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不同国别进口铁矿石矿物学特征分析: 来自显微组分和元素分析的约束

张子傲 刘恩涛 许家省 严德天 刘曙 闵红

张子傲, 刘恩涛, 许家省, 严德天, 刘曙, 闵红. 不同国别进口铁矿石矿物学特征分析: 来自显微组分和元素分析的约束[J]. 地质科技通报, 2023, 42(2): 33-40. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0094
引用本文: 张子傲, 刘恩涛, 许家省, 严德天, 刘曙, 闵红. 不同国别进口铁矿石矿物学特征分析: 来自显微组分和元素分析的约束[J]. 地质科技通报, 2023, 42(2): 33-40. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0094
Zhang Ziao, Liu Entao, Xu Jiaxing, Yan Detian, Liu Shu, Min Hong. Analysis of mineralogical characteristics of imported iron ore from different countries: Constraints from maceral compositions and elemental analysis[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2023, 42(2): 33-40. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0094
Citation: Zhang Ziao, Liu Entao, Xu Jiaxing, Yan Detian, Liu Shu, Min Hong. Analysis of mineralogical characteristics of imported iron ore from different countries: Constraints from maceral compositions and elemental analysis[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2023, 42(2): 33-40. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0094

不同国别进口铁矿石矿物学特征分析: 来自显微组分和元素分析的约束

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0094
基金项目: 

国家重点研发计划 2018YFF0215402

详细信息
    作者简介:

    张子傲(1997-), 男, 现正攻读地质工程专业硕士学位, 主要从事沉积盆地分析研究工作。E-mail: 275415180@qq.com

    通讯作者:

    刘恩涛(1986-), 男, 副教授, 主要从事沉积盆地分析、盆地流体年代学研究工作。E-mail: liuentao@cug.edu.cn

  • 中图分类号: P618.31

Analysis of mineralogical characteristics of imported iron ore from different countries: Constraints from maceral compositions and elemental analysis

  • 摘要:

    我国是铁矿石资源进口大国,通过分析不同产地进口铁矿石的矿物学特征,可以为铁矿石原产地分析及固体废物属性鉴定提供参考依据。以11个常见进口国一级铁矿石样品为研究对象,综合运用偏光显微镜、X射线荧光光谱法(XRF)以及黄铁矿、磁铁矿LA-ICP-MS微量元素分析等方法,查明了各国铁矿石的元素组成和矿物组合特征,探究了不同产地铁矿石形成的地质环境。X射线荧光光谱分析表明铁矿石样品主要元素为Fe,O,其次为Si,Ca,Al,Mn,Tb,Ti,Mg,P,S,不同国别铁矿石元素含量存在差异。偏光显微镜光片鉴定表明铁矿石样品不仅矿物类型上存在差异,而且在副矿物种类和含量、结构构造等方面存在差别,这些差异性特征可以作为铁矿石产地判别的依据。磁铁矿微区原位微量元素的成因类型判别结果显示,澳大利亚磁铁矿主要为BIF建造型,而缅甸、老挝为矽卡岩型。采用多种技术表征不同产地铁矿石样品的矿物组成、元素含量、矿相组成、矿物形成环境的差异性,揭示了不同产地铁矿石样品的矿物学特征,对进口铁矿石质量的识别、管控和产地溯源具有重要意义。

     

  • 图 1  不同国别进口铁矿石样品主要元素质量分数折线图

    Figure 1.  Line chart of the major element contents of imported iron ore samples from different countries

    图 2  不同国别进口铁矿石金属矿物显微矿相图

    A.缅甸样品中的磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿,反射光下;B.乌克兰样品中的赤铁矿,斜照光下;C.老挝样品中磁铁矿向赤铁矿转化,反射光下;D.加拿大样品中钛铁矿、赤铁矿、磁铁矿,正交偏光下;E.澳大利亚样品中的赤铁矿与褐铁矿,正交偏光下;F.南非样品中的赤铁矿与黄铁矿,反射光下;G.南非样品中赤铁矿与褐铁矿,正交偏光下;H.智利样品中钛铁矿与黄铁矿,反射光下;I.吉尔吉斯斯坦样品中的钛铁矿与黄铁矿,反射光下。Hem.赤铁矿; Mag.磁铁矿; Py.黄铁矿; Ilm.钛铁矿; Lm.铁矿

