宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿元素与矿物组成特征.pdf

鲁银鹏，孟郁苗，黄小文，等.宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿元素与矿物组成特征J.岩矿测试，2024，43（2）：259269.DOI:10.15898/j.ykcs.202210120194.LUYinpeng，MENGYumiao，HUANGXiaowen，etal.ElementandMineralCharacteristicsofTailingsinthePorphyry-TypeIronDepositfromNingwuBasinJ.RockandMineralAnalysis，2024，43（2）：259269.DOI:10.15898/j.ykcs.202210120194.宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿元素与矿物组成特征鲁银鹏1，孟郁苗2*，黄小文2，王丛林3，杨秉阳3，谭侯铭睿2，谢欢2（1.成都理工大学地球科学学院，四川成都610059；2.中国科学院地球化学研究所，矿床地球化学国家重点实验室，贵州贵阳550081；3.安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司，安徽马鞍山243033）摘要：宁芜盆地玢岩型铁矿是中国重要的铁资源来源，其尾矿成分复杂，而对复杂尾矿进行高效综合利用的前提是充分了解其工艺矿物学特征。本文以宁芜盆地和尚桥铁矿床尾矿样品为研究对象，在常规 X 射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、粉晶 X 射线衍射(XRD)分析的基础上，借助综合矿物分析仪(TIMA)，对尾矿的矿物与化学组成、元素赋存状态、矿物粒度分布、嵌布关系以及解离度和连生关系进行分析。结果表明：尾矿的主量元素为 SiO2(47.18%50.08%)、Fe2O3(15.40%17.91%)和 Al2O3(12.12%13.34%)；微量元素中 Cu、Zn、V 含量较高，但均未达到其工业品位；矿物组成主要为钠长石(23.26%24.58%)、赤铁矿和磁铁矿(17.30%21.99%)以及石英(15.31%17.08%)，总体以脉石矿物为主，金属矿物较少。Si 主要赋存于石英(平均值为 33.89%)与钠长石(平均值为 33.75%)中；Fe 主要赋存于赤铁矿和磁铁矿(平均值为 73.56%)中；有害元素 S 主要赋存于黄铁矿中(平均值为 96.86%)。尾矿粒度较细，主要分布于 502000m；矿物嵌布关系较为复杂且嵌布粒度较细；矿物解离度较低，大部分低于 10%，单体颗粒较少，连生关系复杂。宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿与中国其他类型铁矿尾矿相比，具有高铝的特征，黄铁矿含量相对较高。关键词：铁矿尾矿；玢岩型铁矿；X 射线荧光光谱；电感耦合等离子体质谱；粉晶 X 射线衍射；综合矿物分析仪；元素赋存状态；矿物组成要点：(1)宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿具有高铝的特征，黄铁矿含量相对较高。(2)宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿中铁氧化物含有大量杂质元素导致 X 射线衍射分析结果误差较大。(3)TIMA 可以直接获取复杂铁矿尾矿的矿物组成、元素赋存状态、粒度分布以及矿物解离度与连生关系。中图分类号：P595；P579文献标识码：B中国的铁矿石资源相对丰富，总储量位居世界第四，但绝大部分铁矿石属于贫矿甚至是超贫矿，在贫铁矿资源开发过程中会产生大量的铁矿尾矿1-2。虽然自 2014 年以后铁矿尾矿产生量在逐渐减少，但20202021 年中国铁矿尾矿产量仍占尾矿总产量的 51%3-4。尾矿的大量堆存不仅占用土地资源，还会排放潜在的有毒元素，造成土壤有害重金属元素含量超标5-6。随着铁矿尾矿堆存所带来的问题收稿日期：20221012；修回日期：20240105；接受日期：20240204基金项目：国家自然科学基金项目(42073043)；贵州省科技计划项目(黔科合基础-ZK2023 重点 050)；中国科学院“百人计划”项目第一作者：鲁银鹏，地球化学专业。E-mail：。