徐 鶯 余旭輝

（1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川成都610041；2.國(guó)土資源部釩鈦磁鐵礦綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610041；3.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都610059；4.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，四川成都610213）

世界鉻鐵礦資源總量超過(guò)120億t［1］，我國(guó)鉻鐵礦資源匱乏，而且礦石質(zhì)量差，目前我國(guó)探明的鉻鐵礦儲(chǔ)量?jī)H占世界總儲(chǔ)量的0.825%［1］。國(guó)內(nèi)鉻鐵礦主要集中分布在西藏、新疆、甘肅、內(nèi)蒙古4個(gè)?。▍^(qū)）內(nèi)，這4個(gè)?。▍^(qū)）的保有儲(chǔ)量占到了全國(guó)總保有儲(chǔ)量的80%以上［2］。西藏羅布莎鉻鐵礦為具有工業(yè)價(jià)值的大型鉻鐵礦床，有2種礦床類(lèi)型，浸染狀礦石組成的堆晶礦床和致密塊狀礦石及豆?fàn)畹V石組成的豆莢狀礦床［3］。為查清該鉻鐵礦礦石性質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究，分析了影響選礦工藝的礦物學(xué)因素，為選礦新技術(shù)、新工藝的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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1 礦石物質(zhì)組成

1.1 礦石化學(xué)組成

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知：礦石化學(xué)成分以Cr2O3、MgO、Fe2O3為主，其次為 SiO2、Al2O3；Cr2O3為礦石的可利用有價(jià)組分，Co、Ni、Mo等元素含量未達(dá)到綜合利用最低品位。

1.2 礦石礦物組成

礦石礦物含量測(cè)定采用MLA礦物自動(dòng)分析儀測(cè)量，結(jié)果見(jiàn)表2。

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由表2可知：礦石中鉻金屬礦物主要為鉻尖晶石類(lèi)的鋁-鐵鎂鉻鐵礦（（Mg，F(xiàn)e）（Cr，Al）2O4），含量為78.17%，含微量的鉻鐵礦（FeCr2O4）、鈣鉻榴石；另含有極微量的菱鐵礦、鈣鈦礦、鈮鉭鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦、鈦鐵礦等；脈石礦物以鎂橄欖石為主（10.95%），次為蛇紋石，少量的含鉻綠泥石，微量的石英，以及長(zhǎng)石、葉臘石、鈣鋁榴石、透輝石、綠簾石、方解石、石膏、高嶺石等。

2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.1 礦石的構(gòu)造

致密塊狀構(gòu)造：主要由粗粒-偉晶鉻鐵礦（1～5 mm）組成致密塊狀構(gòu)造，鉻鐵礦粒間被脈石礦物充填。

豆?fàn)顦?gòu)造：由中粗粒自形—半自形的鉻鐵礦（2～5 mm）組成豆粒，豆?fàn)畲笮》植季鶆?，脈石礦物為蛇紋石或者橄欖石等，分布較為均勻。

浸染狀構(gòu)造：礦石中可見(jiàn)少量鋁-鐵鎂鉻鐵礦呈殘碎浸染狀嵌布于脈石中。

2.2 礦石的結(jié)構(gòu)

他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)：鋁-鐵鎂鉻鐵礦、橄欖石主要呈他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)出。

碎裂結(jié)構(gòu)：鋁-鐵鎂鉻鐵礦由于脆裂而產(chǎn)生裂隙、裂紋，沿碎裂裂隙常充填脈石礦物。

包含結(jié)構(gòu)：鉻鐵礦晶粒中包裹有脈石礦物，或者在脈石礦物中包裹有近渾圓粒狀的鉻鐵礦。

脈狀、網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)：蛇紋石呈細(xì)脈或網(wǎng)脈狀集合體充填于鉻鐵礦的裂隙或粒間。

