吉林临江羚羊石深度还原铁项目可行性分析报告.doc

目 录I1 绪 论11.1 深度还原-高效分选工艺研究的目的和意义21.2 国内外研究现状及发展趋势31.2.1 国外相关研究现状及发展趋势41.2.2 国内相关研究现状及发展趋势42 临江羚羊铁矿石工艺矿物学研究112.1 临江羚羊铁矿石的化学组成112.2 临江羚羊铁矿石的XRD分析122.3 羚羊铁矿石矿物组成122.4 主要元素在矿石中的分布132.5 羚羊铁矿石中主要矿物的粒度分布142.6 羚羊铁矿石中主要矿物的嵌布关系152.7 羚羊铁矿石的结构构造162.8 羚羊铁矿石的产出特征172.8.1 金属矿物172.8.2 非金属矿物232.9 小结303 临江羚羊铁矿石深度还原试验研究323.1 深度还原-分选试验方法323.1.1 深度还原原料的制备323.1.2 深度还原-分选试验设备373.2 临江羚羊石深度还原单因素条件试验研究383.2.1 深度还原试验的工艺流程383.2.2 深度还原基础工艺条件的确定383.2.3 临江羚羊铁矿石深度还原试验研究413.3 临江羚羊铁矿石扩大试验研究503.3.1 临江羚羊铁矿石扩大试验工艺条件确定503.3.2 大成煤为还原剂的扩大试验研究533.3.3 大兴煤为还原剂的扩大试验研究583.3.4 铁法煤为还原剂的扩大试验研究643.3.5 以洗精煤为还原剂的扩大试验研究683.4 小 结734 深度还原过程分析754.1 煤还原氧化铁的原理754.2 还原温度对深度还原过程的影响774.3 深度还原中金属铁的聚集长大过程794.4 小结825 半工业试验方案835.1 半工业试验规模835.2 半工业试验基本工艺条件835.3 半工业试验工艺流程835.4 半工业试验设备856 结 论86附表1 临江羚羊铁矿石工艺矿物学分析数据89附表2 深度还原-高效分选试验结果1161 绪 论我国铁矿资源储量虽然丰富，但铁矿石自然类型复杂，尤其是富矿少，复杂难选矿多，其主要特点是“贫”、“细”、“杂”。据相关资料介绍，我国拥有607亿吨的铁矿石资源量，但我国铁矿石平均铁品位32%，比世界铁矿石平均品位低11个百分点，且97.5%属贫铁矿石，需要选矿处理。据已有的资料介绍，我国除可利用铁矿资源外，还有大量难选、不可选的铁矿资源，如吉林省临江市的羚羊铁矿石，辽宁凌源的菱铁矿，湖南、湖北及河北省的鲕状赤铁矿，内蒙的超细晶粒的赤铁矿等。这些铁矿资源采用目前常规的选矿方法无法经济、合理地获得炼铁生产能够接受的TFe65%的铁精矿或其他可直接用于炼铁或炼钢生产的含铁原料。如能采用一定的工艺将上述难选、不可选铁矿石加以利用，对我国矿业、钢铁工业的发展将具有重要的战略意义。为此，东北大学经多年的探索与实践，通过选、冶联合，提出了复杂难选铁矿石的深度还原-高效分选工艺，为复杂难选铁矿石的高效开发与利用开辟了新的途径。2008年12月，沈阳东北大学冶金技术研究所有限公司与东北大学签订了“羚羊铁矿石深度还原-磁选工艺开发”项目合同。针对合同的具体内容，双方组成了联合攻关组，经过为时6个月的努力，项目组完成了合同中要求的全部研究内容。针对吉林临江羚羊铁矿石的深度还原-磁选工艺的开发，通过试验确定了适宜的还原温度、还原时间、还原剂种类、还原剂用量及磁选分离的相关工艺参数。在原矿品位为35.08%的条件下，通过深度还原-分选获得了全铁品位为88.09%、铁回收率为88.32%的优异指标。本项目的研究成果为吉林临江羚羊铁矿石深度还原-分选工艺的半工业试验奠定了坚实的基础。1.1 深度还原-高效分选工艺研究的目的和意义我国钢铁工业的可持续发展遭遇铁矿、焦煤、废钢资源短缺的制约。虽然我国是世界最大的产煤国和煤炭出口国，但我国焦煤资源短缺，不得不进口主焦煤。我国是一个发展中的大国，社会钢铁积存量尚未达到平衡，废钢回收量远不能满足钢铁生产的需要，每年短缺废钢量高达2000万吨，严重制约了我国电炉炼钢生产的发展。随着我国钢铁工业的快速发展，我国冶金矿山也得到了长足的进步，2007年，我国铁矿石产量7.07亿吨，2008年我国铁矿石产量达到8.24亿吨。但是，我国正处在一个经济蓬勃快速发展时期，基础建设及城乡建设对钢材的需求量巨大，钢铁工业的飞速发展，导致铁矿石需求量迅猛增长，铁矿石生产呈现严重供不应求的局面。2007年进口铁矿石3.83亿吨，2008年进口铁矿石4.4亿吨，均超过我国铁矿石消耗总量的50%。世界铁矿供应商不断提高铁矿石价格，使钢铁生产的利润空间不断缩小，严重威胁我国钢铁工业可持续发展的安全。