中国磁性铁矿石全铁品位和磁性铁品位关系及其意义.pdf
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1、矿床地质MINERAL DEPOSITS2023年8月August,2023第 42 卷第 4 期42(4):729740李厚民等:中国磁性铁矿石全铁品位和磁性铁品位关系及其意义*本文得到国家重点研发计划项目(编号:2022YFC2903701、2022YFC2905400)、中国地质调查局项目(编号:DD20190606)和国家自然科学基金项目(编号:42072112)联合资助第一作者简介李厚民,男,1962 年生,博士,研究员,矿床学专业。Email:*通讯作者戢兴忠,男,1988 年生,博士,助理研究员,矿物学、岩石学、矿床学专业。Email:jxz_收稿日期2023-03-24;改回日
2、期2023-04-14。孟秋熠编辑。文章编号:0258-7106(2023)04-0729-12Doi:10.16111/j.0258-7106.2023.04.003中国磁性铁矿石全铁品位和磁性铁品位关系及其意义*李厚民,戢兴忠*,毕珉烽,李立兴,李小赛,倪善芹(自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037)摘要中国铁矿以可磁选的低品位磁性铁矿石为主,但是圈定铁矿体多以全铁品位为依据。文章整理了矿产资源储量数据库中磁性铁矿石的全铁品位及其对应磁性铁品位数据,筛选出 493 组数据,建立了沉积变质型、岩浆型、火山岩型、矽卡岩-热液型铁矿床磁性铁矿石的全
3、铁(TFe)品位与磁性铁(mFe)品位关系式,全部 493 组数据为 mFe(%)=0.9077TFe(%)-3.1442,沉积变质型铁矿为 mFe(%)=0.8605TFe(%)-1.8275,火山岩型铁矿为 mFe(%)=0.6669TFe(%)+2.6842,矽卡岩-热液型铁矿为 mFe(%)=0.9320TFe(%)-3.2442,岩浆型铁矿为 mFe(%)=0.8799TFe(%)-3.0174。假定铁矿石的全铁品位为 20%和 25%时,根据这些关系式估算的磁性铁品位与地质行业规范的边界品位(w(TFe)20%,w(mFe)15%)和最低工业品位(w(TFe)25%,w(mFe)2
4、0%)十分一致。磁性铁品位的估算,对评价铁矿资源的可利用性、进行国际对比和研究保障程度具有重要参考价值。关键词地质学;全铁品位;磁性铁品位;磁铁矿石;钒钛磁铁矿石;铁矿中图分类号:P618.31文献标志码:ARelationship between total iron grade and magnetic iron grade of Chinesemagnetic iron ores and its significanceLI HouMin,JI XingZhong,BI MinFeng,LI LiXing,LI XiaoSai and NI ShanQin(MNR Key Laborat
5、ory of Metallogeny and Mineral Assessment,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of GeologicalSciences,Beijing 100037,China)AbstractIron resources in China are characterized by low-grade magnetic iron ores.However,the total iron grade isused as the basis for delineating of iron orebodies.Thi
6、s paper summarized the total iron grade and its corresponding magnetic iron grade of the magnetic iron ores of the Reserve Database for Mineral Resources,where filteredout 493 pairs of available data sets,and established the relation formulas of total-magnetic iron grade for magnetic iron ores of th
