連接成環(huán)帶。在赤鐵礦的晶體之間, 鱗片的孔隙中又充填粘土礦物、玉髓及少量膠磷礦。 鮞粒之間由微細(xì)粒狀的赤鐵礦、細(xì)粒的碳酸鹽及粘土礦物、玉髓等充填。 赤鐵礦含鐵69.94% ,應(yīng)能獲得品位>60%的精礦,但是由于寧鄉(xiāng)式鐵礦的赤鐵礦單晶顆粒極細(xì),無法解離進(jìn)行選別, 實(shí)際選礦工藝中都是選赤鐵礦集合體。赤鐵礦集合體中赤鐵礦約占80%-85% ,其余為脈石礦物,含鐵量為55%-59% ,一般不超過60%。僅用物理機(jī)械選礦方法幾乎不可能獲得品位超過60%的鐵精礦。 菱鐵礦和鮞綠泥石含鐵量很低，分別為48.23%和34.89% ,如果礦石以這兩種礦物為主,則精礦的品位更低。如廣西海洋鐵礦鐵精礦品位只能達(dá)到31%-32% ,只比原礦高出1-2個(gè)百分點(diǎn)。 褐鐵礦的含鐵量為62.90%,比赤鐵礦低,但由于地表氧化作用破壞了原礦石的結(jié)構(gòu),使其變松散,褐鐵礦從集合體中解脫,有可能得到更好的富集。 赤鐵礦單晶的嵌布粒度為0.001-0.01 mm,屬于微粒及極微粒結(jié)構(gòu)。赤鐵礦的針狀單晶交錯(cuò)叢生,其晶隙和裂隙中為脈石礦物充填,組成了富鐵集合體。這些集合體又相互聚集形成較寬的環(huán)帶與脈石礦物環(huán)帶相間組成鮞粒。富鐵集合體的粒度為0.05-0.2mm,鮞粒粒徑一般為0.1--1.0 mm, 大的可> 2.0mm,變成豆粒。在選礦過程中,隨著礦石的破碎程度加大富鐵集合體從鮞粒中脫離出來,進(jìn)而形成單獨(dú)的集合體與脈石集合體混雜,而選礦過程實(shí)際是將鐵礦集合體與脈石集合體分離。 褐鐵礦單晶的嵌布粒度為0.001-0.01 mm,集合體的粒度0.1-0.2 mm,褐鐵礦是鮞綠泥石、菱鐵礦等的風(fēng)化產(chǎn)物,在風(fēng)化過程中原礦物被褐鐵礦交代,結(jié)構(gòu)變松散,易實(shí)現(xiàn)解離。但是褐鐵礦硬度低,也容易泥化,給選礦帶來麻煩。 鮞綠泥石單晶粒度0.001-0.01 mm,集合體粒度0.05-0.2 mm。鮞綠泥石單晶具顯微片狀結(jié)構(gòu),鮞綠泥石集合體組成較寬的條帶與其他礦物條帶組成鮞粒。 菱鐵礦單晶粒度較粗0.01-0.50 mm,具有半自形粒狀結(jié)構(gòu),相互緊密鑲嵌,形成大小為0.1-0.5 mm的聚晶。 磁鐵礦的單晶粒徑0.03-0.1 mm,具有他形及半自形粒狀結(jié)構(gòu),交代赤鐵礦形成。 鮞綠泥石、菱鐵礦和磁鐵礦在加工過程中與赤鐵礦相比,比較容易實(shí)現(xiàn)解離形成單體。 礦石中的磷賦存于細(xì)晶磷灰石和膠磷礦中,以膠磷礦為主。膠磷礦實(shí)際上由極為細(xì)微的磷灰石組成,理論含磷18%左右。膠磷礦常呈凝塊狀產(chǎn)出,凝塊粒徑0.05-0.1 mm,最大可達(dá)0.3 mm,多與脈石連生,少部分與赤鐵礦連生,且界線清楚。有的在鮞狀赤鐵礦邊緣出現(xiàn),邊緣帶寬0.01-0.05 mm;還有一部分以0.001-0.01 mm大小的顆粒散布于赤鐵礦之中。