通信作者：孟郁苗，博士，副研究员，主要从事非传统稳定同位素地球化学及低温矿床成因研究。E-mail：。2024年3月岩矿测试Vol.43,No.2March2024ROCKANDMINERALANALYSIS259269259日益严重，对铁矿尾矿的治理与综合利用也愈发受到关注7。中国铁矿尾矿总体上具有品位低、粒度细、共生关系复杂、易泥化的特点，但不同类型的铁矿尾矿也具有一定的差异，因此若要选择出最合适的资源化途径，实现对铁矿尾矿的无害化处理与高效综合利用，必须充分了解不同类型铁矿尾矿的工艺矿物学特征8-10。长江中下游成矿带是中国重要的铁、铜、金多金属成矿带之一，其中宁芜盆地玢岩型铁矿是中国重要的铁来源，玢岩型铁矿在国际上也被称为铁氧化物-磷灰石矿床(Ironoxide-apatitedeposits)或基鲁纳型(Kiruna-type)铁矿11。前人对玢岩型铁矿尾矿作了大量研究，目前国内外研究侧重于尾矿中有价组分的回收试验。Wanhainen 等12对瑞典北部某玢岩型铁矿尾矿中稀土元素的提取进行了研究；Peelman 等13利用湿法冶金从瑞典基鲁纳地区玢岩型铁矿尾矿中回收稀土元素；梁朝杰14对安徽省姑山铁矿尾矿开展了磁化焙烧及磁选试验研究；李广等15对江苏省梅山铁矿尾矿开展了浮选铁试验研究；丁开振等16对安徽省马钢罗河铁矿尾矿的强磁-反浮选工艺开展了研究。在对尾矿中有价组分的回收试验过程中，前人均对玢岩型铁矿尾矿的化学成分、矿物组成等进行了一定的分析，分析结果表明玢岩型铁矿尾矿中 Si、Fe、Al 的含量较高，主要含铁矿物为赤铁矿，脉石矿物主要为长石、石英、黑云母、绿泥石、角闪石等硅酸盐矿物。和尚桥铁矿是宁芜盆地玢岩型铁矿的典型代表，其成矿具有多阶段的特征17。本文针对和尚桥铁矿尾矿进行工艺矿物学研究，但由于铁矿尾矿成分复杂，常规工艺矿物学分析手段所得到的信息相对有限。综合矿物分析仪(TIMA)是一款自动矿物分析扫描电镜，结合了背散射图像(BSE)与能谱(EDX)，具有快速、高效的扫描系统和强大的分析功能，可以获取岩矿样品的全岩化学及矿物组成、元素赋存状态、矿物共生组合与解离度等信息18-19。因此，本文在常规 X 射线荧光光谱、电感耦合等离子体质谱、粉晶 X 射线衍射分析的基础上，借助综合矿物分析仪，对尾矿的矿物与化学组成、元素赋存状态、矿物粒度分布、嵌布关系以及解离度和连生关系开展研究，为矿产资源的综合利用提供参考。1研究区概况和尚桥铁矿位于安徽省马鞍山市雨山区向山镇，在马鞍山市南东方向约 11km，向山镇南西方向约4.5km20。和尚桥铁矿尾矿堆积在东山铁矿采坑边缘的尾矿堆场，目前东山铁矿开采殆尽，采坑已作为和尚桥铁矿尾矿砂排放点，开展治理回填工作。采坑北侧为铁路转载台及矿石卸矿线、南山矿自用铁路线、凹山选厂等；西侧为采场总出入口，建有南山矿业公司生产保障车间水泵房；南侧和东侧均为村落与农田，其中东侧分布有 018 县道21-23。和尚桥铁矿矿区内出露大王山组地层，矿体赋存于闪长玢岩中，矿石与围岩呈渐变过渡，矿床的矿化带与蚀变带的形态、产状受闪长玢岩的原生层节理控制17。矿石矿物主要为磁铁矿，其次为赤铁矿、褐铁矿和黄铁矿及少量菱铁矿。而脉石矿物主要为钠长石，其次为绿泥石、石英、阳起石、方解石等。矿石主要为他形-半自形结构，次为交代格状结构、自形晶结构等。矿石构造主要为浸染状构造，次为脉状、角砾状构造等24。2实验部分2.1样品与制备本次研究对和尚桥铁矿 2 个尾矿样品进行分析。2 个尾矿样品分别采集于尾矿堆的上部与下部，以避免可能的重力分选效应。样品为灰白色，肉眼可见大量淡色矿物及少量暗色矿物，矿物粒径小于 2mm，为粗砂到泥。每个样品采集 2kg 左右，采用经典四分法取样进行制靶和磨制粉末。将每个样品平均分为 2 份，编号分别为 DS-1-A、DS-1-B、DS-2-A、DS-2-B。2.2样品测试样品的所有分析测试工作均在中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室完成。2.2.1X 射线荧光光谱分析采用 ARLPerformX4200 型 X 射线荧光光谱仪(XRF，美国 ThermoFisher 公司)进行样品主量元素分析。测试条件为：最大电压 70kV，最大电流140mA，光谱室环境为真空。采用玻璃熔融制样，大部分氧化物的相对误差小于1%。具体步骤为：在瓷坩埚中称取约 0.7g 的已烘干样品(105，5h)，向其中加入约 7g 四硼酸锂助熔剂，将其搅拌均匀后倒入铂金坩埚中并加入适量脱模剂溴化碘和氧化剂硝酸锂。再将铂金坩埚置于 1200 高温熔炉中完成对样品的熔融，最后将其倒入铂金模具中制成玻璃片，以备上机测试。