采用深度还原-分选工艺对复杂难选铁矿石实施开发利用的重要意义体现在下述四个方面：（1）增加我国可利用铁矿资源的储量100亿吨以上，可改善和缓解我国铁矿资源的短缺现状。（2）复杂难选铁矿石深度还原-分选过程的还原剂为非焦煤，可缓解我国焦炭供应的紧张局面。（3）所得产品为含铁85%以上的铁粉，适当处理后可代替废钢直接用于炼钢，可缓解我国钢铁工业废钢供应不足的问题。（4）复杂难选铁矿石深度还原-高效分选工艺的工业化实施，有利于提高我国在铁矿石贸易谈判中的主动权。吉林临江的羚羊铁矿石储量约10亿吨，含铁品位30%35%甚至更高，因无法实现选矿分离而成为“呆矿”，至今没有得到开发利用。采用深度还原-分选工艺处理吉林临江羚羊铁矿石，对当地的经济、社会发展具有重要意义。（1）、将临江市丰富的、但采用常规选冶工艺不能利用的羚羊铁矿石转化为可利用铁矿资源，增加地区可利用资源量，扩大临江市发展的资源优势。（2）、羚羊铁矿石开发利用项目的实施将有力地推动和促进临江市的采矿业和新型冶金业的发展。羚羊铁矿石开发利用项目的产品是邻近的通化钢铁公司所短缺、急需的废钢的代用品。临江市原有铁矿山均受到资源的限制，难以扩大生产。临江羚羊铁矿石开发利用项目的实施将为原有铁矿山扩大生产和延长矿山生产服务年限创造条件。（3）、羚羊铁矿石开发利用项目的实施将有力地推动和促进临江市的经济开发计划的实施。原临江市的经济开发区有建设铸造园区的项目，原计划铸造项目已建设的小高炉以高炉生铁为原料，但小高炉的建设受国家禁止新建1000m3以下高炉政策的限制。本项目的产品可以作为铸造电炉或化铁炉的原料，有利于解决原建设铸造园区项目的实施。1.2 国内外研究现状及发展趋势国内外专利查新结果表明，关于羚羊石及其它复杂难选铁矿石的利用方法，仅限于应用常规物理选矿方法选别获得合格精矿，进而用于冶金工业，但未见国内外复杂难选铁矿石深度还原-高效分选工艺的发明专利申请。尽管国内外对复杂难选铁矿石进行了很多的研究，并取得了一定研究成果，但至今对这些难选铁矿石的分选还没有找到适宜于工业化的成型技术，由于技术、经济等方面的各种原因，很多复杂难选铁矿石，如宁乡式铁矿石、吉林临江羚羊铁矿石、辽宁凌源菱铁矿、河北宣化鲕状赤铁矿等都还没有得到充分的开发与利用。1.2.1 国外相关研究现状及发展趋势国外铁矿资源丰富、矿石品质好，对于复杂难选铁矿石基本不予利用，因而针对复杂难选铁矿石的选矿工艺问题很少开展相关研究工作。在复杂难选铁矿的选矿工艺研究方面，我国一直处于国际领先水平，而国外在选矿厂装备的大型化、自动化程度方面具有较为明显的优势，可借鉴性强。国外目前已知的只有美国蒂尔登（Dilden）选矿厂在微细粒难选铁矿石的处理方面取得了较好的结果。蒂尔登选矿厂位于美国Michigan州Marquette区，整个矿床储量为11亿吨，是一特大铁矿床。但由于矿石中铁矿物的结晶粒度细、含磷高，选矿效果不佳。该矿石的选矿试验研究开始于1949年，早期进行焙烧磁选研究，后来因成本以及环境等原因，研究重点转移到浮选上。但直到20世纪60年代Frommer等人发明了选择性脱泥反浮选工艺流程，才使得该矿石得以大规模的应用。蒂尔登选矿厂的主要技术指标：原矿品位为34.1，精矿品位为65.16，金属回收率为81.88。但美国蒂尔登选矿厂后来因生产指标波动及选矿成本过高而停产，至今没有准备恢复生产的迹象。1.2.2 国内相关研究现状及发展趋势近年来，国内针对复杂难选铁矿石选矿技术研究开展了大量的研究工作。由于复杂难选铁矿石的共同特点是矿物嵌布粒度较细、共生关系非常复杂，采用常规的选矿方法很难有所突破，即使个别选矿指标达到要求，综合考虑能耗、成本，特别是考虑到资源的利用效率，传统选矿工艺很难得到应用。1.2.2.1 国内关于羚羊石的现有研究情况吉林临江羚羊石是含铁、锰及微量稀土金属的多金属矿，矿石中含铁一般在30%以上，锰含量约6%8%，稀土含量约0.2%0.3%。矿石的特点是含铁量低，在冶炼过程中出渣多、出铁少、焦炭消耗多；生铁含锰量高，超出铸造生铁和炼钢生铁的国家标准；含S、P高；化学成分波动较大。东北大学矿物工程研究所针对吉林临江羚羊石采用浮选和焙烧磁选的方法进行研究，试验表明：采用浮选方法，无论是正浮选和反浮选效果均不佳，精矿品位不超过40%；而采用磁化焙烧磁选的方法可获得精矿品位为58.18%的指标，但铁的回收率较低，而且分选指标不稳定。1.2.2.2 国内关于菱铁矿的现有研究情况由于菱铁矿的理论铁品位较低，且经常与钙、镁、锰呈类质同象共生，因此采用物理选矿方法铁精矿品位很难达到45%以上，但焙烧后因烧损较大而可大幅度提高铁精矿品位。