7、e total data sets(mFe(%)=0.9077TFe(%)-3.1442),the sedimentary-metamorphic type(mFe(%)=0.8605TFe(%)-1.8275),the magmatic type(mFe(%)=0.8799TFe(%)-3.0174),the volcanic-rock hosted type(mFe(%)=0.6669TFe(%)+2.6842)and the skarn-hydrothermal type(mFe(%)=0.9320TFe(%)-3.2442).Assumingtotal iron grades to 2
8、0%and 25%,the calculated magnetic iron grade using the formulas above are remarkablyconsistent with the boundary grade(w(TFe)20%and w(mFe)15%),the minimum industrial grade(w(TFe)25%and w(mFe)20%)in the Geological Industry Specification.This study indicates that the estimation of magnetic iron grade
9、has important reference value for evaluating the availability of iron ore resources,conductingcomparison at home and abroad and studying degree of resource security.730矿床地质2023 年铁矿是钢铁工业的基本原料,是中国的战略性矿产之一。与澳大利亚、巴西等世界铁矿资源强国不同,中国铁矿资源具有品位低、以磁性铁矿石为主的特点,绝大多数铁矿石需要通过磁选富集才能利用。但是,铁矿床地质勘查一般只根据全铁含量指标圈定铁矿体,铁矿石中还可
10、能包括不能利用的含铁硅酸盐矿物,估算铁矿石量时并未扣除。因此,根据磁性铁矿石的全铁品位估算其磁性铁品位,对更准确估算可磁选铁的数量、更真实反映铁矿石的利用价值具有重要意义。然而,前人这方面的研究成果很少,仅崔双平等(1996)建立了山西尖山铁矿的磁性铁品位和全铁品位回归方程,袁匡福等(2009)建立了安徽高村铁矿床全铁与磁性铁及其钻孔深度、坐标值之间的多元线性回归方程,谌燕辉(2011)求出了福建马坑铁矿床磁铁矿石全铁(TFe)品位与磁性铁(mFe)品位的相关关系。笔者收集全国矿产储量数据库中磁性铁矿石的品位数据,整理出493组全铁品位及其对应磁性铁品位数据,建立了回归方程。1概述1.1 铁矿
11、床类型和矿石类型中国的铁矿床类型虽然复杂多样,但基本上可归为沉积变质型、岩浆型、矽卡岩-热液型(接触交代-热液型)、火山岩型、沉积型和风化淋滤型 6类(Li et al.,2014;2015;李厚民等,2012a;2012b;2013)。矿石类型可分为磁铁矿石、钒钛磁铁矿石、赤铁矿石、镜铁矿石、菱铁矿石、褐铁矿石和混合铁矿石7种,其中磁铁矿石和钒钛磁铁矿石具有磁性,可以采用磁法进行选矿富集(谢承祥等,2009a),本文将其统称为磁性铁矿石。沉积变质型、火山岩型铁矿床以磁铁矿石为主;矽卡岩-热液型铁矿床以磁铁矿石为主,少量热液成因镜铁矿石;岩浆型铁矿床以钒钛磁铁矿石为主;沉积型铁矿床部分以赤铁矿
12、石为主,部分以菱铁矿石为主;风化淋滤型铁矿床以褐铁矿石为主(表1)。混合铁矿石在各种类型铁矿床的原生矿与氧化矿的过渡带分布,矿石量不大。1.2铁矿床工业指标根据中华人民共和国地质矿产行业标准(DZ/T0200-2020),“全铁(TFe)”指岩(矿)石样品经化验分析确定的铁元素的总含量;“磁性铁(mFe)”一般是指强磁性铁矿物中的铁,其含量可根据铁矿石的物相分析结果确定,磁铁矿、钛磁铁矿、半假象赤铁矿等都属于具有工业价值的强磁性铁矿物,在磁场强度为6.41048.0104A/m的磁场中可进行磁选,磁黄铁矿虽具有强磁性但在铁矿床中不作为具工业价值的磁性铁矿物。“一般工业指标”是按有关规定发布的一