前兩部分膠磷礦易于和赤鐵礦解離,通過選礦方法將其分離,后一部分膠磷礦由于粒度太細(xì),呈分散狀存在于鐵礦物中難以將其解離,這部分磷約占礦石總磷量的10%。磷礦物比重2.9-3.1,硬度5, 比磁化系數(shù)9.39×10- 6 ～19×10- 6cm3 /g;用脂肪酸及其皂類可改變顆粒表面浸潤性能,使其成為疏水性。因其比重小于赤鐵礦又大于脈石礦物,故采用重選方法不能使其與鐵礦物很好的分離,重液分離試驗(yàn)表明,磷礦物富集于中間部分。因比磁化系數(shù)與赤鐵礦比較接近,與脈石差別大,在強(qiáng)磁選過程中鐵精礦中的磷反比原礦略高。據(jù)磷礦物的表面特性，最好的分離辦法是采用浮選法。中南冶金地質(zhì)研究所用氧化石臘皂作為捕收劑,采用反浮選選磷礦物,泡沫產(chǎn)品再次掃選得精礦Ⅱ及尾礦。浮選分離磷的效果比較好,除磷率達(dá)到86.65% ,鐵精礦中磷的含量可降低至0.25%以下。這既說明了捕收劑的有效性,也證明了巖礦鑒定對(duì)磷礦物嵌布特性的結(jié)論。礦冶研究院用類似的方法獲得了含磷0.13%的鐵精礦, 除磷率達(dá)91.45%。 石英:在礦石中的含量為5%-15% ,單體粒度0.005-0.02 mm,集合體粒度0.05-0.3 mm。主要組成鮞粒同心層,粒狀產(chǎn)于鮞粒之間,成顆粒較粗的棱角狀碎屑。石英結(jié)晶顆粒較粗,與赤鐵礦邊界清楚,兩者易于解離。 玉髓:為微細(xì)粒和隱晶質(zhì)的SiO2 ,單體粒度0.001-0.002 mm,集合體的粒度0.05-0.2 mm。主要作為硅質(zhì)巖巖屑的主要成分,多單獨(dú)產(chǎn)出;參與鮞粒同心層的組成;在基質(zhì)中與方解石相互交織;呈微細(xì)粒充填于赤鐵礦晶體間隙中。前3種形式產(chǎn)出的玉髓尚可解離并選別,最后一種形式的玉髓則基本不能選除,這部分礦物中的SiO2約占礦石中SiO2總量的30%-40%。因此,選礦除硅是一個(gè)難題。 方解石:在酸性礦石中的含量為5%-10%,在自熔性和堿性礦石中的含量為15%-20%。方解石的粒度較粗, 粒徑0.01-0.5 mm。方解石一方面與赤鐵礦、石英、粘土礦物等組成鮞粒同心層,另一方面經(jīng)重結(jié)晶成為較粗的顆粒膠結(jié)鮞粒和碎屑。方解石與赤鐵礦邊界清楚,兩者易解離,能分離出的方解石其中所含CaO約占礦石中CaO總量的70%～80%。 白云石:在礦石中的含量為3% ～6% ,產(chǎn)出狀態(tài)與方解石相近,呈不規(guī)則粒狀產(chǎn)于方解石顆粒間。 粘土礦物:主要為高嶺石類,少部分屬伊利石類。礦石中的含量應(yīng)為5%-15%,由于粘土礦物結(jié)晶微細(xì),又混雜于其他礦物間,巖礦鑒定難以準(zhǔn)確定量,根據(jù)礦石含鋁量推斷,以往的鑒定結(jié)果粘土礦物含量偏低,有的礦區(qū)甚至漏檢。呈極微細(xì)顆粒(0.001-0.003mm)充填于赤鐵礦微晶間；與方解石、白云石、玉髓等混雜作為鮞粒和碎屑膠結(jié)物。粘土礦物是礦石中Al2O3的主要載體(含Al2O3 39.5% ) ,也是SiO2的重要載體(含SiO2 46.5%) ,選礦除硅工藝應(yīng)充分考慮到這種礦物。 