    Figure 2.  Microscopic photos showing mineral compositions of imported iron ore from different countries

    图 3  不同国别进口铁矿石透明矿物显微矿相图

    A.缅甸样品中的方解石,正交偏光下;B.智利样品中的绿泥石,单偏光下;C.哈萨克斯坦样品中的绢云母,正交偏光下;D.缅甸样品中的辉石,正交偏光下;E.缅甸样品中的绿泥石,正交偏光下;F.巴西样品中石英,正交偏光下。Cal.方解石; Cfs.绿泥石; Ser.绢云母; Qtz.石英; Aug.辉石

    Figure 3.  Microscopic photos of transparent minerals in iron ores from different countries

    图 4  不同国别进口铁矿石矿相结构显微图

    A.缅甸铁矿石样品中发育的网状结构,自然光下;B.哈萨克斯坦铁矿石样品中发育的交代结构、网状结构,自然光下;C.伊朗铁矿石样品中发育的交代结构,自然光下;D.智利铁矿石样品发育的解理结构,自然光下;E.巴西铁矿石样品中发育的板状结构,自然光下;F.南非铁矿石样品中发育的文象结构,自然光下

    Figure 4.  Micrograph showing the textures of imported iron ore from different countries

    图 5  不同国别进口铁矿石中磁铁矿主要微量元素质量分数

    Figure 5.  Trace elements diagram of magnetite in imported iron ores from different countries

    图 6  不同国别进口铁矿石中磁铁矿微量元素的矿床识别类型[23]

    BIF.条带状含铁建造型;IOCG.铁氧化物-铜-金型;Kiruna.基律纳型;Fe-Ti-V.钒钛磁铁矿型

    Figure 6.  Magnetite trace elements diagram showing ore deposit types of iron ores imported from different countries

    图 7  不同国别进口铁矿石中黄铁矿主要微量元素质量分数

    Figure 7.  Trace elements diagram of pyrite in imported iron ores from different countries

    表  1  进口铁矿石样品产地及其他信息

    Table  1.   Imported iron ore sample origin and other information

    国别 品名 品牌 入境口岸
    巴西 铁矿粉 Sinter Feed High SiliconGuaiba 上海
    哈萨克斯坦 球团矿 球团矿 阿拉山口
    加拿大 粉矿 Concentrate Fine 上海
    缅甸 铁矿石 铁矿石 云南自治
    老挝 铁矿 铁矿砂 日照
    伊朗 球团矿 球团矿 日照
    南非 铁矿粉 精粉Iron Ore (Magnetite) 上海
    澳大利亚 铁块矿 纽曼块 上海
    智利 粉矿 ATACAMA PFCNN 湛江
    吉尔吉斯斯坦 铁矿粉 铁精粉 阿拉山口
    乌克兰 铁矿粉 Agglomerate精粉65.0 上海
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    表  2  不同国别进口铁矿石偏光显微镜金属矿物鉴定结果

    Table  2.   Results of metal minerals identified by polarizing microscope in iron ore from different imported countries

    原产国 主要矿物 其他次要矿物 特异性指标
    巴西 赤铁矿 磁铁矿 板状结构和网状结构
    哈萨克斯坦 赤铁矿 磁铁矿 含绢云母
    加拿大 磁铁矿 赤铁矿 主矿物不单一
    缅甸 磁铁矿 黄铁矿、赤铁矿 矿物种类多、矿物结构多
    老挝 磁铁矿 赤铁矿 磁铁矿向赤铁矿转化
    伊朗 磁铁矿 赤铁矿 赤铁矿向磁铁矿转化
    南非 赤铁矿 褐铁矿、黄铁矿 矿物晶体细小
    澳大利亚 赤铁矿 磁铁矿 赤铁矿中均含有褐铁矿
    智利 钛铁矿 黄铁矿 含大量绿泥石
    吉尔吉斯斯坦 钛铁矿 黄铁矿 无明显特征
    乌克兰 赤铁矿 钛铁矿 无明显特征
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  • 收稿日期:  2021-09-01

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