菱铁矿比较经济的选矿方法是重选、强磁选，但难以有效地降低铁精矿中的杂质含量。采用强磁选-浮选联合工艺能有效地降低铁精矿中的杂质含量，菱铁矿精矿焙烧后可作为炼铁原料使用。文光远等人在实验室对威远菱铁矿进行了焙烧、选矿、烧结和冶金性能的试验研究，提出了威远菱铁矿各种可供选择的利用流程与方法。威远菱铁矿铁含量高，S、P含量较低，实际上是赤铁矿和菱铁矿的复合矿，而不是单一的菱铁矿。威远菱铁矿SiO2含量高达26%，是该种矿石的最大缺陷。研究表明，该矿氧化焙烧后，用水洗选矿法可以获得铁含量高而SiO2含量低的精矿；若全部破碎到-6mm，经过水洗、干燥、筛去小于0.8mm部分，可获得铁含量50%左右、SiO2含量小于20%的精矿，回收率可达70%；焙烧-磁选可获得铁含量为58%左右、SiO2含量约10%的精矿，回收率可达35%40%；630mm氧化焙烧矿的还原性特别好，氧化度可达100%；威远菱铁矿的氧化焙烧矿的烧结性能好，在8%燃料配比条件下，烧结矿的成品率高，机械强度高，冶金性能好。罗立群等人对陕西大西沟菱铁矿矿石进行了焙烧-磁选试验研究。试验结果表明，应用中性磁化焙烧-干式自然冷却-异地磁选技术，将在700下焙烧70min的焙烧矿先封闭冷却至300400，再排入空气中冷却至室温，可形成强磁性的磁铁矿和-Fe2O3；焙烧矿的磁选流程试验获得了铁精矿品位59.56%59.37%、铁回收率达72.03%73.72%的良好指标，为菱铁矿资源的开发利用开辟了新的途径。近年来，余永富院士负责研究开发的闪速磁化焙烧技术与装备取得进展，对菱铁矿、褐铁矿的焙烧效果尤为显著，获得了60%左右的铁精矿，为贫杂难选、复合铁矿资源的开发利用开辟了一条变革性的技术路线。如对含铁36%的褐铁矿样，采用SLON立环脉动高梯度强磁选机进行分选，只能获得品位52%、铁回收率小于40%的铁粗精矿；而采用闪速焙烧设备半工业试验，可得到品位60%以上，回收率94%的铁精矿。郭元杰和乔爱英发明的“一种褐铁矿和菱铁矿生产铁精粉的方法及还原焙烧炉”。该发明公开了一种褐铁矿和菱铁矿生产铁精粉的方法及还原焙烧炉，采用褐铁矿和菱铁矿或镜铁矿、赤铁矿、硫酸渣为原料，使用倾斜旋转式还原焙烧炉，炉腔压力为250350Pa，在还原气氛条件下，矿料由低温旋转移动到650900，并冷却磁化，最后经磁选成为铁精粉。陈晓鸣、肖军辉、张昱等发明的“一种菱铁矿浮选捕收剂及其制备方法”。该发明涉及一种菱铁矿浮选捕收剂及其制备方法，以十二胺、混合胺、醚胺、环烷酸、硫酸、盐酸和苛性钠为原料，经配料及制备后得到一种复合捕收剂。陈雯等发明了“一种菱铁矿、褐铁矿及菱褐铁矿共生矿等弱磁性铁矿的选矿方法”。该发明涉及一种菱铁矿、褐铁矿及菱褐铁矿共生矿等低品位弱磁性铁矿的选矿方法。即单一菱铁矿、褐铁矿、菱褐共生矿等弱磁性铁矿通过回转窑磁化焙烧磁选反浮选流程，获得精矿铁品位62%69，回收率78%88的铁精矿。周云富发明了“利用低品位菱铁矿生产铁精矿粉的工艺”。该发明公开了利用低品位菱铁矿生产铁精矿粉的工艺，原料经过破碎-筛分、回转窑焙烧、冷却、球磨-筛分、磁选-脱磁-磁选，得铁精矿粉。该发明具有以下优点：完全利用菱铁矿进行工业生产，提高了磁化焙烧产物品位和焙烧产物的选矿质量，降低了生产成本，达到工业上的规模开发生产，可得到品位55.18的铁精矿，金属回收率达到74.6。1.2.2.3 国内针对复杂难选铁矿深度还原-高效分选方面的研究基础（1）吉林羚羊铁矿石吉林临江的羚羊铁矿石由于铁矿物组成和矿石构造十分复杂，浸染粒度细，铁矿物的分布非常均匀，脉石矿物易泥化，且脉石矿物与铁矿物之间的可浮性十分接近，因而采用浮选工艺无法实现分离，浮选后精矿品位不超过40%。采用焙烧磁选，可以获得精矿品位为50%以上的铁精矿但回收率不到60%，且指标很不稳定。针对吉林羚羊铁矿石进行了系统的实验室实验研究工作，在原矿品位为34.79%的条件下，获得了最终产品含铁93%上，回收率85%以上的良好指标。最终产品的化学分析结果表明，该产品铁含量93.05%，产品金属化率91.29%，达到我国炼钢用直接还原铁H92产品标准要求。产品中的Al2O3、SiO的含量之和为2.692%，远低于炼钢用直接还原铁H92产品标准（YB/T-1975-2008）的要求。（2）宁乡式铁矿石东北大学针对湖南某宁乡式铁矿的深度还原-高效分选进行了系统的研究工作。试验过程中系统研究了还原温度、还原时间、还原剂用量等对还原产品金属化率以及磁选产品的品位以及回收率的影响。