脈石礦物比重小,一般在2.70以下,與鐵礦物比重差別顯著,采用重選法分離鐵礦集合體和脈石是有效的 ,石英、玉髓、方解石、粘土都在輕部分富集。 脈石礦物的比磁化系數(shù)小,介于- 0.41×10- 6 ～1.52 ×10- 6 cm3 /g之間,與鐵礦物差別明顯,因此,在強(qiáng)磁選鐵精礦中，鈣、硅的含量都比原礦低,尾礦中CaO和SiO2分別比原礦高9%和8%,說明強(qiáng)磁選的有效性。然而和重液分離相比,效果相對(duì)差一點(diǎn)。 方解石的表面性質(zhì)與磷灰石十分相似,也易被脂肪酸和皂類改變成為疏水性,使兩者在浮選中同時(shí)被泡沫帶起,這給選礦試驗(yàn)的“除磷保鈣”帶來困難?；馃鹤匀坌缘V石的浮選試驗(yàn)表明 ,在反浮選選磷的同時(shí),有90%的鈣也同時(shí)浮起,使鐵精礦中的CaO由原來的9.94%降低為1.03% ,完全破壞了礦石的自熔性。為達(dá)到“除磷保鈣”,已進(jìn)行多方面的試驗(yàn),如加抑制劑,改變?cè)囼?yàn)條件等,但效果均不理想。有的采用S208浮選藥劑,使之對(duì)磷礦物和鈣礦物的表面作用不同,達(dá)到兩者分離的目的,已取得一定的效果。 礦石中鐵礦物和脈石礦物的硬度硬度差別很大,石英屬硬礦物,赤鐵礦、磁鐵礦的硬度為5.5-6,屬中等硬度礦物,褐鐵礦、菱鐵礦、鮞綠泥石及粘土礦物硬度一般< 4,易破碎和泥化。與礦石破碎難度直接有關(guān)的是強(qiáng)度系數(shù),寧鄉(xiāng)式鮞狀赤鐵礦的強(qiáng)度系數(shù)6.45-7.75,屬中等強(qiáng)度的礦石。礦石的強(qiáng)度不僅決定于組成礦物的硬度,還決定于礦物之間接合的緊密程度和結(jié)構(gòu)構(gòu)造。 小結(jié) (1) 礦石中赤鐵礦的含鐵量及其比重和比磁化系數(shù)與脈石礦物有明顯差異,采用重選重選和和強(qiáng)磁選均可有效地將鐵礦物和脈石礦物分離,獲得TFe> 50%的精礦,回收率80%左右。對(duì)原礦進(jìn)行梯形跳汰(粗級(jí)別)和強(qiáng)磁選(細(xì)級(jí)別)處理,恢復(fù)礦石地質(zhì)品位,提高產(chǎn)品含鐵量在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是必不可少的。 （2）因赤鐵礦單晶粒度極為微細(xì),在磨礦過程中不可能使其成為單體,選礦只能以選鐵礦物集合體為目標(biāo)。由于鐵礦物的集合體尺度較大,故沒有必要將加工的細(xì)度提得很高。鐵礦精礦品位不夠高,主要并不是由于磨細(xì)度不夠,而是受鐵礦集合體中純赤鐵礦含量的限制。鐵礦精礦品位一般在52%-53% ,已說明選礦有效,如能達(dá)到55%-57% ,則就是不錯(cuò)的指標(biāo)。如想繼續(xù)提高精礦品位,采用提高磨細(xì)度和絮凝選礦等方法,從已有試驗(yàn)結(jié)果看,效果不佳,且鐵回收率大打折扣。采用低溫焙燒加磁選的方法,同樣不會(huì)有明顯效果。