2.2.2电感耦合等离子体质谱分析采用 PlasmaQuantMSElite 型电感耦合等离子第2期岩矿测试http：/2024年260体质谱仪(ICP-MS，德国耶拿分析仪器公司)进行样品微量元素分析。仪器工作条件为：等离子体气流速 9.0L/min，辅助气流速 1.00L/min，等离子体射频功率 1300W，详细分析方法参照 Qi 等25。具体步骤为：在带不锈钢外套的聚四氟乙烯密封溶样装置中称取 50mg 样品，加入 1mL 氢氟酸和硝酸，加盖进行密封，在 185 烘干箱中加热 24h，取出样品并冷却后，将其置于电热板上低温蒸干，加入 1mL 硝酸后再蒸干。最后加入 1mL500ng/mL 的 Rh 内标、2mL 硝酸和 3mL 蒸馏水，重新加盖密封，放入 140 烘箱中加热 5h 至残渣溶解。待冷却后取 0.4mL 溶液于15mL 离心管中并稀释至 810mL 进行 ICP-MS 测定。岩石标样 BCR-1、GBPG-1 以及 GSD-1 作为质控样。大部分元素的相对误差小于10%。2.2.3粉晶 X 射线衍射分析采用 Empyrean 型粉晶 X 射线衍射仪(XRD，荷兰帕纳科公司)分析样品的矿物组成，测角仪可控最小步进为 0.0001。测试条件为：铜靶 K 辐射，工作电压 40kV，工作电流 40mA，扫描范围在 570。具体步骤为：将样品粉末放入铝制样品架内，置于样品台的插槽内，根据设定的条件，对测试样品的 X 射线粉晶衍射图谱进行采集。然后运用全自动分析软件，根据不同矿物具有不同衍射强度对衍射图谱进行分析，来判定出样品的主要组成矿物26。2.2.4综合矿物分析仪分析采用 TESCANTIMA-X 型综合矿物分析仪(TIMA，捷克 TESCAN 公司)对样品化学与矿物组成、元素赋存状态、矿物解离与连生关系、粒度分布等进行分析。TIMA 主机为一台场发射扫描电镜，在其基础上搭载四台能谱仪，扫描速度和精度更高。测试条件为：工作电压 25kV，工作电流 8.61nA，束斑大小 64.71nm，工作距离 15mm。具体步骤为：首先对样品光薄片喷碳处理，将镀碳的样品放入 TIMA 中，利用软件进行校准与对焦，随后 TIMA 会根据设定的焦距参数对整个样品进行全自动扫描，测试完成后，TIMA 软件自动对每个区块内所获取的 BSE 图像和 EDS 数据进行拼合统计，对比自带的矿物数据库，获得不同的物相，实现矿物准确鉴定19。3结果与讨论3.1和尚桥铁矿尾矿的化学组成3.1.1主量元素特征尾矿主量元素的含量是综合利用的重要指标。和尚桥铁矿尾矿的 XRF 分析结果(表 1)表明，两个样品主量元素含量差异不大，说明尾矿中物质含量与分布较均匀。尾矿中 SiO2含量最高，在 47.18%50.08%之间，平均含量为 48.62%，为主要成分；Fe2O3和 Al2O3含量较高，Fe2O3含量在 15.40%17.91%之间，平均含量为 16.65%，Al2O3含量在12.12%13.34%之间，平均含量为 12.74%；Na2O、S、MgO、CaO 含量较低，均低于 10%，其平均含量分别为 3.98%、3.57%、3.14%、3.07%；而 K2O、TiO2、P2O5、MnO 含量更低，均低于 1%，其平均含量分别为0.81%、0.63%、0.47%、0.35%。TIMA 分析结果表明，尾矿中主要元素为 O、Si、Fe，平均含量依次为33.92%、18.12%、15.15%，其次为 Al、S、Na、Mg、Ca，平均含量依次为 4.53%、2.83%、1.98%、1.89%、1.65%，还含有少量 K、P、H、Ti，其余为含量低于1%的元素，包括 F、C、B、Zr 等。按其成分特点，和尚桥铁矿尾矿为高铝型铁矿尾矿9。XRF 与TIMA 分析结果基本一致，表明 XRF 与 TIMA 元素分析可以较准确地得到玢岩型铁矿尾矿的主量元素组成。3.1.2微量元素特征和尚桥铁矿尾矿含有 40 余种微量元素（表 2），其中碱土金属元素 Ba、Sr 和过渡金属元素 Cu、Zn、V 的含量较高，其变化范围分别为 302340g/g、269308g/g、137189g/g、141152g/g、89129g/g。根据地质矿产行业标准铜、铅、锌、银、镍、钼矿地质勘查规范(DZ/T02142002)和钒矿表1和尚桥铁矿尾矿主量元素 XRF 分析结果Table1AnalyticalresultsofmajorelementsintailingsoftheHeshangqiaoFedepositdeterminedbyXRF.