浅谈铁矿石的物相分析

浅谈铁矿石的物相分析

摘要:铁是地壳中分布最为广泛的元素之一。但具有工业价值的铁矿石则为数不多。评价铁矿床的经济价值和矿床储量的计算不取决于铁的绝对含量,而与铁在矿石中的存在状态及其含量有关。由于各种铁矿石的化学成分和物理性质的差异,对不同矿物成分的铁矿石进行选矿和冶炼时,就要采用不同工艺流程。因此,对铁矿石进行地质评价和工业利用时,测定和查明矿石中不同铁矿物的分别含量。铁矿石的物相分析,就成为一项必不可少的工作。

关键词:硅酸铁碳酸铁铁矿石物相分析

铁是地壳中分布最为广泛的元素之一。在自然界中,已知铁矿物和含铁矿物多达170余种,但具有工业价值的铁矿石则为数不多。评价铁矿床的经济价值和矿床储量的计算不取决于铁的绝对含量,而与铁在矿石中的存在状态及其含量有关。因为铁矿石中铁,有一部分是可以被工业利用的,而另一部分铁是不能被工业所利用的。磁铁矿、赤铁矿(镜铁矿)、褐铁矿及水针矿等氧化铁矿物是主要的炼铁原料。菱铁矿作为自熔性炼铁矿物具有其独特的性质,也是一种优良的炼铁原料。硅酸铁一般不具有工业价值。少量黄铁矿存在会影响铁矿石的质量。

由于各种铁矿石的化学成分和物理性质的差异,对不同矿物成分的铁矿石进行选矿和冶炼时,就要采用不同工艺流程。因此,对铁矿石

进行地质评价和工业利用时,测定和查明矿石中不同铁矿物的分别含量,就成为一项必不可少的工作。确定各种铁化合物的存在形式及其含量,对于地质评价,综合利用及选矿,冶金都有着重要的意义。

在旧的地质规范中,规定测定“三铁”,即全铁、二价铁和可溶铁。认为以二价铁的含量判断磁铁矿的含量或矿石的可选性,并以为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿易溶于稀盐酸属于可溶铁,可溶铁的矿物易于选别还原,作为评价铁矿重量的一项主要指标和计算储量的主要数据。实践证明,在进行可溶铁分析时,某些硅酸铁矿物,特别是易溶硅盐酸铁矿物,如铁橄榄石、绿泥石等也不同程度地溶于稀盐酸,因而在可溶铁的含量中也包括了部分难以选冶利用的硅酸盐成分。如黑龙江东风山铁矿原矿石分析结果为全铁32.42%,可溶铁23.25%,据此估计硅酸铁矿物似乎只占1/3,但用浮磁选矿,铁精矿含铁54.77%,回收率仅36.41%,使矿山被迫下马。经查证,矿石中有60%的铁是含在铁闪石和铁橄榄石中,而在化学分析时,它们大量溶于盐酸,而带来了错误的结论。

由于铁矿床的成因类型比较复杂,产于不同矿床成因的同一化学组分的铁矿物在同一化学溶剂中,其溶解度却常有明显差异;另一方面,不同化学组分的铁矿石与含铁矿石之间,它们的化学性质又极为相同,由于这些原因,给铁矿石物相分析增加了一定的客观困难。

由于硅酸盐铁矿物含铁量一般较低,且含硅量高,为工业不可用铁,需要在选矿过程中将其选除。选矿过程中铁的损失量及尾矿的合理品

位,可有铁矿石中硅酸铁的含量确定,从而可评价选矿指标的好坏。

碳酸铁矿物的物理化学性质与其他铁矿物不同,而在选冶工艺方案之前,对于碳酸铁矿物含量的测定时很必要的。另一方面,在试样中测定碳酸铁的含量以便为地质找矿提供依据,以及对已找到的铁矿石进行经济评价等也都有着重要的依据。