因?yàn)楸簾^程中赤鐵礦在氧化氣氛(680℃)下轉(zhuǎn)變成磁赤鐵礦(γ2Fe2O3 ) ,在還原的氣氛下轉(zhuǎn)變成磁鐵礦,但是這樣的相變并未改變?cè)V的嵌布特征和鐵礦物的顆粒結(jié)構(gòu)。雖然鐵礦物的選別性提高,選別效果或許改善,但改變不了選集合體的事實(shí)。官店鐵礦原礦還原焙燒磁選及鐵精礦的品位為57.01% ,火燒坪鐵礦為55.20% ,仍沒有重大突破。如欲獲得含鐵量> 64%的精礦,唯一的辦法是提高焙燒溫度,破壞赤鐵礦晶格,使赤鐵礦中的鐵不同程度地還原為金屬鐵或方鐵礦( FeO) ,但這樣的工藝實(shí)際已屬冶煉范疇。 (3) 磷礦物的工藝礦物特征表明有90%的磷礦物易于與鐵礦物解離而被分選出去,因此對(duì)于寧鄉(xiāng)式鐵礦選礦“提鐵降磷”的目標(biāo)而言,提鐵難，降磷易。通過一般的浮選就可將鐵精礦中磷的含量降至0.25%以下。但由于有少部分磷以星散狀分布于赤鐵礦小晶體之間,因此鐵精礦中的磷要降到很低,只靠機(jī)械選礦是難以辦到的。礦石中的磷礦物與中國沉積型磷塊巖中的磷礦物屬同一種礦物,在鐵礦選礦工藝中應(yīng)有使膠磷礦進(jìn)一步富集的流程,使其達(dá)到磷精礦的標(biāo)準(zhǔn)。但要通過選礦做到這一點(diǎn)是非常困難的。據(jù)國外同類礦產(chǎn)利用經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)冶煉試驗(yàn),選礦不除磷,讓它隨鐵還原進(jìn)入生鐵,在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中以鋼渣磷肥的形式得到回收和綜合利用。 (4) 脈石礦物工藝礦物特性決定了寧鄉(xiāng)式鐵礦除硅是一個(gè)難題,因?yàn)橛邢喈?dāng)數(shù)量的含硅礦物與赤鐵礦呈極微細(xì)嵌布狀態(tài),鐵礦精礦品位上不去的主要原因是硅除不去。鈣礦物方解石、白云石的嵌布粒度較粗,與鐵礦物界線清楚且易解離,因此,實(shí)現(xiàn)鈣鐵分離是很容易辦到的。但由于寧鄉(xiāng)式鐵礦大多是高硅酸性礦石,少部分自熔性礦石中的鈣是寶貴的可利用的成分,在選礦過程中應(yīng)盡量留在精礦中,而保持產(chǎn)品的自熔性。研究浮選除磷時(shí)的保鈣技術(shù)是寧鄉(xiāng)式鐵礦選礦的一個(gè)重要課題,通過研究浮選藥劑等途徑解決這個(gè)問題是值得試探的。 (5) 根據(jù)寧鄉(xiāng)式鐵礦工藝礦物學(xué)稟賦特征,解決礦石利用問題的最終途徑可能是冶煉方式,但應(yīng)充分利用礦物物性差異和可能達(dá)到的解離程度,采用重選、強(qiáng)磁選、浮選等選礦方法作為補(bǔ)充和輔助工藝,以提高冶煉物料的質(zhì)量和降低成本。 四、寧鄉(xiāng)式鐵礦可采性 1、寧鄉(xiāng)式鐵礦層穩(wěn)定,呈層狀似層狀產(chǎn)出,延續(xù)數(shù)公里至十余公里，有利于多點(diǎn)采礦。 2、礦層厚度不大,一般厚1-3 m,部分厚大部位,可厚7-8 m。礦層中夾有多層頁巖,采礦貧化率較高。 3、礦層傾角多為5°-30°,局部地段變陡,總體上屬緩傾斜薄層礦體。