13、般性参考指标,是一定时期、一般技术经济条件下用于圈定矿体、估算资源量的依据;炼钢用铁矿石(磁铁矿石、赤铁矿石)一般工业指标为:w(TFe)56%,主要有害组分含量w(SiO2)13%、w(S)0.15%、w(P)0.15%,其他有害组分含量 w(Cu)0.2%、w(As)0.1%;炼铁用铁矿石(磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石)一般工业指标为:w(TFe)50%,主要有害组分含量w(SiO2)18%、w(S)0.30%、w(P)0.25%,其他有害组分含量w(Cu)0.2%、w(Pb)0.1%、w(Zn)0.1%、w(Sn)0.08%、w(As)0.07%、w(F)1.0%;需进行选矿的
14、铁矿石一般工业指标见表2。1.3磁性铁矿石的重要性国外利用的铁矿石多为赤铁矿石和褐铁矿石,品位多大于60%,没有磁性,是TFe含量20%40%的条带状铁建造(BIF)经后期局部改造而来。绝大部分BIF的赤铁矿含量达不到直接利用要求,又难以选矿富集,因而不作为铁矿资源,如澳大利亚的BIF有300多万亿t,但作为铁矿资源的仅约400亿t,约占万分之一。中国查明的铁矿资源绝大多数较贫,TFe平均品位30%左右居多(李厚民等,2009;2012a;2012b;2022)。但是,中国铁矿石大多数为磁性铁矿石,在查明的铁矿资源中磁铁矿石占64%,钒钛磁铁矿石占18%(李厚民等,2012a),通过磁选,产品
15、的TFe含量可以富集到60%以上用于炼铁。因此,中国查明铁矿资源虽然较贫,但超过80%可以磁选利用,假设中国保有的铁矿石量为850亿t,则有近700亿t为磁性铁矿石。可见,磁性铁矿石在中国铁矿资源中占有举足轻重的地位。2数据基础笔者从全国矿产资源储量数据库中搜集整理出Key words:geology,total iron grade,magnetic iron grade,magnetic iron ore,vanadium-titanium-bearingmagnetite ore,iron deposit第 42 卷 第 4 期李厚民等:中国磁性铁矿石全铁品位和磁性铁品位关系及其意义73
16、1矿石类型磁铁矿石(钒钛磁铁矿石)赤铁矿石(镜铁矿石)菱铁矿石褐铁矿石边界品位w(TFe)20%,w(mFe)15%w(TFe)25%w(TFe)20%w(TFe)25%最低工业品位w(TFe)25%,w(mFe)20%w(TFe)2830%w(TFe)25%w(TFe)30%表2需进行选矿的铁矿石一般工业指标Table 2General industrial indexes for the iron ore which need to be beneficiated表1不同类型铁矿床的矿石类型Table 1Ore types from different types of iron depo
17、sits矿石类型磁铁矿石钒钛磁铁矿石赤铁矿石镜铁矿石菱铁矿石褐铁矿石混合铁矿石沉积变质型为主少量岩浆型为主少量矽卡岩-热液型为主少量少量火山岩型为主少量沉积型为主为主少量风化淋滤型为主据:中华人民共和国地质矿产行业标准(DZ/T 0200-2020)。493组全铁品位和磁性铁品位数据,其中沉积变质型铁矿的磁性铁矿石数据 340组,磁铁矿石 TFe品位20.84%45.20%,均 值 29.45%,mFe 品 位 14.91%43.63%,均值 23.52%;火山岩型铁矿床的磁性铁矿石数据15组,磁铁矿石TFe品位20.64%44.58%,均值 32.89%,mFe 品位 15.02%34.07
18、%,均值 24.62%;矽卡岩-热液型铁矿床的磁性铁矿石106组,磁铁矿石TFe品位21.26%56.48%,均值34.60%,mFe品位15.58%54.97%,均值29.00%;岩浆型铁矿床的钒钛磁性铁矿石数据 32 组,钒钛磁铁矿石 TFe 品位21.15%41.87%,均 值 29.97%,mFe 品 位 15.47%364.96%,均值23.36%(表3)。3磁性铁矿石全铁品位与磁性铁品位关系磁性铁矿石全铁品位和磁性铁品位具有明显的线性正相关关系(图1,图2)。全部 493 组数据的线性回归方程为:mFe(%)=0.9077TFe(%)-3.1442(图1);沉积变质型铁矿 340
19、组数据的线性回归方程为:mFe(%)=0.8605TFe(%)-1.8275(图2a);火山岩型铁矿 15 组数据的线性回归方程为:mFe(%)=0.6669TFe(%)+2.6842(图2b);矽卡岩-热液型铁矿106组数据的线性回归方程为:mFe(%)=0.9320TFe(%)-3.2442(图2c);岩浆型铁矿32组数据的线性回归方程为:mFe(%)=0.8799TFe(%)-3.0174(图2d);例如,假定铁矿石的全铁品位为 20%、25%、30%,则:根据全部数据的线性回归方程估算的磁性铁(mFe)品位分别为15.01%、19.55%、24.09%。根据沉积变质型铁矿方程求得其磁性