样品编号主量元素(%)SiO2Fe2O3Al2O3Na2OSMgOCaOK2OTiO2P2O5MnODS-1-A49.9415.5913.254.093.4393.062.670.870.5990.4880.340DS-1-B50.0815.4013.344.123.4843.052.780.850.6140.4970.333DS-2-A47.1817.9112.233.823.4673.233.400.770.6210.4550.369DS-2-B47.2817.7112.123.903.8883.233.430.750.6660.4580.358第2期鲁银鹏，等：宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿元素与矿物组成特征第43卷261地质勘查规范(DZ/T03222018)，Cu、Zn、V 的最低工业品位分别为 0.4%、1%、0.6%，和尚桥铁矿尾矿中 Cu、Zn、V 均未达到其工业品位。W 含量异常高，可能是因为制备粉末样品的容器中含有钨钢，样品在制备过程中受到一定的污染。ICP-MS 具有灵敏度高、干扰少、检出限低和线性范围宽等特点27，而 TIMA 矿物化学分析是基于能谱的分析，对于含量过低的元素检测误差很大甚至不能检测出来19。因此，对于玢岩型铁矿尾矿微量元素的分析测试主要依靠 ICP-MS。3.2和尚桥铁矿尾矿的矿物组成在矿物众多分析测试方法中，XRD 是应用最广泛的矿物学基础分析方法之一28。和尚桥铁矿尾矿的 XRD 分析结果显示其主要组成矿物为钠长石(55%66%)、石英(13%15%)、绿泥石(3%6%)、黄 铁矿(3%4%)、菱 铁 矿(4%8%)、白 云 母(6%11%)，其平均含量分别为 62%、14%、5%、3%、6%、8%。尾矿中大部分为脉石矿物，以钠长石和石英为主，金属矿物的含量较低。但 XRD 分析结果并未检测出赤铁矿或磁铁矿，可能是因为这些铁氧化物中含有大量的 Si、Ca、Mg 等杂质元素，使得其 X射线衍射特征不同于标准矿物而无法识别。TIMA 矿物分析结果(表 3)显示和尚桥铁矿尾矿由 30 余种矿物组成，主要矿物为钠长石(平均含量 23.92%)、赤铁矿/磁铁矿(平均含量 19.65%，代表赤铁矿和磁铁矿含量总和，下同)、石英(平均含量16.19%)、斜长石(平均含量 9.35%)、黄铁矿(平均含量 6.32%)，其次为黑云母(平均含量 4.39%)、斜绿泥石(平均含量 3.56%)、阳起石(平均含量 3.42%)、鲕绿泥石(平均含量 2.97%)、白云母(平均含量 2.17%)，还含有少量镁铝石榴子石、高岭石、磷灰石、钛闪石等；其他各矿物含量均低于 0.1，这些矿物总平均含量为 0.76。在 TIMA 分析中，由于样品中赤铁矿/磁铁矿含有大量杂质元素，大部分铁氧化物的EDS 谱峰偏离了标准矿物，导致无法自动识别，需要手动辨认，这也证实了在 XRD 分析中未检测出赤铁矿/磁铁矿的原因。在这些无法自动识别的矿物中，Si、Fe 含量均很高，但在手动辨认时将其全部识别为赤铁矿/磁铁矿，因此 TIMA 所识别的赤铁矿/磁铁矿不是纯的赤铁矿/磁铁矿，其中 Si 含量可以达到2%3%，所测得的赤铁矿/磁铁矿含量应比实际偏高一些。磷灰石含量较低，可能是样品来自不同蚀变带，代表不同蚀变阶段。玢岩型铁矿的围岩蚀变具有较强的分带性，由早到晚、从上到下可分为三个带：下部浅色蚀变带，蚀变产物主要为钠长石、方柱石、钾钠长石等；中部深色蚀变带，蚀变产物主要为石榴子石、透辉石、磷灰石、阳起石和硬石膏等；上部浅色蚀变带，主要发育有黄铁矿化、碳酸盐化、硬石膏化、硅化和泥化等11。由和尚桥铁矿尾矿矿物组成来看，样品主要来自下部浅色蚀变带，属于早期钠化蚀变阶段，磷灰石主要是中部深色蚀变带的组成矿物。通过对比 XRD 与 TIMA 的分析结果，表明对于情况复杂的玢岩型铁矿尾矿，XRD 分析结果的误差表2和尚桥铁矿尾矿微量元素 ICP-MS 分析结果Table2AnalyticalresultsoftraceelementsintailingsoftheHeshangqiaoFedepositdeterminedbyICP-MS.