铁矿山选矿技术概述王明嘉1摘 要：分析概括了我国铁矿山的资源现状，提出了几点应对铁矿石匮乏现状的应对方案，对选别工艺、选别设备、选别药剂等方面进行了阐述，对我国铁矿技术的现状与未来进行了深刻的反思与展望。关键词：铁矿山 选别工艺 选别设备 选别药剂 反思与展望一、我国铁矿资源现状我国铁矿类型多样，成矿条件复杂，中小型矿床多、超大型矿床少，贫矿多、富矿少，伴生组分多，选冶条件复杂。资源分布非常广泛，遍及全国 31 个省、市和自治区的 700 多个县、旗。截止 2006 年底，全国铁矿石查明资源储量607.26 亿 t，其中，基础储量 220.92 亿 t，占 36.4%，资源量 386.34 亿 t。辽宁、四川、河北、山西、云南五省合计查明资源储量 372.52 亿 t，占总查明资源储量的 61.3。据钢铁工业协会信息统计部资料 1，我国主要几个省的铁矿资源储量见表 1.1。表 1.1 我国主要几个省的铁矿资源储量Tab.1.1 The iron ore reserves of some mainly provinces in China地区储量(亿 t)基础储量(亿 t)资源量(亿 t) 合计(亿 t)辽宁43.3068.66 41.85 110.5河北11.9246.71 14.68 61.40四川21.5132.06 20.07 52.12山西4.52 5.57 28.06 33.63安徽6.38 11.67 17.89 29.56云南1.88 4.57 17.16 21.73内蒙8.07 11.41 18.93 20.341 王明嘉（1986-），男，吉林长春人，助理工程师，毕业于中国矿业大学，现从事选矿试验及选矿工艺设计方面工作。联系电话：13852088448我国是世界上铁矿资源比较丰富的国家之一，全国已发现各类铁矿床(点)8896 处，分布在 28 个省、市、自治区的 600 个县内。其主要分布省、区为辽宁、河北、四川、山西、安徽、湖北、云南、内蒙古、山东等；其次是北京、湖南、河南、广东、甘肃、新疆、陕西、贵州、江西、福建、海南、吉林等。按矿化集中区可分为：鞍山-本溪、冀东-密云、辽西、五台-吕梁、包头-白云鄂博、鲁中、邯邢、宁芜-庐枞、鄂东、攀枝花-西昌、川滇、闽西、粤北、霍丘、石碌、陕南、祁连、东疆、天山、阿尔泰山等成矿带(区) 2。我国铁矿资源的基本特点是:分布广泛又相对集中；矿床类型多,成矿条件复杂；中、小型矿床多超大型矿床少；贫矿多,富矿少；共伴生组分多,选冶技术条件差。世界上铁矿类型除前寒武纪沉积变质型铁矿经风化淋滤作用而形成的“古风化壳”富铁矿在我国不具规模外,其它类型均有发现。我国铁矿资源,以贫矿为主,绝大部分须经选矿富集后才能使用,全国铁矿石平均品位仅 33%,低于世界铁矿石平均品位 11 个百分点,比目前世界铁矿石供应大国平均品位低 20个百分点；截至 2005 年底，全国富铁矿矿石储量只有 2.16 亿 t 占可采储量总量的 1.9%。我国铁矿矿石类型复杂，有用组分的嵌布粒度细、多组分共(伴)生铁矿石储量占全国总储量的 1/3，在已探明储量中，除前寒武纪沉积变质型属易采、易选铁矿外,其余类型因其成矿条件复杂，构造、热液能活动强烈、多源物质叠加,矿石中有益、有害组分含量较高,多数铁矿具有综合利用价值或选冶技术条件差，难选冶的铁矿石约占 1/5。有的铁矿共(伴)生组分经济价值甚至超过铁矿价值，如白云鄂博铁矿中含有丰富的稀土和铌，攀枝花钒钛磁铁矿中的钒和钛储量居世界前列 3。我国地域辽阔,地质条件复杂多样,在不同地质构造条件和成矿地质作用下,形成了许多不同时期的不同性质和类型的铁矿。我国目前主要可利用的铁矿石工业类型如下:(1)磁铁矿石:是我国最主要的铁矿石类型,主要赋存于受变质沉积型、接触交代-热液型及与火山-侵入活动有关型铁矿床中,属易选、利用率高的矿石类型,分布遍及全国,但集中分布于辽宁、河北山西、山东、安徽和内蒙古等省(区)。