20、铁(mFe)品位分别为15.38%、19.69%、23.99%。根据火山岩型铁矿方程求得其磁性铁(mFe)品图1部分铁矿床的全铁(TFe)品位和磁性铁(mFe)品位关系Fig.1 Relationship between total iron grade(TFe)and magneticiron grade(mFe)in some iron deposits732矿床地质2023 年位分别为16.02%、19.36%、22.69%。根据矽卡岩-热液型方程求得其磁性铁(mFe)品位分别为15.40%、20.06%、24.72%。根据岩浆型方程求得其磁性铁(mFe)品位分别为14.58%、18.9
21、8%、23.38%。可见不同矿床类型的估算结果差异不大,与DZ/T 0200-2020规定的磁铁矿石(钒钛磁铁矿石)的边界品位(w(TFe)20%,w(mFe)15%)和最低工业品位(w(TFe)25%,w(mFe)20%)比较一致。崔双平等(1996)获得山西尖山铁矿的回归方程为mFe=-118.7519+41.99082lnTFe,当TFe品位分别为 20%、25%、30%时,对 应 的 mFe 品 位 分 别 为7.04%、16.41%、24.07%,可见与 DZ/T 0200-2020 的规定差异较大。谌燕辉(2011)获得马坑铁矿中矿段全 铁 与 磁 性 铁 相 关 关 系 式 为
22、TFe=0.7979mFe+13.385,当 TFe品位分别为 20%、25%、30%时,对应的mFe品位分别为11.68%、17.95%、24.21%,与DZ/T0200-2020的规定也有一定差异。4全铁品位与磁性铁品位差异的原因磁性铁矿石的全铁品位和磁性铁品位具有一定差异。全部 493 组数据全铁与磁性铁的差值为 021.99%,均值为5.98%;沉积变质型铁矿340组数据全铁与磁性铁的差值为0.04%21.99%,均值为5.94%;火山岩型铁矿15组数据全铁与磁性铁的差值为017.96%,均值为8.27%;矽卡岩-热液型铁矿106组数据全铁与磁性铁的差值为019.35%,均值为5.60
23、%;岩浆型铁矿32组数据全铁与磁性铁的差值为0.85%12.04%,均值为6.62%。磁性铁矿石中全铁品位与磁性铁品位差异的原因是铁矿石中铁元素除赋存在磁铁矿、钒钛磁铁矿等磁性矿物中外,还有部分铁元素赋存在含铁的硅酸盐矿物中。鞍山式沉积变质型铁矿主要由磁图2不同类型铁矿床的全铁(TFe)品位和磁性铁(mFe)品位关系a.沉积变质型铁矿;b.火山岩型铁矿;c.矽卡岩-热液型铁矿;d.岩浆型铁矿Fig.2Relationship between total iron grade(TFe)and magnetic iron grade(mFe)in different types of iron d
24、epositsa.Sedimentary-metamorphic iron deposits;b.Volcanic-rock hosted iron deposits;c.Skarn-hydrothermal iron deposits;d.Magmatic iron deposits第 42 卷 第 4 期李厚民等:中国磁性铁矿石全铁品位和磁性铁品位关系及其意义733表3部分铁矿床的全铁品位(TFe)和磁性铁(mFe)品位(w(B)/%)Table 3Total iron grade(TFe)and magnetic iron grade(mFe)of some iron deposits(
25、w(B)/%)编号1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950矿区名称河北滦县张庄铁矿黑石山矿体河北滦县高官营铁矿河北滦南县马城铁矿河北滦南县长凝铁矿河北迁安市二郎庙马家山铁矿河北迁安市前裴庄村铁矿河北迁安市鑫雨大杨庄铁矿河北迁安市西峡口铁矿河北迁安市马兰庄南山铁矿河北迁安市塔山铁矿河北迁安市影壁山及贾和山铁矿河北迁西县石门铁矿河北迁西县太平寨铁矿河北迁西县龙湾铁矿河北迁西县赵庄子铁矿河北迁西县于家沟铁矿河北迁西县王寺峪东沟铁矿河北迁西县洒河桥大关庄-大黑石
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