3 礦石主要礦物嵌布特征

3.1 鋁-鐵鎂鉻鐵礦

鋁-鐵鎂鉻鐵礦是礦石中主要的含鉻金屬礦物，屬鉻尖晶石類(lèi)礦物。其中Fe可以被Mg，Cr可以被Al完全類(lèi)質(zhì)同象替代。鋁-鐵鎂鉻鐵礦常呈他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)分布，部分呈渾圓狀結(jié)構(gòu)分布，以集合體形式產(chǎn)出，碎裂結(jié)構(gòu)十分發(fā)育（圖1）。部分鋁-鐵鎂鉻鐵礦呈致密塊狀構(gòu)造產(chǎn)出（圖2），集合體粒度較粗，大者可達(dá)3～8 mm，一般0.5～4 mm，僅有極少部分的鋁-鐵鎂鉻鐵礦呈微細(xì)粒狀散布在脈石礦物中，粒度在0.02～0.1 mm左右。鋁-鐵鎂鉻鐵礦粒間嵌布鎂橄欖石，二者接觸邊界較為平直，較易單體解離，部分鎂橄欖石蝕變形成網(wǎng)脈狀的蛇紋石，沿著鋁-鐵鎂鉻鐵礦與鎂橄欖石的交界位置充填，也有細(xì)脈狀蛇紋石沿著鋁-鐵鎂鉻鐵礦的碎裂裂隙充填發(fā)育。鋁-鐵鎂鉻鐵礦局部發(fā)育細(xì)小孔洞，內(nèi)部嵌布微細(xì)粒的綠泥石（圖3），這類(lèi)綠泥石較難解離，是鉻精礦中含有SiO2雜質(zhì)的主要原因。鋁-鐵鎂鉻鐵礦的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，鋁-鐵鎂鉻鐵礦中MgO的平均含量為13.91%，Cr2O3的平均含量為57.59%。鋁-鐵鎂鉻鐵礦為礦石主要回收的鉻礦物，但礦物中夾雜較多的MgO，物理分選無(wú)法脫除這部分MgO，選礦過(guò)程將進(jìn)入鉻精礦中，降低鉻精礦品質(zhì)。

3.2 鉻鐵礦

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礦石鉻鐵礦含量極低，僅0.67%，主要賦存于致密塊狀構(gòu)造的礦石中。鉻鐵礦嵌布在鋁-鐵鎂鉻鐵礦內(nèi)部或者碎裂裂隙中，常呈平行短細(xì)脈狀沿鋁-鐵鎂鉻鐵礦的裂隙縫分布（圖4），部分鉻鐵礦呈微細(xì)粒近渾圓狀、不規(guī)則短脈狀，嵌布于鋁-鐵鎂鉻鐵礦與蛇紋石接觸邊界之間（圖5）。鉻鐵礦嵌布粒度較細(xì)，一般0.002～0.1 mm左右。鉻鐵礦內(nèi)部常嵌布微粒（＜1 μm）的含硅脈石礦物（如綠泥石），難以單體解理。鉻鐵礦的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果見(jiàn)表4。

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從表4可以看出：鉻鐵礦中除FeO、Cr2O3外，還含有一定量的Al2O3、MgO，這是由于鉻鐵礦中廣泛存在Cr被Al以及Fe被Mg類(lèi)質(zhì)同象置換的現(xiàn)象；鉻鐵礦中Cr2O3平均含量為65.1%，MgO平均含量為9.44%，F(xiàn)eO平均含量為18.82%，Al2O3平均含量為5.37%。Al2O3、MgO在鉻鐵礦中的平均含量明顯低于其在鋁-鐵鎂鉻鐵礦中含量，Cr2O3在鉻鐵礦中的平均含量則高于其在鋁-鐵鎂鉻鐵礦中含量。

3.3 鈣鉻榴石

鈣鉻榴石（Ca3Cr2［SiO4］3）在礦石中含量?jī)H0.19%，主要呈深綠色-鮮綠色分布，組成中常見(jiàn)Al、Fe替代Cr。鈣鉻榴石呈微細(xì)粒狀分布，一般粒度小于0.005 mm，主要沿鋁-鐵鎂鉻鐵礦裂隙嵌布。鈣鉻榴石的微區(qū)能譜成分分析結(jié)果見(jiàn)表5。

表5顯示，鈣鉻榴石中Cr2O3平均含量為31.24%，SiO2平均含量為31.77%、FeO平均含量為3.56%。

3.4 鎂橄欖石

鎂橄欖石（（Mg，F(xiàn)e）2［SiO4］）主要呈半自形—他形粒狀分布，單晶粒度0.02～0.2 mm，常以集合體形式產(chǎn)出，集合體粒度0.5～2 mm。鎂橄欖石主要嵌布于鋁-鐵鎂鉻鐵礦粒間，接觸邊界較為平直，具脈狀—網(wǎng)脈狀蛇紋石蝕變。鎂橄欖石的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果見(jiàn)表6。