样品编号微量元素(g/g)LiBeScVCrCoNiCuZnGaAsRbSrYZrNbDS-1-A161.911899.5722315614313103827917843.0DS-1-B151.911908.3782518914314113629916873.2DS-2-A152.01211911732514214114113326917883.0DS-2-B142.11212911742613715214133230819943.1样品编号CsBaLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuDS-1-A2.634028415.1183.50.773.20.472.50.471.40.221.50.26DS-1-B2.630230435.1193.60.823.20.482.60.501.50.221.50.27DS-2-A2.632230505.6204.00.873.40.532.90.541.60.241.60.29DS-2-B2.631730486.0214.00.853.60.523.00.551.60.271.80.31样品编号HfTaPbThUGeMoAgCdInSnSbWTlBiDS-1-A2.11.1194.71.85.01.40.280.270.151.91.11890.253.5DS-1-B2.10.78174.71.15.01.20.400.210.161.41.02220.242.9DS-2-A2.20.62165.01.15.51.20.230.230.192.71.21850.232.3DS-2-B2.50.54165.31.16.21.10.220.210.201.91.31490.242.5第2期岩矿测试http：/2024年262较大，无法对尾矿中的主要矿物赤铁矿/磁铁矿进行识别；而 TIMA 分析结果相对更加精确，且其分析矿物的检出限更低，可以应用于分析出一些含量较低的矿物。3.3和尚桥铁矿尾矿元素的赋存状态目前 XRF、ICP-MS 等全岩化学分析测试技术虽能获取元素的含量，但无法获取元素的赋存状态，TIMA 则可以直接对元素赋存状态进行分析19。和尚桥铁矿尾矿中含量较高的有价元素为 Si、Fe，对其进行赋存状态分析。分析结果(表 4)表明，Si 绝大部分赋存于石英(含量平均占比为33.89%)与钠长石(含量平均占比为 33.75%)中，其次赋存于斜长石(含量平均占比为 13.05%)中，少量赋存于阳起石、黑云母、斜绿泥石、白云母、鲕绿泥石中。而 Fe 则绝大部 分 赋 存 于 赤 铁 矿/磁 铁 矿(含 量 平 均 占 比 为73.56%)中，其次赋存于黄铁矿(含量平均占比为15.90%)中，少量赋存于斜绿泥石、鲕绿泥石、阳起石、黑云母、针铁矿、磁黄铁矿中。有害元素 S 主要分布在黄铁矿中(含量平均占比为 96.86%)，因此对尾矿进行降硫，主要除去尾矿中的黄铁矿29。3.4和尚桥铁矿尾矿矿物的粒度分布样品中目标矿物的粒度组成和分布特点是判别选矿难度、磨矿细度和解离界限的初步依据30。根据自然粒级标准粒度划分规则对不同粒级的含量进行统计(表 5)，尾矿以 2000500m 的粗砂粒级(40.12%)和 500250m 的中砂粒级(35.07%)为主，其次为 25050m 的细砂粒级(20.20%)。而钠长石、赤铁矿/磁铁矿和石英粒度分布相似，以 2000500m 的粗砂粒级(含量分别为 34.01%、25.48%、27.99%)，500 250m 的 中 砂 粒 级(含 量 分 别 为27.31%、27.41%、25.68%)和 25050m 的细砂粒级(含量分别为 24.66%、29.44%、29.21%)为主，其次为 505m 的粉砂粒级(含量分别为 13.83%、17.32%、16.90%)。尾矿粒度以粗砂到细砂为主，在粗砂、中砂、细砂分布较均匀。3.5和尚桥铁矿尾矿矿物的嵌布特征和尚桥铁矿尾矿中脉石矿物主要为钠长石和石英，钠长石颗粒中(图 1a)嵌布有榍石、石英、赤铁矿/磁铁矿、正长石、阳起石等矿物；石英颗粒中表3和尚桥铁矿尾矿矿物含量 TIMA 分析结果Table3MineralcontentoftailingsoftheHeshangqiaoFedepositdeterminedbyTIMA.矿物名称含量(%)平均含量(%)矿物名称含量(%)平均含量(%)DS-1DS-2DS-1DS-2钠长石23.2624.5823.92磷灰石0.890.900.90赤铁矿/磁铁矿17.3021.9919.65钛闪石0.760.700.73石英15.3117.0816.19方解石0.370.710.54斜长石10.208.509.35黝帘石0.460.560.51黄铁矿8.264.376.32黑电气石0.470.480.48黑云母5.083.714.39透辉石0.240.660.45斜绿泥石4.312.803.56针铁矿0.430.340.39阳起石2.873.963.42正长石0.300.360.33鲕绿泥石3.502.452.97磁黄铁矿0.460.130.30白云母2.072.272.17绿柱石0.200.200.20镁铝石榴子石1.690.861.41其他矿物总和0.770.740.76高岭石0.781.621.20表4和尚桥铁矿尾矿元素赋存状态 TIMA 分析结果Table4The occurrence state of elements in tailings of theHeshangqiaoFedepositdeterminedbyTIMA.