磁黄铁矿是铁的硫化物,而它普遍存在于许多铁矿床中,因此它会给铁矿石带入有害组分硫。对于需经选矿的铁矿石,如用浮选或焙磁则可能将大部分磁黄铁矿除掉,如采用磁选和重选,则将有相当大部分磁黄铁矿进入精矿,不过在其后对精矿的球团或烧结块处理中,磁黄铁矿的大部分硫将被烧掉,因而对冶炼的影响不太大。所以一般的铁矿物相分析不要求测定硫化铁矿。

总的来说,铁矿石中硅酸铁、碳酸铁的含量是勘探选冶评价和利用铁矿资源的重要依据,因此新的地址规范中明确规定铁矿石的物相分析中要求测定磁性铁、碳酸铁、硅酸铁。

硅酸铁的测定一般均采用氢气还原法,或在铁物相分析流程的最后残渣中测定,也有全铁量减去可溶铁的差值为硅酸铁,这些方法均不能得到准确结果,氢气还原法操作麻烦,时间长,且有危险性,同时绿泥石等含铁硅酸盐矿物都有不同程度的被还原。如在铁物相分析最后残渣中测定,硅酸铁结果容易偏低,因为在浸取前几相时易溶硅酸铁(绿泥石、蛇纹石等)会有少部分溶解,使结果偏低。用全铁减可溶铁方法

得硅酸铁,结果不可靠,因为很多铁的硅酸盐易溶于盐酸中,使可溶铁含量显著偏高,导致对矿床评价的错误结论。因此选用一个准确、可靠、快速测定硅酸铁的方法是很重要的。根据选矿学和冶金学的有关资料,以及我们的实践证明在赤铁矿、褐铁矿、水针铁矿、菱铁矿等氧化矿与适宜的还原剂混合后,在一定的温度条件下焙烧,它们均可转化为磁性很强的磁性铁而硅酸铁在此条件下不被磁化。然后再焙烧后的矿样中进行磁选,非磁性部分为硅酸铁的量。

用木炭粉还原焙烧氧化铁矿物后的磁化率为99%～100%。因此,木炭粉是理想的还原剂,粒度在60目以下均可,用量1g～2g,在500℃～600℃焙烧半小时。冷却后,利用磁选机分离还原后的磁性铁,于非磁性部分测定硅酸铁。也可以测定磁性部分铁,用全铁减去磁性部分铁即得硅酸铁。

菱铁矿的测定;菱铁矿(FeCO3)为碳酸盐铁矿物,它易溶于某些稀的无机酸和有机酸中。稀盐酸,稀高氯酸及冰醋酸和过氧化氢都是浸取菱铁矿的有效溶剂。但是对于某些硅酸铁例如氯泥石,绿泥石等约溶解7%～24%,为了抑制绿泥石等酸易溶的硅酸铁矿物的溶解。我们采用了二个措施,第一,尽可能保持较低的酸度;第二,在浸取剂中加入较大量的铝盐,借同离子效应来抑制绿泥石的溶解。因为绿泥石是一种含铝硅酸盐,主要是Mg2+,Fe2+,Al3+的硅酸盐。我们也曾试验过用氯化镁和硫酸镁作为菱铁矿的浸取溶剂,但由于他们酸性较小(pH6)故浸取菱铁矿效果不佳,菱铁矿在pH3时开始溶解。而三氯化铝的酸性

为pH3,且有大量铝盐的存在能起到抑制绿泥石的溶解,因此,三氯化铝是浸取菱铁矿的有效溶剂。

选用100mL10%三氯化铝在沸水浴加热1h～1.5h,不同类型菱铁矿均能溶解。称样0.1000g于250mL三角瓶中,加100mL10%三氯化铝,0.5g碳酸氢钠,盖上瓷坩锅。在沸水浴加热1h。取出冷却,过滤。加20mL盐酸,2∶1∶7硫磷混酸10mL,二苯胺磺酸钠指示剂3滴,以0.01791mol/l重铬酸钾标准溶液滴定至兰紫色。

通过广大物相分析工作者多年的实践,认为只要我们掌握了各类方法的特点和利弊,便可以根据待测试样的具体情况,制定合适的分析方法,并获得可靠的分析结果。