在适宜条件下，获得了金属化率97%左右的还原物料，磁选后精矿铁品位达85%以上，金属化率97%以上，金属铁的回收率达92%以上的指标。研究过程中通过不同还原时间条件下产品的XRD分析，确定了还原过程中以Fe2O3Fe3O4FeOFe反应链为主，同时伴有副反应的发生，生成Al、Fe、Si的复合物。研究过程发现，氧化铁矿物还原反应速度很快，短时间内就有金属铁生成。（3）包钢难选氧化矿白云鄂博矿是世界上罕见的铁、稀土、铌、钍等大型多金属共生矿床。矿区内现已探明铁矿石资源储量为14.6亿吨；稀土资源储量居世界第一位；铌资源(Nb2O5)和钍资源(ThO2)储量分别居世界第二位。其中白云鄂博氧化矿约占整个矿床储量的50%，由于该部分矿石品位低、矿物成分复杂、共生关系密切、嵌布粒度细而不均等原因，该矿的选矿问题一直是个世界级的难题。自1990年以来，包钢选矿厂采用弱磁-强磁-反浮选工艺流程处理白云鄂博氧化矿石。当磨矿细度-200目95.5%时，能获得铁精矿品位62.5%、回收率71.27%；稀土精矿品位65%、回收率19.65%的选别指标。近几年，包钢选矿厂又提出了弱磁-强磁-反-正浮选新工艺，新工艺小型试验结果为铁精矿品位66.0%，回收率68.78%。然而这种以铁为主、兼选稀土矿物的原则，除铁的回收率较高，稀土的回收率接近20%以外，其他的铌、钍、萤石、重晶石等资源基本上白白流入尾矿库和高炉渣中。东北大学采用深度还原-分选方法处理白云鄂博氧化矿，即先将原矿通过煤基直接还原工艺转化为高金属化率的还原矿，然后再经磨矿磁选实现了铁的有效富集；稀土、钍不能被还原，全部进入尾矿，锰、铌等元素根据还原条件，不同程度地在铁粉和尾矿间分配，从而实现铁、稀土、铌等元素的有效分离。通过对还原温度、还原时间及配碳比等条件的优化，得到了金属化率91.73%的还原矿，当磨矿细度-200目70.4%时，经过一段磁选，得到了全铁品位93.33%、金属化率94.18%、铁回收率88.96%的精选铁粉。通过该工艺得到的高金属化率的铁粉可直接作为转炉炼钢的原料，同时尾渣可经进一步选别得到稀土、钍精矿。（4）国外某复杂难选铁矿石针对国外某复杂难选铁矿石，采用浮选法处理，在磨矿细度-320目98%的条件下，经过一次粗选、二次精选，精矿中Fe的品位仅达58.13%，精矿中含磷0.75%，精矿中铁回收率不到70；采用絮凝脱杂方法处理该矿石，经过多次絮凝脱杂，精矿中Fe的品位可以达到58.15%，精矿中含磷为 0.69%，回收率86，仍不能获得合格铁精矿。采用复杂难选铁矿石深度还原-高效分选技术处理该种铁矿石，选矿所得产品含铁90以上，回收率达到90甚至更高。国内开展复杂难选铁矿石深度还原-分选的单位有东北大学、北京科技大学、中南大学等多家大专院校及科研院所。针对各种复杂难选铁矿石深度还原实验室试验的研究结果，为进一步开展复杂难选铁矿石深度还原-高效分选工艺的扩大试验研究奠定了坚实的基础。2 临江羚羊铁矿石工艺矿物学研究本次试验所用矿样由沈阳东北大学冶金技术研究所有限公司与东北大学联合采取，共采取矿样2吨，矿样的最大粒度约150mm。为了深入系统的了解临江羚羊铁矿石的特性，进而为深度还原-高效分选工艺提供依据，利用澳大利亚的MLA系统，开展了详细的工艺矿物学研究工作。工艺矿物学研究的主要内容为：矿样的化学组成分析；有用矿物、脉石矿物的种类及相对含量；矿石中主要元素的赋存状态；矿石中主要矿物的结晶粒度特性；矿石的构造以及矿石中有用矿物、脉石矿物的结构特征；有用矿物和脉石矿物的嵌布特性和共生关系等。2.1 临江羚羊铁矿石的化学组成为了考查临江羚羊铁矿石中的元素组成，对该铁矿石进行了主要元素的化学分析，分析结果如表2.1所示。表2.1 羚羊铁矿石的多元素分析结果组分TFeFeOCaOMgOMnCO2含量/%35.0832.002.301.556.3521.74组分Al2O3SiO2SPLaCe含量/%5.6210.710.060.100.060.09分析结果表明：矿石中全铁品位为35.08%，铁矿石中的铁主要以Fe2+的形式存在于含铁矿物中，Fe2+含量为24.89%，Fe3+含量为10.19%；矿石中锰的含量较高；铁矿石中铝、硅的含量较高，说明矿石中含有一定量的铝硅酸盐脉石矿物。2.2 临江羚羊铁矿石的XRD分析临江羚羊铁矿石的XRD分析如图2.1所示。图2.1 羚羊铁矿石的XRD分析图谱XRD分析结果表明此种羚羊铁矿石中的主要含铁矿物为菱铁矿和磁铁矿；锰以菱锰矿的形式存在；主要的脉石矿物为石英、磁绿泥石和鲕绿泥石。其中，磁绿泥石和鲕绿泥石中也含有一定量的铁。