乔江晖 杜晓冉 宋翔宇 朱春华

(1.中国国土资源经济研究院，北京101149;2.河南省岩石矿物测试中心，河南 郑州450012;3.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京100083;4.中国地质调查局，北京100037)

铁是世界上发现最早，用量最大的一种金属，铁矿石是钢铁冶炼的主要原料［1］。我国铁矿石查明资源量60%以上分布在辽宁、四川、河北、内蒙古和山东5 省。2014 年我国铁矿石产量为15 亿t，占世界总产量的46.58%［2］。2007 年以来，我国铁矿石对外依存度逐年增加，由2007 年的57.5%提高到2014 年的69.68%。加强铁矿石工艺矿物学研究［3-4］，对提高铁矿资源开发利用效率具有重要意义。为给河南渑池某沉积型鲕状赤铁矿石的开发利用工艺研究提供指导，对有代表性矿石进行了工艺矿物学研究。

1 矿石物质组成

1.1 矿石化学多元素分析

矿石中的金属矿物主要为赤铁矿，磁铁矿等少量，非金属矿物主要有伊利石、菱磷铝锶钒，石英和绿泥石等少量。矿石化学多元素分析结果见表1。

由表1 可知:矿石中全铁含量达52.50%，杂质元素主要为硅和铝，有害元素磷含量较高。

表1 矿石化学多元素分析结果Table 1 Multielement analysis result of the ore %

对矿石进行矿物组成分析和X 射线衍射分析，结果分别见表2 和图1。

表2 矿石主要矿物含量分析结果Table 2 Main minerals composition analysis of the ore %

图1 矿石X 射线衍射分析结果Fig.1 X-ray diffraction atlas of the ore

由表2 和图1 可知:矿石中主要有用金属矿物为赤铁矿，脉石矿物主要为伊利石和菱磷铝锶钒。

2 矿石结构构造

2.1 矿石结构

(1)鲕状结构。细粒或隐晶状赤铁矿集合体与脉石矿物呈椭圆状的包复颗粒，由核心和同心状外壳聚集形成鲕状结构(见图2(a))，矿石中部分鲕粒直径大于2 mm，呈豆粒状。

(2)鳞片状结构。部分赤铁矿呈细长鳞片状，似针状，稍有聚集不均匀分布(见图2(b))。

(3)包含、聚粒状结构。部分伊利石包裹细粒或细长鳞片状赤铁矿，部分菱磷铝锶矾包裹有细粒赤铁矿，偶见赤铁矿包裹细粒石英、黄铜矿，赤铁矿常数粒、甚至几十粒聚集成不规则状集合体，少部分聚集成束状、毛发状、交织状集合体。

(4)砂状结构。部分脉石矿物呈砂屑不均匀分布，赤铁矿和伊利石为砂屑间的胶结物。

(5)他形粒状结构。赤铁矿呈他形粒状单体或集合体不均匀分布，局部形成基底式胶结类型，少量呈孔隙－基底式胶结类型或基底－孔隙式胶结类型。

(6)胶状结构。非晶质的赤铁矿胶结物聚集呈皮壳状围绕核部周围生长(见图2(c))。

(7)隐晶状结构。部分赤铁矿颗粒细小，颗粒边界不清，呈团状聚集不均匀分布。

2.2 矿石构造

(1)块状构造。赤铁矿局部聚集，在部分光片中含量＞60%，其余脉石矿物含量较低，形成致密块状构造。

(2)稠密浸染状构造。部分光片中赤铁矿含量＜50%，其呈胶结物形式分布于脉石矿物之间。

研究发现，肉品风味的形成中脂类物质起到了十分重要的作用。它既能在加热过程中降解产生醛、酮、酸等具有良好风味特征的小分子化合物，又能参与美拉德反应，进一步产生肉类独特的风味物质[4]。中华绒螯蟹是我国特有的水产品，所以国内对蟹类脂肪酸的研究较多。董志国等[5]发现四大海区三疣梭子蟹脂肪酸之间存在显著差异。朱清顺等[6]研究结果显示不同生态环境条件下脂肪酸之间也存在差异。中华绒螯蟹独特的风味与其脂肪酸组成有着密不可分的关系。本试验通过投喂天然饵料，探究不同规格的中华绒螯蟹在不同囤养阶段的脂肪酸含量与组成的变化。

(3)条纹状构造。细粒或隐晶状赤铁矿集合体与脉石矿物各自相对较为聚集，呈条纹状相间分布。

(4)脉状构造。赤铁矿呈不规则细脉状分布，脉内赤铁矿垂直脉壁呈梳状生长;局部黄铜矿呈微小的粒状或断续脉状分布于赤铁矿粒间。

3 主要矿物嵌布特征

3.1 赤铁矿

赤铁矿呈致密块状，褐红色，条痕樱红色，摩氏硬度5 ～6。反光镜下观察，赤铁矿反射色呈浅灰色，具特有的深红色内反射，非均性;单偏光加聚光镜下，大颗粒赤铁矿边缘呈红色，细而薄的颗粒呈血红色。部分赤铁矿与脉石矿物混杂呈椭圆形鲕粒，鲕粒大小不一，粒径一般0.15 ～1.2 mm，部分大于2 mm。赤铁矿在鲕粒中含量为60% ～65%，其次为伊利石、菱磷铝锶矾，鲕粒中各成分相互混杂，局部赤铁矿聚集，部分鲕粒核部为针状赤铁矿与菱磷铝锶矾集合体，赤铁矿与脉石矿物在鲕粒中相间呈同心层状分布，少部分鲕粒被后期赤铁矿脉所穿切，鲕粒分布很不均匀，局部鲕粒较为聚集分布，略显定向性(见图2(a))。部分赤铁矿呈针状或显微鳞片状集合体分布(见图2(b))或与脉石矿物混杂聚集呈皮壳状分布(见图2(c))，偶见赤铁矿呈隐晶状胶结物分布于砂屑粒间(见图2(d))。