礦層力學(xué)性質(zhì)尚穩(wěn)固,頂板圍巖為寫經(jīng)寺組頁巖和泥灰?guī)r不很穩(wěn)固—中等穩(wěn)固。礦層埋深0-590 m,由于剝采比遠(yuǎn)大于10,只能采用地下開采的方式進(jìn)行開采。局部礦段如山腰、山腳處礦體出露較淺,可進(jìn)行小規(guī)模露天開采。 因此，寧鄉(xiāng)式鐵礦礦層多為薄、深而緩傾,又需地下開采,采礦貧化率高,僅適合多點(diǎn)小規(guī)模采礦，不具備大規(guī)模機(jī)械化開采的條件。 五、冶煉脫磷 直接還原法：直接還原法處理鄂西鐵礦可以獲得含鐵90%以上的產(chǎn)品,但其中含磷仍很高,未能達(dá)到除磷目的。 高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼,綜合利用磷。礦石經(jīng)簡單重選,然后全燒結(jié)入爐冶煉高磷生鐵,最后采用轉(zhuǎn)爐煉鋼和鋼渣磷肥，選礦成本低,鐵、磷、鈣綜合利用程度高。 六、結(jié)論 寧鄉(xiāng)式鮞狀赤鐵礦石是目前國內(nèi)外公認(rèn)的最難選的鐵礦石類型之一。難就難在： 1、礦層薄，開采難，貧化率高，導(dǎo)致單點(diǎn)采礦量少，成本高，工效低。實(shí)現(xiàn)大規(guī)模穩(wěn)定鐵礦石供應(yīng)，難度很大。 2、因鐵礦物嵌布粒度極細(xì)，且常與菱鐵礦、鮞綠泥石和含磷礦物共生或相互包裹。從理論上來說，絕大部分礦石根本無法實(shí)現(xiàn)物理分離。分離的只是鐵礦集合體（含雜質(zhì)硅、磷、粘土、炭質(zhì)）與脈石。 目前的選冶工藝無非是兩條路徑：提鐵和除磷。 提鐵無法達(dá)到60%以上，且產(chǎn)率低，回收率低；除磷最好能降到2.5%以下，用物理方法再降磷是不可能的。因此，現(xiàn)有技術(shù)方法尚不能得到標(biāo)鐵合格精粉。 目前各種選別工藝，包括微生物方法，大同小異，均屬于物理分離，沒有從根本上取得技術(shù)上的突破。 聲稱解決了技術(shù)難題的工藝，都處于實(shí)驗(yàn)階段或小試階段。如果用于3000-5000噸/日工業(yè)生產(chǎn)，能否取得理想效果，尚不得而知。 如果標(biāo)鐵精粉礦石價(jià)格不到1000元/噸以上，則寧鄉(xiāng)式鐵礦的開發(fā)將無利可圖，或收回投資遙遙無期。 解決寧鄉(xiāng)式鐵礦的利用問題，應(yīng)該從源頭抓起。寧鄉(xiāng)式鐵礦如果受到變質(zhì)改造作用，則鐵礦石發(fā)生重結(jié)晶作用。結(jié)晶時(shí)，礦物顆粒變粗，礦物中的雜質(zhì)排出而自凈，從而有利于物理分離。 在寧鄉(xiāng)式鐵礦廣泛分布的華南地區(qū)，局部地段有可能存在隱伏巖漿侵入作用，也就是說可能存在接觸變質(zhì)型鐵礦。因此，在寧鄉(xiāng)式鐵礦發(fā)育地區(qū)，尋找熱變質(zhì)型鐵礦是有可能的。 此外，化學(xué)分離是否可行，值得探索。 |
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