2.3 羚羊铁矿石矿物组成临江羚羊铁矿石中主要矿物组成如表2.2和附表1所示。由表2.2可知，临江羚羊铁矿石中主要金属矿物为磁铁矿和菱铁矿，其次为黄铁矿、黄铜矿和钛铁矿；非金属矿物主要为石英、鲕绿泥石和磁绿泥石，其次为伊利石、高岭石和磷灰石等；此外，还含有少量的稀土元素矿物独居石。矿石中菱铁矿含量较大，由于菱铁矿的理论铁品位低，且其密度与硅酸盐类脉石矿物接近，采用普通的选矿方法铁精矿品位很难达到45%以上。表2.2 羚羊铁矿石中的矿物组成及含量金属矿物非金属矿物矿物名化学式含量/%矿物名化学式含量/%磁铁矿Fe3O426.69鲕绿泥石(Fe,Mg)5Al2Si3O10(OH,O)810.48菱铁矿FeCO335.32磁绿泥石Fe2(Si,Al)2O5(OH)49.18黄铁矿FeS20.39伊利石(K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10(OH)2(H2O)2.46黄铜矿CuFeS20.02石英SiO23.8钛铁矿FeTiO30.22高岭石Al2Si2O5(OH)43.68菱锰矿MnCO37.2磷灰石Ca5(PO4)3F0.35独居石(La,Ce)PO40.17方解石CaCO30.02锆石ZrSiO40.022.4 主要元素在矿石中的分布羚羊铁矿石中主要元素在矿石中的分布情况如表2.3和附表1所示。分析结果表明此种铁矿石中的铁主要赋存于磁铁矿和菱铁矿之中，铁元素在此两种矿物中的含量约占矿石中全铁含量的85.7%，其中磁铁矿中含有全铁的45.56%而菱铁矿中约含有全铁的40.14%，由于菱铁矿的自身性质，采用传统选矿方法很难回收菱铁矿中所赋存的铁。同时，少量的铁存在于鲕绿泥石和磁绿泥石等铝硅酸盐矿物之中，采用传统的选矿方法不能富集和回收这部分铁。极少量的铁以黄铁矿、黄铜矿和钛铁矿的形式存在于羚羊铁矿石中，此部分的铁仅占全铁含量的0.53%。对铁元素在矿石中分布分析的结果表明，在此种矿石中仅有赋存于磁铁矿中约46%的铁，理论上可以采用传统的重、磁、浮选方法进行富集回收。绝大部分的铁很难用以上方法进行回收利用。表2.3 主要元素在矿石中的分布表矿物名矿物含量/%元素分布/%Fe SiAlCMgMnCaPS磁铁矿26.69 45.56 菱铁矿35.32 40.14 82.91 黄铁矿0.39 0.43 96.76 黄铜矿0.02 0.01 3.24 钛铁矿0.22 0.19 鲕绿泥石14.88 5.47 27.32 31.24 91.45 磁绿泥石10.07 7.68 15.98 27.40 伊利石0.46 0.51 6.38 14.58 8.55 石英3.50 34.63 菱锰矿7.20 15.63 26.78 100.00 高岭石0.68 17.03 磷灰石0.35 94.55 74.17 独居石0.17 25.83 方解石0.02 0.05 5.45 锆石0.02 0.06 合计100 100 100 100 100 100 100 100 100 2.5 羚羊铁矿石中主要矿物的粒度分布羚羊铁矿石中主要矿物的粒度分布如表2.4和附表1所示。其中矿石中菱铁矿和磁铁矿的粒度均以粗粒为主，其它粒级分布率比较均匀。临江羚羊铁矿石中主要矿物的粒度统计结果表明菱铁矿P50为102.06mm，P80为158.13mm；磁铁矿P50为95.97mm，P80为158.30mm。由此可知，菱铁矿和磁铁矿的粒度相对较粗。而主要脉石矿物石英的粒度也相对较粗，P50为138.70mm，P80为192.62mm。经粒度分析可知羚羊矿石中主要矿物的浸染粒度相对较粗，有利于菱铁矿和磁铁矿的单体解离。表2.4 羚羊铁矿石中主要矿物的粒度统计结果粒度菱铁矿/mm磁铁矿/mm黄铁矿/mm黄铜矿/mm钛铁矿/mm菱锰矿/mm鲕绿泥石/mm磁绿泥石/mmP1022.7820.1725.929.0612.8119.9136.0412.10P2039.9136.4142.0012.5516.9033.1462.1613.69P50102.0695.97110.0025.0142.5089.47138.7037.88P80158.13158.30190.6863.27138.29158.05192.62136.99P90185.58188.45206.7777.54163.15188.25223.20177.60粒度伊利石/mm石英/mm高岭石/mm磷灰石/mm独居石/mm方解石/mm锆石/mmP1019.5636.0413.6214.318.3465.8613.44P2037.1162.1621.1625.369.1674.6819.42P50115.44138.7053.50111.7612.84221.5934.35P80179.16192.62122.88194.8529.47238.6351.91P90207.17223.20189.59265.6949.62244.3256.962.6 羚羊铁矿石中主要矿物的嵌布关系羚羊铁矿石中主要矿物的嵌布关系如表2.5和附表1所示。