我國(guó)鐵礦山選礦技術(shù)成就與發(fā)展展望

1、我國(guó)鐵礦山選礦技術(shù)成就與發(fā)展展望摘 要：分析概括了我國(guó)鐵礦山選礦新技術(shù)的發(fā)展情況，從鐵礦石的選別工藝、選別設(shè)備、選別藥劑等方面進(jìn)行了闡述，說明了近幾年來選礦新技術(shù)的應(yīng)用所取得的成效，并聯(lián)系當(dāng)前鐵礦山選礦的實(shí)際情況、以及存在的現(xiàn)實(shí)問題，展望了鐵礦山選礦技術(shù)的發(fā)展方向與趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：鐵礦山 選別工藝 選別設(shè)備 選別藥劑 發(fā)展展望我國(guó)鐵礦石總儲(chǔ)量約為462.32億t（不包括臺(tái)灣?。?，其中C級(jí)以上儲(chǔ)量約220.31億t1、2，占世界總儲(chǔ)量的17.86%左右。我國(guó)鐵礦石的特點(diǎn)是：（1）貧礦多、富礦少。礦石平均品位低，貧礦占總儲(chǔ)量的97.5%，入爐富礦僅占2.5%。（2）礦石類型復(fù)雜，氧化礦、多金屬共生礦

2、石及難選礦石多，且嵌布粒度細(xì)。因此幾乎全部開采的礦石都需經(jīng)選礦處理，以提高冶煉原料品位與有用成分綜合利用程度。進(jìn)入21世紀(jì)，礦產(chǎn)資源作為一種重要的國(guó)家戰(zhàn)略資源，作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防科技建設(shè)等方面有著舉足輕重的作用。隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量的飛速增長(zhǎng)，高爐冶煉的鐵原料需求量大增，對(duì)質(zhì)量的要求也越來越高。鐵礦山面臨著巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，應(yīng)該大有作為，然而國(guó)內(nèi)鐵礦石的品位越來越低，而高爐煉鐵對(duì)鐵精礦品位要求越來越嚴(yán)格，國(guó)外優(yōu)質(zhì)鐵礦石源源不斷的進(jìn)口強(qiáng)烈地沖擊著國(guó)內(nèi)鐵礦石市場(chǎng)。鐵礦山在這種大形勢(shì)下要想生存只有加強(qiáng)自身技術(shù)的改造，在礦山管理、礦山技術(shù)等方面聯(lián)系本礦山實(shí)際情況，不斷探索

3、，積極和高等院校、科研院所合作，加強(qiáng)新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用?？上驳氖?，近年來在我國(guó)選礦工作者的積極努力下，不斷開拓、不斷創(chuàng)新、積極探索、抓住機(jī)遇、敢于挑戰(zhàn)，一批選礦科技成果已躋身于世界先進(jìn)水平行列，大大促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，支持了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。1、選礦工藝取得重大突破目前國(guó)內(nèi)選礦廠處理的鐵礦石主要有磁鐵礦和赤鐵礦兩大類，其中磁鐵精礦產(chǎn)量約占我國(guó)鐵精礦產(chǎn)量的3/4，而且國(guó)內(nèi)大部分鐵礦山在選礦技術(shù)革新方面針對(duì)的也主要是這兩類礦石。1.1磁鐵礦石選礦工藝的進(jìn)展我國(guó)鐵礦資源比較豐富，就儲(chǔ)量而言僅次于俄羅斯、加拿大、澳大利亞和巴西等國(guó)家3。在鐵礦資源中，鞍山式鐵礦分布最廣，是我國(guó)最重要的鐵礦床，其儲(chǔ)量約占

4、全國(guó)鐵礦石總儲(chǔ)量的一半以上，而且規(guī)模一般比較大，其礦石類型以磁鐵礦為主，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)鐵礦選礦廠最主要的入選礦石類型。近年來出現(xiàn)的比較成功的新工藝具有代表性的主要有：“階段磨礦弱磁選反浮選工藝”，“全磁選選別工藝”，“超細(xì)碎濕式磁選拋尾工藝”。1.1.1 階段磨礦弱磁選反浮選工藝我國(guó)目前入選的磁鐵礦由于粒度細(xì)，使得磁團(tuán)聚在選別中的負(fù)面影響日益明顯，導(dǎo)致依靠單一的磁選法提高精礦品位越來越難，把磁選法與陰離子反浮選結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)選別磁鐵礦石過程中的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有利于提高磁鐵礦石選別精礦品位。階段磨礦弱磁選反浮選工藝是我國(guó)鐵精礦提鐵降硅較有效工藝之一。鞍鋼弓長(zhǎng)嶺選礦廠采用陽離子反浮選工藝，經(jīng)一次粗選一次精

5、選獲得最終精礦反浮選泡沫經(jīng)濃縮磁選后再磨再磨產(chǎn)品經(jīng)脫水槽和多次掃磁選后拋尾磁選精礦返回反浮選作業(yè)再選，精礦鐵品位從64%提高至68.89%，精礦中的SiO2含量降至4%以下，鐵的作業(yè)回收率98%以上。太鋼尖山鐵礦采用陰離子反浮選工藝流程，經(jīng)高效浮選藥劑一次粗選一次精選三次掃選，改造前精礦品位65.5%左右，SiO2含量為8%左右，改造后獲得精礦鐵品位68.9%以上，SiO2含量4%以下，反浮選作業(yè)回收率98.5%左右的指標(biāo)，并且精礦漿的理化性質(zhì)滿足了長(zhǎng)距離管道輸送的要求。1.1.2 全磁選選別工藝全磁選工藝是在現(xiàn)有階段磨礦弱磁選細(xì)篩再磨再選工藝流程的基礎(chǔ)上，再用高效細(xì)篩和高效磁選設(shè)備進(jìn)行精選。