矿物名称Si 含量占比(%)矿物名称Fe 含量占比(%)DS-1DS-2DS-1DS-2石英32.4635.32赤铁矿/磁铁矿66.5180.60钠长石33.2434.26黄铁矿21.1310.66斜长石14.4011.70斜绿泥石2.781.72阳起石3.344.49鲕绿泥石2.251.50黑云母4.483.19阳起石1.351.78斜绿泥石2.771.76黑云母1.801.25白云母1.982.12针铁矿1.491.13鲕绿泥石2.251.53磁黄铁矿1.590.44镁铝石榴子石1.600.80黑电气石0.410.40高岭石0.771.56钛铁矿0.240.17钛闪石0.670.60其他0.460.34透辉石0.290.76正长石0.410.48其他1.341.42第2期鲁银鹏，等：宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿元素与矿物组成特征第43卷263表5和尚桥铁矿尾矿及主要矿物钠长石、赤铁矿/磁铁矿、石英的粒度分布 TIMA 分析结果统计Table5Statisticsofparticlesizedistributionoftailings,albite,hematite/magnetiteandquartzfromtheHeshangqiaoFedepositdeterminedbyTIMA.矿物名称不同粒径矿物在尾矿中的质量占比(%)2000m砾2000500m粗砂500250m中砂25050m细砂505m粉砂5m泥尾矿040.1235.0720.204.100.51钠长石034.0127.3124.6613.830.19赤铁矿/磁铁矿025.4827.4129.4417.320.35石英027.9925.6829.2116.900.22(a)ActOrAbTtnHem/MagHem/MagHem/MagHem/MagHem/MagHem/MagHem/MagQz200mQzQzQzPyPyPyPyPyPyPlMsQzAbBtAbAbClcClc(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)200m200m200m200m200m200m200m200mAb钠长石；Qz石英；Act阳起石；Or正长石；Hem/Mag赤铁矿/磁铁矿；Ttn榍石；Py黄铁矿；Clc斜绿泥石；Ms白云母；Bt黑云母；Pl斜长石。a钠长石嵌布关系；b石英嵌布关系；c，d，e，f赤铁矿/磁铁矿嵌布关系；g，h，i黄铁矿嵌布关系。图1和尚桥铁矿尾矿矿物嵌布关系背散射图像Fig.1BackscatteringimagesofmineraldisseminationrelationshipoftailingsintheHeshangqiaoFedepositshowingthatthemineraldisseminationrelationshipinthetailingsismorecomplexandthedisseminationsizeisfiner.第2期岩矿测试http：/2024年264(图 1b)嵌布有白云母、赤铁矿/磁铁矿、黄铁矿、钠长石、斜绿泥石等矿物。矿石矿物主要为赤铁矿/磁铁矿和黄铁矿，赤铁矿/磁铁矿嵌布特征为：以粒状嵌布在钠长石、石英、斜长石、黑云母等矿物中(图 1 中 c，d)；紧密嵌布于黄铁矿与石英边缘(图 1e)；以细脉状嵌布在石英与斜绿泥石的裂隙中(图 1f)。黄铁矿嵌布特征为：以粒状嵌布在赤铁矿/磁铁矿中(图 1g)；紧密嵌布于石英与钠长石边缘(图 1 中 h，i)。尾矿中矿物嵌布关系较为复杂且嵌布粒度较细。3.6和尚桥铁矿尾矿矿物的解离度与连生关系矿物解离度的研究是工艺矿物学的重要内容，其解离度是再分选和再提取的重要指标，只有当有用矿物的解离度达到一定程度时，才能够进行有效地分离与富集31。矿物解离度为某一矿物单体颗粒的质量占该矿物总质量的百分率，由 TIMA 解离度分析(图 2)表明，按照质量比，57.96%钠长石、77.35%赤铁矿/磁铁矿、68.76%石英的解离度均小于 10%，普遍偏低。