铁矿石选矿技术

铁矿石选矿技术

1.1 概述

铁是最常用的金属，在地壳中含量约5. 8%，原子序数26，相对原子质量55 .847，原子密度7.86g／cm3．常见铁的化合物主要为正二价(Fe2+)，正三价(Fe3+)，个别为正六价。其中以正三价化合物最稳定。铁的熔点为15350C，沸点300们C，单质铁是具有光泽的白色金属，有铁磁性，是最重要的基本结构材料，其化学性质为中等括泼性金属，在高温下易和氧、硫、氯等非金属发生强烈反应，易溶于稀的无机酸溶液和浓盐酸溶液

中，金属铁能被浓碱溶液侵蚀。

铁和钢是工业的基本原料，广泛应用于国民经济的各个部门和人民生活的各个方面。铁矿石可冶炼成生铁、熟铁、铁合金、炭素钢、合金钢、特种钢等。纯磁铁矿还可作合成氮的催化剂；赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿是天然的矿物颜料。

中国铁矿资源储量大-约504亿t，据1996年统计，扣除开采与损失，尚有463亿t，大小产地1834处。矿床类型多，且资源中贫矿多，富矿少，共生、伴生矿多，矿石组分比较复杂，矿物嵌市粒度大多较细，给选矿带来较大困难。

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2 成矿特性与矿床类型

铁矿床按地质成因分类是最常用的分类方法之一。铁在地壳中发生的～切成矿作用遄程中，往往以化合物形式富集而彤成内生、外生和变质矿床。内生矿床是地球内部热能作用的结果，它是岩浆活动过程中产生的矿床，其形成是岩浆分异作用与从岩浆中析出气体——热液物质集中所致。外生矿床系发生在地球表面，作用的能源来自太阳能，矿床的形成是暴露在地表的岩石或矿床与大气圈、生物圈和水圈相互作用最终富集而成。变质矿床是内生或外生矿床经过热力和压力变质作用，特别是区域变质作用，使原来的矿物成分、结构和形态都发生一定程度的变化所形成的矿床。

中国铁矿床成困类型见表1 .2-1，中国铁矿床分布地区见表1. 2-2。

现仅就几类有价值矿床的岩矿特性叙述如下。

1.2.1 沉积变质矿床

1.2.1.1 鞍山式铁矿床

该类矿床矿物组成简单。矿层围岩为千枚岩，绿泥片岩、云母片岩、角闪片岩和含有不同硅酸盐的石英片岩。矿石中铁矿物主要为磁铁矿、假象赤铁矿、赤铁矿洧时台少量褐铁矿；脉石矿物主要为石英、次为角内石、黑云母或辉石等。脉石矿物以石英为主时称铁质石英岩；以角闪石为主时称铁质角闪片岩。鞍山式铁矿床大多为高硅贫铁矿石，一般含铁20%～40%，二氧化硅40%～50%．含硫、磷及有害杂质均较低。虽然产地不同，但其矿物组成厦化学戚分是相近的。除富矿多为块状构造外，贫矿大多为条带状或条纹状构造。条带状宽一般为0.5～3mm，矿石嵌布粒度较细，结晶粒度为0.04～0.2mm；有些畿布粒度更细，如山西省岚县袁家村矿石，其结晶粒度多为0.015一0.045mm。

1.2.1.2 镜铁山式铁矿床

该类矿床成因为火山沉积型，属铁质碧玉型铁矿床。矿石中铁矿物主为镜铁矿和菱铁矿，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厦铁白云石，少量为石英、方解石、白云石及绢云母。矿石含铁30%～40%，二氧化硅20%，含硫0 .1% ～2.8%.矿石里条带状构造，它由镜铁矿、菱铁矿、重晶石和碧玉组戚。矿壬i'rtj:布粒度较细，结晶粒度一般为0.02 ～0.5mm．

1.2.1.3 大西淘式铁矿床

该类矿床属沉积变质菱铁矿类型。矿石的矿物组成简单，以菱铁矿为主，另有鲕绿跳石、磁铁矿、石英、绢云母、方解石、白云石等。矿石构造以块状和条带状为主，含铁18% ～35%，平均27%～31%。矿体地表有l～2m深氧化带，形成紫褐色铁帽，云南大红山亦届此类。