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表6顯示：鎂橄欖石MgO平均含量為53.23%，SiO2平均含量為43.01%，F(xiàn)eO平均含量為3.70%，有極少量的Cr2O3混入，Cr2O3平均含量為0.02%，但鎂橄欖石不是鉻回收的目標(biāo)礦物。

3.5 蛇紋石

蛇紋石（Mg6［Si4O10］（OH）8）中常見(jiàn)Mg2+被Fe2+或Al3+替代。蛇紋石為蝕變礦物，主要由鎂橄欖石蝕變而來(lái)。蛇紋石常以集合體形式產(chǎn)出，呈網(wǎng)脈狀、細(xì)脈狀穿插鎂橄欖石、鋁-鐵鎂鉻鐵礦，一般脈寬幾微米到30微米不等；少量蛇紋石呈不規(guī)則狀分布，小者0.03～0.1 mm，大者0.5～1.5 mm；偶見(jiàn)纖維狀、毛發(fā)狀蛇紋石集合體呈脈狀產(chǎn)出。蛇紋石的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果見(jiàn)表7。

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表7顯示：蛇紋石的元素組成中，MgO平均含量為41.02%，SiO2平均含量為42.62%，F(xiàn)eO平均含量為0.74%，Al2O3平均含量為0.72%，Cr2O3平均含量為0.16%，但蛇紋石不是鉻回收的目標(biāo)礦物，其中的鉻屬于合理?yè)p失。

3.6 綠泥石

綠泥石主要嵌布于鋁-鐵鎂鉻鐵礦粒間或其內(nèi)部孔洞中，粒度不均勻，小者可小于0.010 mm，集合體粒度大者有0.04～0.15 mm，細(xì)粒綠泥石較難單體解離，而易與鋁-鐵鎂鉻鐵礦一同進(jìn)入鉻精礦中，是鉻精礦中存在SiO2雜質(zhì)的因素之一。綠泥石的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果見(jiàn)表8。

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表8顯示，綠泥石中含有一定量的Cr2O3，含量變化較大，平均為3.61%。綠泥石中的Cr2O3在選礦中屬于合理?yè)p失，且由于綠泥石在礦石中含量低，其中賦存的Cr2O3占礦石總Cr2O3量的比例極低。

4 鉻、鎂、硅的賦存狀態(tài)

4.1 鉻的賦存狀態(tài)

鉻元素的平衡配分計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表9。

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由表9可知：鋁-鐵鎂鉻鐵礦是礦石中鉻的主要賦存形式，鉻在其中的配分比為98.62%，鉻鐵礦、鈣鉻榴石、綠泥石中亦含有鉻，但配分比極低；鉻鐵礦的含量極低，鉻在其中的配分比也僅0.96%，但由于鉻鐵礦與鋁-鐵鎂鉻鐵礦的嵌布關(guān)系較為密切，可隨鋁-鐵鎂鉻鐵礦一同回收。在鋁-鐵鎂鉻鐵礦和鉻鐵礦這2種含鉻金屬礦物全部唯一回收的情況下，獲得的鉻精礦Cr2O3品位最高為57.66%，精礦Cr2O3回收率最高為99.58%。

4.2 鎂的賦存狀態(tài)

冶金用鉻礦石精礦對(duì)其中的MgO含量上限值有要求，因此對(duì)礦石中鎂的賦存狀態(tài)進(jìn)行分析研究。鎂元素的平衡配分計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表10。

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由表10可知，礦石MgO含量為20.70%，鋁-鐵鎂鉻鐵礦中MgO含量高達(dá)13.91%，MgO在鋁-鐵鎂鉻鐵礦中的配分比達(dá)54.28%，29.09%的MgO分布于鎂橄欖石中，10.38%的MgO分布于蛇紋石中，5.93%的MgO分布于綠泥石中，這4種礦物中MgO的總配分比達(dá)到99.68%。

由于鋁-鐵鎂鉻鐵礦、鉻鐵礦中均含有MgO，因此鉻精礦中必然存在MgO，在這2種含鉻金屬礦物全部唯一回收的情況下，MgO的含量不會(huì)低于13.87%，即降低鉻精礦中MgO含量的下限值約為13.87%。

4.3 硅的賦存狀態(tài)