由钠长石、赤铁矿/磁铁矿、石英与其他矿物的连生关系(图 3)可以看出，钠长石主要与 斜 长石(23.86%)、鲕 绿 泥 石(20.06%)、石 英(18.01%)连生，其单体颗粒仅占 3.32%；赤铁矿/磁铁矿主要与鲕绿泥石(26.36%)、针铁矿(16.12%)、石英(13.29%)、斜绿泥石(13.07%)连生，其单体颗粒仅占 1.71%；石英主要与赤铁矿/磁铁矿(17.9%)、钠长石(17%)、鲕绿泥石(12.47%)连生，其单体颗粒仅占 5%。尾矿中矿物单体颗粒较少，矿物相互浸染，连生关系复杂。3.7宁芜盆地玢岩型铁矿与不同类型铁矿尾矿工艺矿物学特征对比按照铁矿尾矿的成分特点，可将中国单金属类铁矿尾矿分为高硅型铁矿尾矿、高铝型铁矿尾矿、高钙镁型铁矿尾矿、低钙镁铝硅型铁矿尾矿（表 6）9。宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿元素以 Si、Fe 和 Al 为主，属于高铝型铁矿尾矿，主要矿物为纳长石、赤铁矿/磁铁矿、石英、斜长石和黄铁矿，尾矿在 502000m 粒级占比较大。冀东司家营铁矿是典型的沉积变质型铁矿(BIF 型铁矿)，其 Si、Fe 含量较高，Al 含量较低，表现为高硅高铁低铝的特点，属于高硅型铁矿尾矿，主要矿物为石英、阳起石、透辉石、长石，粒度集中在 50350m 之间，石英解离度较高，Fe 元素则大部分赋存于透辉石、赤铁矿和阳起石80706057.9677.3568.768.665.239.816.633.666.065.043.213.815.392.93.024.721.622.234.091.811.313.831.51.222.70.990.991.351.742.43钠长石赤铁矿/磁铁矿石英5040矿物质量占比(%)解离度(%)3020101010202030304040505060607070808090900图2和尚桥铁矿尾矿中的钠长石、赤铁矿/磁铁矿、石英的解离度 TIMA 分析结果Fig.2Dissociation degree of albite,hematite/magnetite andquartz in tailings of the Heshangqiao Fe depositdeterminedbyTIMA.25(a)(b)(c)23.8620.0618.016.5 6.374.844.512.5426.3617.91712.478.377.335.234.622.1516.1213.2913.078.825.733.2311.671.713.32矿物含量(%)201510斜长石鲕绿泥石石英黑云母斜绿泥石镁铝石榴子石赤铁矿/磁铁矿其他矿物单体颗粒鲕绿泥石针铁矿石英斜绿泥石黑云母黄铁矿高岭石其他矿物单体颗粒赤铁矿/磁铁矿钠长石鲕绿泥石黑云母白云母斜绿泥石绿柱石其他矿物单体颗粒5025矿物含量(%)2015105025矿物含量(%)20151050a钠长石与其他矿物的连生关系；b赤铁矿/磁铁矿与其他矿物的连生关系；c石英与其他矿物的连生关系。图3和尚桥铁矿尾矿中钠长石、赤铁矿/磁铁矿、石英的连生关系 TIMA 分析结果Fig.3Intergrowthrelationshipofalbite,hematite/magnetiteandquartzintailingsoftheHeshangqiaoFedepositdeterminedbyTIMA.第2期鲁银鹏，等：宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿元素与矿物组成特征第43卷265中32。邯郸西石门“矽卡岩型”铁矿尾矿元素以 Si、Ca、Mg 为主，属于高钙镁型铁矿尾矿，矿物组成以方解石、钠长石和白云母为主，铁矿物主要为赤铁矿，粒度分布主要在 3155m 之间33。甘肃镜铁山铁矿元素中的 Si、Ca、Mg 和 Al 含量都较低，属于低钙镁铝硅型铁矿尾矿，矿物组成主要为云母、石英、方解石、斜长石、重晶石等，铁矿物主要有镜铁矿、褐铁矿和菱铁矿，其中的铁主要以赤褐铁矿的形式存在，75m 以下粒级累计含量达到 81.43%34-35。宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿与其他三种类型的铁矿尾矿相比，元素 Al 与 S 含量相对较高，矿物钠长石与黄铁矿含量也相对较高，粒度分布范围相对较广。这四种类型铁矿尾矿粒度大多都较细，其中 Fe均主要以赤铁矿的形式存在。4结论在常规 XRF、ICP-MS、XRD 分析基础上，运用TIMA 研究了和尚桥铁矿尾矿元素与矿物特征。