分析结果表明主要含铁矿物磁铁矿主要与菱铁矿平行和包裹共生，磁铁矿的自由表面约占其矿物颗粒总面积的22%；而菱铁矿与磁铁矿平行共生，与磁铁矿和鲕绿泥石包裹共生，菱铁矿的自由表面约占矿物颗粒总表面积的21%。而菱锰矿、鲕绿泥石、磁绿泥石、石英和高岭石等矿物与菱铁矿嵌布关系密切，且多与菱铁矿包裹共生。表2.5 羚羊铁矿石中主要矿物矿物嵌布关系（接触表面/%）矿物名磁铁矿菱铁矿黄铁矿钛铁矿鲕绿泥石磁绿泥石伊利石石英菱锰矿高岭石其它自由表面磁铁矿48.240.040.1813.033.660.218.71.960.830.6922.35菱铁矿26.650.220.216.564.70.4115.5912.91.220.7820.73黄铁矿3.0533.110.199.383.321.2517.573.250.840.5127.53钛铁矿14.327.830.1917.8610.320.475.783.062.410.8516.68鲕绿泥石16.5338.030.150.2911.410.4110.373.281.090.5117.9磁绿泥石11.0425.650.120.427.120.819.421.793.090.8319.65伊利石7.3425.730.530.210.999.2511.322.691.720.2429.58石英11.3536.790.280.110.664.070.431.420.350.334.22菱锰矿5.1761.550.110.16.811.560.212.860.481.2919.82高岭石11.8731.420.150.4412.1814.550.713.832.60.3621.85其它8.7437.881.230.429.007.000.517.848.330.4618.602.7 羚羊铁矿石的结构构造吉林临江羚羊铁矿石的主要结构特点如图2.2和图2.3所示。此种羚羊铁矿石的主要的结晶氧化铁矿物为磁铁矿和菱铁矿。磁铁矿为它形和半自形结晶颗粒，少量则为交代呈交代残余结构，部分为针状体集群分布于粘土质矿物中，菱铁矿为它形粒状，常交织分布形成不规则的团块状；隐晶质或粉末状铁氧化物为菱铁矿，隐晶质菱铁矿。金属硫化物主要为黄铁矿和黄铜矿，均为它形晶粒结构，包含结构和共生边结构。脉石矿物主要为粘土矿物和石英，粘土矿物为粉末状与粉末状磁铁矿胶结形成胶结结构，石英为细小的砂砾和角砾状，夹杂分布于鲕粒中心或胶质体中。矿石主要构造有层状构造和鲕状构造。层状构造由菱铁矿层和磁铁矿层构成。 图2.2 沉积构造的菱铁矿沉积层图2.3 沉积构造的磁铁矿沉积层2.8 羚羊铁矿石的产出特征2.8.1 金属矿物2.8.1.1 菱铁矿菱铁矿是富铁碳酸盐矿物，其化学式为FeCO3，矿物理论含铁48.2%，常有类质同象杂质Mn、Mg，有时有Ca，透明至半透明。矿石中菱铁矿主要有两种存在状态：一种为显晶质，不规则粒状，交织分布于鲕粒周围或充填胶结矿石的裂隙存在；一种为隐晶质集合体包裹金属硫化物或菱锰矿。菱铁矿与其它矿物嵌布关系如表2.6和图2.4所示，其详细分析结果见附表1。表2.6 菱铁矿与其它矿物之间共生关系（质量/g）与菱铁矿石英磁铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石平行共生5.5214.046.241.570.17包裹共生13.7526.8610.8612.772.80.18与菱铁矿伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石平行共生0.170.120.110.020.060.01包裹共生0.270.990.360.020.130.010.17200mm 石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石图2.4菱铁矿与其它矿物的嵌布关系图2.8.1.2 磁铁矿磁铁矿是主要的铁氧化物之一，化学成分为Fe3O4，矿物理论成分含铁72.14%，磁铁矿常含 Ti、Cr、V、Mn等元素，具强磁性；磁铁矿与其它矿物嵌布关系如表2.7和图2.5所示，其详细分析结果见附表1。