表1 .2—1中国铁矿床成因类型

1. 2. 2风化残积、淋滤矿床

该类矿床是由原生铁矿床或硫化物矿床及含铁岩石经过风化、淋滤，富集而成。

(1)菱铁矿风化淋滤褐铁矿床。如广东大宝山铁矿，陵矿床上部为铁帽，下部铁矿石中含有有色金属矿物（如铜、铝、锌、铋）及稀有金属矿物，有的则不含有色金届矿物（如江西铁坑褐铁矿）。铁帽中主要铁矿物为褐铁矿、赤铁矿、水针铁矿；脉石矿物以石英为主，次为黏土、云母、石榴石等。矿石呈疏松土状及蜂窝状构造，也有致密状和脉状构造，前两者质

软，易于粉碎和泥化，后两种较坚硬。

(2)金属硫化物风化淋滤褐铁矿床。如福建建爱铁矿和广东大降坪铁矿。

(3)古铁硫化物矽卡岩风化淋滤褐铁矿床。如江西分宜铁矿。

(4)玄武岩风化淋滤富集铁矿床。如海南临登铁矿。

1.2.3化学沉积床

该类矿床为化学作用沉积生成的具有鲡状构造的赤铁矿，工业类型为宣龙式和宁乡式铁矿床。两者的矿床成因，矿物组成以及矿石结构、构造差别不大，前者鲡粒较大，且含磷较低；而后者含磷较高，含碳酸盐磅物亦较高。鲕粒是以赤铁矿（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。鳙粒直径大者1～2mm，小者有几个微米，同心圆环数目一般有十几个至几十个。矿石的矿物组成比较复杂，铁矿物以赤铁矿为主，菱铁矿次之，并有少量褐铁矿；脉石矿物以石英、绿泥石为主，并有少量玉髓、黏土等。矿石含铁25%～50%。按矿物组成的特点分为三类：

1.2.3.1 自熔性矿石

如湖北长阳铁矿，铁矿物为赤铁矿及菱铁矿，脉石矿物，方解石、白云石、绿泥石、胶磷矿。鲕粒多呈椭圆形，少数呈拉长的扁球形，含铁较高，含磷也较高（一般大于1%）。1.2.3.2 酸性富矿石

如河北龙烟铁矿及湖南湘东铁矿，主要脉石矿物为石英、绿混石、玉髓、绢云母等，矿石含

铁较高，一般大于50%。

1.2.3.3酸性中、贫矿石

如四川綦江铁矿，广西屯秋铁矿，贵州赫章铁矿、云南鱼子甸铁矿、鄂西官店、黑石板铁矿等，矿石含铁较低，脉石矿物主要为硅酸盐。

1.2.4 晚期岩浆矿床

1.2.4.1 攀枝花式铁矿石

矿石中含有铁、钛、钒、铬、镓、铜、钴、镍及铂族元素等十几种有用组分可供综合利用。矿石中金属矿勃以磁铁矿、钛铁晶石、钛铁矿为主。次为磁黄铁矿、黄铜矿、铬铁矿、镍黄铁矿、假象赤铁矿和褐铁矿。脉石矿物主要为拉长石、异剥辉石、角闪石等。矿石中钛铁矿、磁铁矿、钛铁晶石紧密共生，有的则呈固熔体存在，矿石含铁20%～53%。矿石呈致密块状、致密-稀疏浸染状及条带状构造。磁铁矿呈他形晶粒状结构，结醒粒度0. 5～ 2mm，钛铁矿多在磁铁矿中呈格状浸染状结构，结晶粒度0.05～O.imm。

1.2.4.2 大庙式铁矿床

其矿床成因和矿物组成与攀枝花式铁矿床相同，矿石亦呈致密块状及浸染状，但常有金红石伴生，且不含钛铁晶石。矿石平均含铁27. 27%，含二氧化钛5%～15%，含五氧化二钒0.055% ～0.7%．含硫0 .1%～0.7%，含磷0.063%1.～21%。

1.2.5 矽卡岩矿床

太冶式铁矿床属接触交代矽卡岩型古铜铁矿床，金属矿物除磁铁矿和赤铁矿外，还伴生有以铜为主的金属硫化矿物和贵金属矿物，如黄铜矿、黄铁矿、辉钻矿、金、银等。矿石分原生矿和氧化矿两大类。按古铜高低分高铜矿石和低铜矿石两种，前者含铜高于0.3%，后者含铜低于0.3%。原生矿中金属矿物主要为磁铁矿，另为少量赤铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿和铜蓝等。氧化矿中金属矿物有假象赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、孔雀石、赤铜矿、黄铜矿、黄铁矿、辉钴矿等。原生矿和氧化矿中的主要脉石矿物均为石英、绿掘石、绢云母、方解石、白云石等。矿石多呈块状，稠密浸染状和细脉浸染状构造，嵌布粒度不均(0. 1～0.5mm)，但细粒嵌布者居多。