结果表明，和尚桥铁矿尾矿主要元素为 Si、Fe、Al，为高铝型铁矿尾矿。矿物主要是钠长石、赤铁矿/磁铁矿和石英，总体上以脉石矿物为主，金属矿物含量较低，与前人研究结果基本一致。此外，有价元素 Si 主要赋存于石英与钠长石中，Fe 主要赋存于赤铁矿/磁铁矿中；尾矿中矿物粒度主要分布在 502000m 之间；矿物嵌布粒度较细，单体颗粒较少，解离度较低，连生关系复杂。宁芜盆地玢岩型铁矿尾矿与中国其他不同类型铁矿尾矿相比，其元素 Al、S 和黄铁矿含量相对较高，尾矿粒度分布范围较广，这些不同类型铁矿尾矿中铁主要赋存矿物均为赤铁矿。研究结果显示，玢岩型铁矿尾矿矿物组成复杂，TIMA 作为新技术虽能给出比常规分析方法更多的信息，但对于其无法自动识别的矿物如含有大量 Si、Ca、Mg 等杂质元素的铁氧化物矿物，仍然需要人工辨认，存在一定误差。因此，将玢岩型铁矿尾矿研究透彻，需要联合采用多种分析手段，下一步有必要对玢岩型铁矿尾矿进一步开展多角度探究。表6中国不同类型单金属类铁矿尾矿工艺矿物学特性9，32-35Table6ProcessmineralogycharacteristicsofdifferenttypesofmonometallicirontailingsinChina.单金属类铁矿尾矿类型元素含量特征主要矿物组成尾矿粒度主要分布铁主要赋存矿物高硅型Si、Fe 含量较高，Al 含量较低石英、阳起石、透辉石、长石集中在 50350m透辉石、赤铁矿高铝型Si、Fe 和 Al 含量较高钠长石、赤铁矿/磁铁矿和石英集中在 502000m赤铁矿/磁铁矿、黄铁矿高钙镁型Si、Ca 和 Mg 含量较高方解石、钠长石和白云母集中在 3155m赤铁矿低钙镁铝硅型Si、Ca、Mg 和 Al 含量都较低云母、石英、方解石、斜长石、重晶石集中在 75m 以下赤铁矿、菱铁矿第2期岩矿测试http：/2024年266Element and Mineral Characteristics of Tailings in the Porphyry-Type IronDeposit from Ningwu BasinLU Yinpeng1，MENG Yumiao2*，HUANG Xiaowen2，WANG Conglin3，YANG Bingyang3，TANHOU Mingrui2，XIE Huan2（1.CollegeofEarthSciences,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China；2.StateKeyLaboratoryofOreDepositGeochemistry;InstituteofGeochemistry,ChineseAcademyofSciences,Guiyang550081,China；3.NanshanMiningCo.,Ltd.,AnhuiMaSteelMiningResourcesGroup,Maanshan243033,China）HIGHLIGHTS(1)Thetailingsofporphyrite-typeirondepositinNingwuBasinarecharacterizedbyhighcontentsofaluminum,andpyrite.(2)The iron oxides in the tailings of porphyrite-type iron deposit in Ningwu Basin contain large amounts ofimpurityelements,whichleadstoalargeerrorinXRDanalysis.(3)TIMA can directly obtain the mineral composition,element occurrence,particle size distribution,mineraldissociationdegreeandintergrowthrelationshipofcomplexirontailings.ABSTRACT：Theporphyrite-typeirondepositinNingwuBasinisanimportantsourceofironresourcesinChina,andthepremisefortheefficientandcomprehensiveutilizationofitscomplextailingsisathoroughunderstandingoftheir mineral pro