矿石中磁铁矿主要为显晶质结晶体，呈它形粒状或形成圆粒状集合体，部分则呈自形-半自形四方板状，单矿物颗粒粒度在1080mm，集合体粒度在30120mm，部分聚集为不规则的集合体，夹杂脉石形成结核分布（见图2.5），磁铁矿颗粒内部孔洞和裂隙较发育。表2.7 磁铁矿与其它矿物之间共生关系（质量/g）磁铁矿石英菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石平行共生1.5534.80.160.730.380.06包裹共生8.0134.583.459.011.930.23磁铁矿伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石平行共生0.010.060.030.040.03包裹共生0.090.550.040.080.02200mm 石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石图2.5磁铁矿与其它矿物的嵌布关系图2.8.1.3 金属硫化物矿石中分布有少量黄铜矿和黄铁矿，这些硫化物多分布于椭球形鲕粒的中间核部分，或分布于赤铁矿层理间。其中，黄铁矿与其它矿物嵌布关系如表2.8和图2.6所示，其详细分析结果见附表1。分析结果表明黄铁矿多为单矿物分布，少量包裹于铜硫化物集合体间，部分的黄铁矿与菱铁矿包裹共生。 200mm 石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石图2.6 黄铁矿与其它矿物之间共生关系图表2.8 黄铁矿与其它矿物之间共生关系表（质量/g）黄铁矿石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石平行共生12.354.596.06包裹共生10.562.9926.421.948.80.77黄铁矿磷灰石伊利石高岭石黄铜矿钛铁矿锆石独居石平行共生0.060.14包裹共生0.340.160.02黄铜矿与其它矿物嵌布关系如表2.9和图2.7所示，其详细分析结果见附表1。黄铜矿则多形成硫化物集合体分布，主要与菱铁矿、石英、磁铁矿和鲕绿泥石包裹共生。 表2.9 黄铜矿与其它矿物之间共生关系（质量/g）黄铜矿石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石平行共生0.250.293.482.16包裹共生15.218.9441.369.7814.931.12黄铜矿磷灰石伊利石高岭石黄铁矿钛铁矿锆石独居石平行共生包裹共生0.040.061.390.98200mm 石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石图2.7 黄铜矿与其它矿物之间共生关系图2.8.1.4 钛铁矿钛铁矿，分子式为FeTiO3。理论组成：FeO 47.36%，TiO2 52.64%。Fe2+与Mg2+、Mn2+间可完全类质同象代替，其中，在碱性岩中的钛铁矿，MnO含量较高，其具有弱磁性。钛铁矿属三方晶系，为刚玉的衍生结构。在吉林羚羊铁矿石中钛铁矿含量相对较少，其与其它矿物嵌布关系如表2.10和图2.8所示，其详细分析结果见附表1。 试验结果表明钛铁矿呈不规则粒状、鳞片状或厚板状。多呈它型晶粒散布于其他矿物颗粒间。在该矿石中，钛铁矿与磁铁矿、菱铁矿、石英、鲕绿泥石和磁绿泥石等包裹共生。表2.10 钛铁矿与其它矿物之间共生关系（质量/g）钛铁矿石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石平行共生0.284.860.463.04包裹共生6.9214.6829.133.5712.347.64钛铁矿磷灰石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿锆石独居石平行共生5.8包裹共生0.020.20.680.060.070.06200mm 石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石图2.8 钛铁矿与其它矿物之间共生关系图2.8.1.5 菱锰矿锰氧化物中锰元素相对含量变化较大，隐晶质，常含有机械混入物Al、Si、Ca等。矿石中锰铁矿与其它矿物嵌布关系如表2.11和图2.9所示，其详细分析结果见附表1。