1.2.6 高温热液矿床

白云鄂博式铁矿床属高温热液型碳酸盐型铁矿床。为特大型铁、稀土、锯多金属共生矿床。矿区主要矿体有四个：即主矿体、东矿体、西矿体，东介勒格勒磁异常区。目前开采的主、东矿体有六种类型矿石：主矿块状型、主矿萤石型、东矿块状型、东矿萤石型、东矿钠辉石型及东矿钠闪石型。矿石中的铁矿物主要为赤铁矿、磁铁矿及假象赤铁矿，少量为镜铁矿、褐铁矿及菱铁矿；主要铌矿物为铌铁矿、烧绿石、易解石、铌钙矿筹；主要稀土矿物为独居石、氟碳铈矿、磷镧错矿、氟碳钙铈矿等；其他有用矿物为铁钍石、锆英石、重晶石、萤石、磷灰石等。脉石矿物主要为石英、玉髓、方解石、白云石、云母、钠长石、钠辉石、钠闪石等。主、东矿体矿石含铣20%～50%；西矿体矿石无甚富铁矿，含铁27%～ 34%，萤石、稀土矿物、铌矿物含量较低。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。

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2 .7 中、低温热液矿床

宁芜式铁矿床中的南山铁矿就是属于中、低温热液型含钒、钛的赤铁矿、磁铁矿矿床。矿石中的钒、钛基本上含在透辉石（阳起石）、磷、铁矿矿物中。磁铁矿往往为假象赤铁矿所交替，构成磁铁．赤铁矿混合矿石。矿石中尚含有菱铁矿、黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、孔雀石等金属矿物。脉石矿物为方解石、白云石、石英、绿泥石、高岭土、云母等。矿石呈块状、浸染状及角砾状构造：块状矿石含铁30%～50%；F染状矿石古铁较低，为17%～30%。矿石含磷0.01% -1.34%，含硫0. 03%～8%或更高，含五氧化二钒0. 1%～ 0.3%，伴生有少量的钴。铁矿物嵌布粒度不均匀，结晶,颗粒一般为0.01～0.4mm;磷灰石嵌布粒度较细，结晶颗粒一般小于0.074mm.

1.3 矿石类型

铁矿石类型可分为自然类型和工业娄型两类。自然类型是根据矿石的物质组分、结构、构造划分的矿石

矿物组合；i业类型mi是根据工业上矿石选、冶方法及工艺流程不同而划分的矿石类型。1. 3. l自然型

(1)按铁矿物种类划分为磁铁矿石、赤铁矿石、假象（半假象）赤铁矿石、钒钛磁铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石及两种或两种以上含铁矿物组成的混台矿石。

(2)按有害杂质S、P、Cu、Pb、Zn、As、Sn、F)分为高硫铁矿石、高磷铁矿石等．

(3)按矿石的结构构造可分为浸染状矿石、网脉浸染状矿石、条带状矿石、致密块状矿石、角砥状矿石，以及鲕状、豆状、肾状、蜂窝状、粉状和土状矿石等。

(4)按脉石矿物可分为石英型、闪石型、辉石型、斜长石型，绢云母绿泥石型、矽卡岩型、阳起石型、蛇致石型、铁白云石型和碧玉型等铁矿石。

1. 3. 2工业类型

按工业上矿石选冶方法及工艺流程不同而划分矿石类型。在企业经济上视投入与产出平衡情况分：工业上能利用的矿石称基础储量矿石，包括炼钢用铁矿石、炼铁用铁矿石和需选矿石工业上暂不能利用的矿石称资源量矿石。铁矿石工业类型一般以铁矿石中含{i/t量占全铁85%以上的某种含铁矿物来命名。对铁矿石、赤铁矿石采用磁性铁(MFe)对全铁(TFe)曲占有率进行划分：MFe/TFe≥85%磁铁矿石．MFe/TFe≤85%～15%磁铁-赤（菱）铁混合矿石，MFe/TFe<15%赤铁矿石。根据我国矿山生产经验，单～弱磁选别铁矿石AIFe/TFe>65%，其他流程选别铁矿石MFe/TFe <65%。按选冶要求，将铁矿石划分为下列类型：