(2)赤铁矿石:主要赋存于沉积型、风化淋滤型及部分受变质沉积型、与火山侵入活动有关的铁矿床中,属难选矿石,主要分布于辽宁、湖北、河北四川、湖南和内蒙古等省(区)。(3)钒钛磁铁矿石:主要赋存于岩浆晚期型铁矿床中,矿石伴生钒、钛,可综合利用,矿床规模大易采易选,主要分布于四川和河北。(4)混合矿石:系指两种或两种以上矿石类型共生的铁矿石,主要赋存于受变质沉积型、接触交代热液型矿床中,主要分布于云南、甘肃、河北、辽宁和湖南等省。(5)菱铁矿石:主要赋存于沉积型和部分接触交代热液型铁矿床中。矿石采、选均较困难,利用率不高,主要分布于云南、陕西、四川和贵州等省。(6)褐铁矿石:主要赋存于风化淋滤型铁矿床和接触交代热液型铁矿床氧化带中。主要分布在云南、广东、广西、山东、贵州和福建等省(区)。(7)镜铁矿石:主要赋存于接触交代热液型铁矿床中,属难选、难利用矿石,主要分布于甘肃镜铁山、安徽省霍丘和山西省袁家村等矿区 3。21 世纪以来，中国钢铁工业飞速发展，但国内铁矿石的生产能力却增长缓慢。近年来，我国地质勘探新增储量下降，滞后于开采消耗量，造成后备资源不足。2004 年新增储量同比减少 1.4%，且查明储量中，基础储量级别以上仅占36.8% (占世界 0.11%)，其中经济可采的仅占 28.2%。我国钢铁工业高速增长的态势，对铁矿石的需求量越来越大(详见图 1.1)。但是由于我国铁矿资源禀赋不佳，储量增长滞后，生产能力又有限，自给严重不足，其保障能力仅为44%，造成了供需矛盾突出，并有进一步拉大的趋势(见图 1.21.3)。由以上分析可以看出，我国已经成为世界铁矿石进口大国，今后十年中国钢铁产量还会继续高速增长。从战略的角度看，铁矿石的供应不能主要依靠进口，为此，必须制定相应的技术政策 1。二、我国铁矿资源匮乏的应对方案为保证我国铁矿石的平稳供应，可以采取以下措施：1）加强资源勘查，提高国内资源保证程度是解决铁矿石安全供给的关键之一。要实行多元投资机制，不断增加地质勘查业的经济、技术、人才的投入，增加铁矿资源的新增储量，提高铁矿资源的保证程度；要加强地质成矿理论的研究，寻找新类型、新地区和非常规铁矿资源，将勘查区由陆地扩展到海洋(如铁锰结核)；勘查复杂难采矿床。2）加强铁矿石选冶技术攻关，提高综合利用水平，开发利用一批新的大型铁矿资源基地。我国已探明的铁矿资源中，暂难利用的保有储量约占总量的 20%左右，其中相当部分的铁矿区储量超过亿 t，因此如能在选冶技术突破，将有数十亿 t的中、贫铁矿可开发利用。因此，我们应加大科技投入，协同攻关，力争 35年内使难选冶铁矿石在开发利用技术上有突破性进展。3）积极拓宽铁矿资源勘查、开发渠道，充分利用国外资源，建立长期、稳定的供应基地。世界铁矿资源非常丰富，已探明的铁矿资源量超过 8000 亿 t(金属量 1810亿 t)。若按已探明的铁矿石储量和现已形成的生产规模计，可供全球 800 年所需；若按现保有储量计，其可供年限在 130 年以上。因此，应通过政府、企业等多渠道合作，在互惠互利的基础上，加快铁矿资源的合作勘查、开发，充分利用好国外资源。4）大力推广资源节约型经济，实现铁矿资源的可持续开发利用。要树立科学发展观，从实施可持续发展的高度，推动钢铁工业经济増长方式的转变。要加强铁矿资源开发利用的全过程的管理，保护和合理开发利用铁矿资源，开发利用替代资源，走资源节约型经济之路。三、难选铁矿石资源利用的现状及发展方向（1）铁矿选矿技术进展褐铁矿矿石含铁 35%40%，高者可达 50%，有害杂质 S、P 通常较高。我国探明褐铁矿储量 12.3 亿 t 占全国探明储量的 2.3%。主要分布于云南、广东、广西、山东、贵州、江西、新疆和福建。由于褐铁矿中富含结晶水，因此采用物理选矿方法，铁矿精矿品位很难达到 60%，但与菱铁矿相同，焙烧后因烧失较大而大幅度提高铁精矿品位。