3.2 伊利石

伊利石化学式为K1～1.5Al4［Si6.5～7O20］(OH)4，其中K2O 含量一般小于6%，AI2O3含量为25% ～33%，H2O 含量达8% ～9%;K+常被Na+及Ca2+、Mg2+、H+取代，AI3+常被Mg2+、Fe3+、Fe2+取代。伊利石主要由长石、云母等遭受风化、热液蚀变及胶体沉积再结晶作用形成。伊利石常呈细小鳞片状，大多聚集呈鳞片状集合体，呈不规则团状不均匀分布，少部分呈鳞片状分散分布，部分伊利石与菱磷铝锶矾一起聚集混杂分布，常有赤铁矿杂乱分布于伊利石集合体中(见图3(a))，少部分赤铁矿集合体中包裹有不规则状伊利石(见图3(b))。伊利石鳞片粒度0.002 ～0.01 mm，集合体大小0.03 ～0.5 mm 不等。

图2 赤铁矿嵌布特征Fig.2 Hematite embedded feature

3.3 菱磷铝锶矾

菱磷铝锶矾化学式为SrAl3(PO4)(SO4)(OH)5·H2O，属三方晶系。常呈假立方状集合体、团状或不规则断续脉状分布，团状菱磷铝锶矾中混杂有鳞片状(见图2(a))，少部分呈粒状分散分布于赤铁矿中(见图2(b))。矿石中的磷主要以菱磷铝锶矾形式存在，是该赤铁矿石磷元素的主要来源，其在矿石中呈粒屑或鲕粒等集合体分布，将对铁精矿质量产生影响。

3.4 石英

石英在矿石中含量较低，常呈粒状、不均匀分散状分布，部分石英与赤铁矿嵌连，部分石英中有微小的赤铁矿包体(见图4)，个别赤铁矿鳞片间有细粒石英分布，颗粒大小不等，一般为0.005 ～0.015 mm。

图3 伊利石嵌布特征Fig.3 Illite embedded feature

图4 赤铁矿被石英包裹Fig.4 Hematite wrapped by quartz

4 赤铁矿嵌布粒度分析

矿物嵌布粒度是影响选矿工艺流程确定及选别指标的重要因素。从嵌布状态看，矿石包裹赤铁矿占8.77%，粒间赤铁矿占91.23%，其中以伊利石粒间赤铁矿为主，占47.14%，其次为菱磷铝锶矾粒间赤铁矿，占34.97%。从嵌布粒度来看，小于0.005 mm颗粒含量约占50%，对赤铁矿颗粒粒度进行统计分析，结果见表3。

表3 赤铁矿粒度统计结果Table 3 Hematite size statistics results

由表3 表明，赤铁矿嵌布粒度微细，粒径以0.037 ～0.003 mm 粒级为主，占全部赤铁矿的87.17%。

5 推荐工艺流程

矿石中赤铁矿与脉石矿物以细粒级及微细粒级嵌布为主，部分为非晶质胶结物结构，需细磨才能实现单体解离，因此磨矿能耗较高，且磨矿解离效果不理想;磨矿过程中，随着赤铁矿与脉石矿物粒度逐渐变细，目的矿物与脉石矿物的表面物理化学性质差异逐渐变小，矿浆流体性质不断恶化，这些都将对磁选、浮选等传统选矿方法带来不利影响;矿石中菱磷铝锶矾等含磷矿物含量较高，应尽量在选矿阶段降低磷含量，提高铁精矿品质。因此，推荐采用深度(直接)还原同步脱磷工艺进行选别。通过对深度(直接)还原过程中还原剂与脱磷剂种类及用量、还原时间与温度等条件控制，将微细粒弱磁性铁矿物转变为可通过弱磁选分离的磁铁矿或金属铁［5-11］，再通过磁选分离。

6 结 语

(1)河南某沉积型鲕状赤铁矿石铁品位为52.50%，矿石矿物成分比较单一，有用矿物主要为赤铁矿。脉石矿物主要为伊利石、菱磷铝锶矾等。

(2)赤铁矿常与脉石矿物混杂呈椭圆形鲕粒，鲕粒中各成分相互混杂，局部赤铁矿聚集;赤铁矿与脉石矿物在鲕粒中相间呈同心层状分布，部分鲕粒被后期赤铁矿脉所穿切，鲕粒分布很不均匀，偶见赤铁矿呈隐晶状胶结物分布于砂屑粒间。矿石中包裹赤铁矿占8.77%，粒间赤铁矿占91.23%，其中伊利石粒间赤铁矿占47.14%，菱磷铝锶矾粒间赤铁矿占34.97%。赤铁矿嵌布粒度微细，0.037 ～0.003 mm粒级占87.17%。

(3)矿石中赤铁矿嵌布粒度微细，与脉石矿物不易解离，采用传统选矿方法难以取得理想的指标。推荐采用深度(直接)还原工艺将微细粒弱磁性铁矿物转变为可通过弱磁选分离的磁铁矿或金属铁，再通过磁选分离。

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