(1)根据铁矿石的成分及性质分为磁铁矿石、赤铁矿石、菱铁矿石、褐铁矿石及混合矿石。

(2)根据铁矿石含铁及杂质含量划分为炼钢富矿、炼铁富矿、一般富矿及贫矿石等。

(3)根据铁矿石的氧化程度分为原生矿石，氧化矿石及混合矿石，TFe/Fe0﹤2 .7为原生矿石（磁铁矿，易选），TFe/Fe0>3 .5为氧化矿石（赤铁矿，难选），TFe/Fe0=2.7 ～3.5为混合矿石。

(4)根据铁矿石造渣成分含量划分为酸性矿石、自熔性矿石、半自熔性矿石和碱性矿石： ( Ca0+Mgo)／(Si02 +AI2O3) =0. 8～1.2 自熔性矿石

（Ca0+Mg0）／(Si02 +Ai203) =0.5 ～0.8 半自熔性矿石

（Ca0十Mg0）／（Si02十Al203）﹤0.5 酸性矿石

(CaO+MgO)/(SiO2+Al203)﹥1.2 碱性矿石

(5)根据其他成分含量特铁矿石划分为：商硫矿石(S>0 3%)，高磷矿石(P>0.2% ～0.8%)，富磷矿石(P>0.8%)，高铜矿石（Cu0.2% ～O.5%），富铜矿石(Cu>0. 5%)，高锌矿石(Zn>0. 1%)，高砷矿石(As’0 .07%)，高铬矿石(Cr>2%)，高锡矿石(Sn>0 .08%)，高钴矿石(Co>0.03%)，高铅矿石(Pb>0 .1%)．铁钒矿石(V2O5，>0.2%)，钛铁矿石(Ti02>5%)。

当铁矿石中除磁铁矿外，同时含有二价铁的脉石矿物或菱铁矿，黄铁矿等矿物时，将影响TFe/Fe0的比值，不能真实地反应铁矿石的磁性。

1.4矿石结构构造

鞍山式铁矿床矿石中磁铁矿绝大部分呈自形单晶或磁铁矿、赤铁矿连晶结构，主为细粒变晶结构，次为中粒变晶结构。其构造除富矿多为块状构造外，贫矿大多为条带状或条纹状构造。

赤铁矿石多为自形或半自形晶粒状变晶结构为主，其次为包裹变晶结构、鳞片状变晶结构、熔融结构、交代及交代残余结构，压碎结构等。以条带状构造为主，其次为揉皱状和致密块状构造。

攀枝花钒钛磁铁矿石结构以摄晶、海绵陨铁、粒状镶嵌结构为主，交代结构次之。矿石构造以稠密漫染状，致密块状为主，稀疏浸染状条带状、星散漫染状次之。

大冶式铁矿矿石以多形结构为主，次为交代残余骸晶结构。矿石构造以块状、花斑状构造为主，次为蜂窝状、土状构造。

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。矿石构造为块状、浸染状、团块状、条带状、丽脉状、斑杂状、角砾状、胶状和环带状等构造。

褐铁矿矿床矿石如铁坑褐铁矿石呈胶状、同心环状、晶架状、网状交代残余和牡状结构，常见疏松土状、蜂窝状、致密块状、网格状和角砾状构造等。如大宝山铁帽型褐铁矿百结构有交代假象、交代残余、鲕状、花岗变晶和粉砂状等结构。矿石构造为胶状、蜂窝状、海绵状、层纹．条带状、角砾状、多孔状、葡萄状、网格状

等，次为疏松土状、皮壳状、钟乳状和揉皱状等构造。

大西沟式菱铁矿矿石结构以变余砂状、鳞片状、花岗岩变晶结构为主。矿石构造以条带状为主，其次为致密状和浸染状构造。鲡状赤铁矿矿床矿石结构为鲕状和粒状，其构造为鲕状、豆状、肾状、层状。亦有呈半自形、他形粒状结构出现，构造为条带状构造、块状构造和层状构造。

1.5矿物组成和物理特性

铁矿石各类矿物组成及物理特性见表l. 5-1。