褐铁矿在磨矿过程中极易泥化，难以获得较高的金属回收率。近年来，随着新型高梯度强磁选机和新型高效反浮选药剂的研制成功，强磁选、反浮选、正浮选、焙烧-磁选联合流程等都取得明显进展。王毓华等人 3针对广东某褐铁矿矿石共生关系简单的特点，采用强化矿浆分散阳离子反浮选脱硅新工艺，即采用 1250 g/t 碳酸钠和 600 g/t 水玻璃实现矿浆的强化分散，在磨矿细度为-0.074 mm 占 80%、十二胺用量 200g/t、浮选时间 18min 的条件下，选别该褐铁矿矿石，获得铁精矿铁品位为 59.25%、全铁回收率为 83.42%的指标。另外，王毓华等人 4还针对某褐铁矿性质相对较简单的特点，采用单一反浮选工艺选别褐铁矿。研究了脱泥、单一阳离子及阴阳离子捕收剂联合等技术方案对反浮选指标的影响。试验结果表明，采用新型 DTL阳离子表面活性剂脱泥、氧化钙活化含硅矿物、淀粉抑制铁矿物、油酸及十二胺联合使用的新工艺方案，取得了良好的分选指标，经脱泥和反浮选后，得到含铁品位为 57.18%、铁回收率 74.90%的褐铁矿精矿。铁坑铁矿采用强磁-正浮洗工艺流程处理褐铁矿矿石，获得总精矿品位大于 50%、回收率大于 60%的指标，后又进行了强磁选-正浮选-强磁选和强磁-反浮选两种分选工艺的试验，分别获得精矿品位 52.09%和 54.48%、回收率 75.29%和70.78 的试验指标 5。近年来，随着新型高梯度强磁选机及新型高效反浮选药剂的研制成功，中钢集团马鞍山矿山研究院对铁坑铁矿褐铁矿进行了大量研究工作。其中强磁选-反浮选-焙烧联合工艺试验研究结果表明，反浮选精矿铁品位可达到57.00%、SiO 2含量降至 5.00%左右，经焙烧后产品的铁品位可达到 64.00%以上。与焙烧-磁选-反浮选联合工艺相比，生产成本大幅度下降，使该类型铁矿石具有经济开发利用价值，正在实施产业化，不久将投入生产。李永聪等人 6针对新疆某含褐铁矿和含铁硅酸盐矿物的铁矿石，采用浮选、重选、磁选和焙烧磁选等选矿方法进行试验研究。试验结果表明，在原矿品位46.50%的情况下，焙烧磁选工艺可获得铁精矿品位 59.20%、回收率 92.90%的技术指标。其不同选矿方法的选矿指标如表 1.2 所示。从经济方面考虑，建议采用弱磁选-强磁选-正浮选工艺或分级-重选-细粒级浮选工艺联合流程比较适宜。表 1.2 新疆某铁矿选矿方法比较%Tab.1.2The separation methods comparison of one iron deposit in Xinjiang选别方法 精矿产率 精矿品位 回收率正浮选(闭路) 50.65 56.74 62.08反浮选(开路) 48.18 52.20 54.54摇床重选 43.42 57.90 54.32弱磁-强磁选 68.87 52.71 78.26焙烧磁选 67.22 59.24 92.90陈雯 7采用絮凝-强磁选回收某易泥化褐铁矿，在铁精矿品位保持不变的前提下，可大幅度提高金属回收率。研究结果表明，与直接强磁选相比，絮凝-强磁选工艺可将某含大量易泥化褐铁矿铁矿石的金属回收率提高 1015 个百分点，认为提高絮凝-强磁选作业分选效率的关键在于正确把握分散、絮凝过程。张桂兰等人 8对山东威海某低品位(原矿品位 TFe25.34% )褐铁矿石进行了选矿研究，比较了 6 种不同选矿工艺的选矿指标，如表 1.3 所示。周岳远等人 9针对云南化念褐铁矿，采用粗细颗粒分级入选的生产流程，选用 CRIMM 型稀土永磁辊式强磁选机作为精选设备。当原矿品位为 46%左右时，经过一次选别可得到总精矿品位大于 50%、精矿回收率大于 80%的生产指标，如表 1.4 所示。表 1.3 山东某地铁矿选矿工艺与选矿指标对比%Tab.1.3 The comparision of separation flow and resultsof one iron mineral in Sh