礦石中硅主要賦存在鎂橄欖石、蛇紋石、綠泥石等脈石礦物中，在這3種脈石礦物中的配分比達(dá)到98%。其中約58%的SiO2賦存在鎂橄欖石中，約27%的SiO2賦存在蛇紋石中，約13%的SiO2賦存在綠泥石中。

5 影響選礦指標(biāo)的礦物學(xué)因素分析

5.1 鉻礦物嵌布特征的影響

礦石預(yù)回收目標(biāo)鉻礦物為鉻尖晶石類(lèi)礦物鋁-鐵鎂鉻鐵礦和鉻鐵礦。

鋁-鐵鎂鉻鐵礦的嵌布粒度較粗，且與嵌布粒度較粗的脈石礦物鎂橄欖石的接觸邊界較平直，較易單體解理。但部分嵌布于鋁-鐵鎂鉻鐵礦中的微細(xì)粒綠泥石以及呈不規(guī)則微細(xì)脈狀穿插鋁-鐵鎂鉻鐵礦的蛇紋石較難與鋁-鐵鎂鉻鐵礦單體解理，會(huì)影響精礦降硅效果。

鉻鐵礦含量極低（0.67%），嵌布粒度較細(xì)，但鉻鐵礦與鋁-鐵鎂鉻鐵礦的嵌布關(guān)系密切，鉻鐵礦通常可以同鋁-鐵鎂鉻鐵礦一起進(jìn)入鉻精礦中而得以回收。有部分鉻鐵礦以不規(guī)則粒狀嵌布于鋁-鐵鎂鉻鐵礦與脈石礦物之間，或其內(nèi)部嵌雜微細(xì)粒的綠泥石等脈石礦物，這2種嵌布形式的鉻鐵礦單體解離較難，易夾帶脈石進(jìn)入鉻精礦中。

5.2 鉻的賦存狀態(tài)的影響

鋁-鐵鎂鉻鐵礦中鉻的配分比為98.62%，鉻鐵礦中鉻的配分比為0.96%。在這2種含鉻金屬礦物全部唯一回收的情況下，鉻精礦的最高Cr2O3品位為57.66%，精礦最高回收率99.58%。

5.3 礦石性質(zhì)對(duì)降鎂的影響

礦石主要含鉻礦物鋁-鐵鎂鉻鐵礦和鉻鐵礦中均含有較高的MgO（鋁-鐵鎂鉻鐵礦中MgO平均含量為13.91%，鉻鐵礦中MgO平均含量為9.44%）。經(jīng)過(guò)平衡配分計(jì)算，礦石中54.28%的MgO分布于鋁-鐵鎂鉻鐵礦中。因此，MgO是鉻精礦中的必然存在，且不會(huì)低于13.87%，即鉻精礦中MgO降低的下限值為13.87%。

5.4 礦石性質(zhì)對(duì)降硅的影響

礦石中硅主要賦存于脈石礦物中，約58%的SiO2賦存于鎂橄欖石中，約27%的SiO2賦存于蛇紋石中，約13%的SiO2賦存于綠泥石中，硅在這3種脈石礦物中的配分比達(dá)到約98%。結(jié)合這3種脈石礦物的嵌布特征，均較難與鋁-鐵鎂鉻鐵礦單體解離，即會(huì)多以連生體的方式進(jìn)入鉻精礦中而帶入雜質(zhì)SiO2。

6 結(jié)論

（1）羅布莎某鉻鐵礦屬富鉻鉻鐵礦，Cr2O3含量為46.32%，主要鉻礦物為鉻尖晶石類(lèi)的鋁-鐵鎂鉻鐵礦。鉻鐵礦含量低，但嵌布于鋁-鎂鐵鉻鐵礦中的鉻鐵礦可隨鋁-鐵鎂鉻鐵礦被一并回收。

（2）鋁-鐵鎂鉻鐵礦與礦石中主要的脈石橄欖石接觸邊界平直，易單體解理，但由橄欖石蝕變形成的脈狀蛇紋石穿插鋁-鐵鎂鉻鐵礦，不易與之單體解離。

（3）平衡配分計(jì)算結(jié)果顯示，鉻精礦的理論Cr2O3品位為57.66%，理論回收率99.58%。由于鉻精礦的主要構(gòu)成礦物鋁-鐵鎂鉻鐵礦含較高的MgO，以類(lèi)質(zhì)同象替代形式賦存，物理分選無(wú)法剔除，因此鉻精礦中必然有較高含量的MgO，鉻精礦MgO含量降低下限值約為13.87%。

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