表2.11 菱锰矿与其它矿物之间共生关系（质量/g）菱锰矿石英磁铁矿菱铁矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石平行共生0.552.0429.860.330.050.07包裹共生2.431137.189.260.930.59菱锰矿伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石平行共生0.03包裹共生0.070.440.090.020.090.22其常形成粒度在10mm左右的圆粒集合体分布于铁氧化物颗粒中心或直接形成豆状结合体。菱锰矿常与石英、磁铁矿、菱铁矿和鲕绿泥石包裹共生。菱锰矿与菱铁矿嵌布关系紧密，除与菱铁矿包裹共生外，还有部分的菱锰矿与菱铁矿平行共生。200mm 石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石图2.9 菱锰矿与其它矿物之间共生关系图2.8.2 非金属矿物2.8.2.1 鲕绿泥石鲕绿泥石的分子式为(Fe,Mg)5Al2Si3O10(OH,O)8,其为层状结构硅酸盐矿物，其中FeO含量在34.342.3%，Fe2O3含量在06%，其鲕绿泥石属单斜晶系。表2.12 鲕绿泥石与其它矿物之间共生关系鲕绿泥石石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石磁绿泥石磷灰石平行共生1.261.193.760.222.280.18包裹共生9.621.0941.026.98.620.1鲕绿泥石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石平行共生0.080.050.38包裹共生0.180.410.260.060.290.040.11矿石中鲕绿泥石与其它矿物嵌布关系如表2.12和图2.10所示，其详细分析结果见附表1。通常为鲕状集合体，具同心带结构，多呈鳞片状，常以致密隐晶质形式存在于矿石中。鲕绿泥石主要与菱铁矿、磁铁矿、石英和磁绿泥石包裹共生。200mm 石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石图2.10 鲕绿泥石与其它矿物之间共生关系图2.8.2.2 磁绿泥石磁绿泥石分子式为Fe2(Si,Al)2O5(OH)4，为层状结构的硅酸盐矿物，其结构与蛇纹石相似，属蛇纹石族。磁绿泥石晶体呈假六方片状或板状，薄片具挠性。表2.13 磁绿泥石与其它矿物之间共生关系磁绿泥石石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磷灰石平行共生4.713.511.230.061.39包裹共生7.8815.4529.393.090.0117.520.1磁绿泥石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石平行共生0.041.230.280.010.11包裹共生0.4710.180.010.520.130.08矿石中磁绿泥石与其它矿物嵌布关系如表2.13和图2.11所示，其详细分析结果见附表1。在该矿石中，磁绿泥石多呈集合体呈鳞片状、土状，并与菱铁矿、磁铁矿、菱锰矿、石英和鲕绿泥石包裹共生。200mm 石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石图2.11 磁绿泥石与其它矿物之间共生关系图2.8.2.3 石英石英是铁矿石中一种常见的脉石矿物，晶体属三方晶系的氧化物矿物。表2.14 石英与其它矿物之间共生关系表石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石平行共生5.0613.460.120.030.611.210.04包裹共生12.5823.11.150.025.581.290.03石英伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石平行共生0.60.270.2600包裹共生0.270.20.210.030.0600.01矿石中石英与其它矿物嵌布关系如表2.14和图2.12所示，其详细分析结果见附表1。在该矿石中石英的粒度相对较粗，部分大颗粒石英以单体矿物分布。在此矿石中主要与菱铁矿和磁铁矿平行和包裹共生，部分石英与鲕绿泥石包裹共生。200mm 石英磁铁矿菱铁矿菱锰矿方解石鲕绿泥石磁绿泥石磷灰石伊利石高岭石黄铁矿黄铜矿钛铁矿锆石独居石图2.12石英与其它矿物之间共生关系图2.8.2.4 伊利石伊