6、與反浮選工藝相比該工藝流程簡(jiǎn)單，工藝可靠，投資省、工期短、易操作。首鋼礦山選礦廠入選礦石屬于鞍山式貧磁鐵礦，礦石呈條帶狀和片麻狀構(gòu)造，金屬礦物以磁鐵礦為主，有少量的赤鐵礦，全磁選工藝在首鋼礦山選廠應(yīng)用多年，其鐵精礦品位一直保持在67%左右，曾獲得鐵精礦質(zhì)量全國(guó)冠軍6。國(guó)內(nèi)以高頻振網(wǎng)篩、BX磁選機(jī)、磁選柱、盤式過濾機(jī)等為主要設(shè)備的全磁選工藝首先在本鋼南芬選礦廠和歪頭山選礦廠采用，該工藝流程切入點(diǎn)準(zhǔn)確，開口少，對(duì)于優(yōu)化整體工藝流程、達(dá)到降硅提鐵的最終目的，既合理又經(jīng)濟(jì)。應(yīng)用結(jié)果表明，精礦鐵品位可提高至69.5%左右，精礦中的SiO2含量降至4%以下，尾礦品位和金屬回收率基本不變，新增加加工成本小于

7、20元/t。1.1.3 超細(xì)碎濕式磁選拋尾工藝該工藝是將礦石細(xì)碎至5mm或3mm以下，然后用永磁中場(chǎng)強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行濕式磁選拋尾。該工藝對(duì)于節(jié)能降耗有效利用極貧鐵礦石和提高最終鐵精礦質(zhì)量具有特別重要的意義。馬鋼高村鐵礦為了開發(fā)利用品位20%以下鐵礦石，試驗(yàn)研究采用高壓輥磨機(jī)將礦石細(xì)碎至3mm以下，中場(chǎng)強(qiáng)濕式磁選拋除40%左右粗粒尾礦， 將入磨物料的鐵品位提高至40%左右，經(jīng)再磨再選后獲最終鐵精礦，該工藝最終鐵精礦品位達(dá)65%以上，SiO2含量降至4%以下，尾礦品位 10%以下。另外，山東萊蕪鐵礦金嶺鐵礦等采用錘碎機(jī)濕式永磁中場(chǎng)強(qiáng)磁選工藝,入選物料的粒度為-5mm占80%以上，可拋除產(chǎn)率30%40%

8、左右的粗粒尾礦。1.2 紅礦選礦工藝的進(jìn)展我國(guó)紅礦資源儲(chǔ)量大，可選性差，主要分布在遼寧、河北、甘肅、安徽、內(nèi)蒙、河南、湖北、山西、貴州等地。國(guó)內(nèi)易選的磁鐵礦資源正面臨著日益短缺的局面，后備磁鐵礦礦山明顯不足，相對(duì)好選的紅鐵礦礦山大多進(jìn)入深層開采時(shí)期，采礦成本逐年升高，紅礦選礦一直是我國(guó)選礦界的一大難題。近年來，我國(guó)選礦科技工作者堅(jiān)持不懈進(jìn)行選礦攻關(guān)，針對(duì)紅礦的具體特征研制出新型選礦藥劑、工藝及設(shè)備，使我國(guó)紅礦選礦技術(shù)取得了重大突破，工藝技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。1.2.1 連續(xù)磨礦-磁選-浮選聯(lián)合工藝鞍鋼調(diào)軍臺(tái)選礦廠在研究比較了“連續(xù)磨礦，弱磁強(qiáng)磁陰離子反浮選流程”、“連續(xù)磨礦，弱磁強(qiáng)磁酸性正

9、浮選流程”、“階段磨礦、重選磁選-酸性正浮選”、“連續(xù)磨礦，弱磁強(qiáng)磁陽離子反浮選流程”等工藝后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定采用“連續(xù)磨礦，弱磁強(qiáng)磁陰離子反浮選流程”，該流程結(jié)構(gòu)合理、緊湊，對(duì)礦石性質(zhì)變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，生產(chǎn)穩(wěn)定。調(diào)軍臺(tái)選礦廠根據(jù)此流程改造后，在原礦品位29.60%的情況下，取得了精礦品位67.59 %以上，尾礦品位10.56%，金屬回收率82.24%的指標(biāo)。目前除了調(diào)軍臺(tái)選礦廠外，已有齊大山選礦廠、東鞍山燒結(jié)廠按此流程完成了技術(shù)改造，司家營(yíng)選礦廠、舞陽紅鐵礦選礦廠、弓長(zhǎng)嶺紅鐵礦選礦廠已經(jīng)按此流程開始建設(shè)，并取得了重大進(jìn)展。以此流程為基礎(chǔ)的關(guān)門山、胡家廟紅鐵礦選礦廠也正在籌劃建設(shè)中。1.2.

10、2 階段磨礦-重選-磁選-浮選聯(lián)合工藝齊大山選礦廠從2001年起采用階段磨礦、重選-強(qiáng)磁-陰離子反浮選工藝流程分別取代一選車間的階段磨礦、重選-強(qiáng)磁-酸性正浮選工藝流程及二選車間的焙燒磁選工藝后，一選車間的精礦品位從63.60%提高到66.21%，二選車間精礦品位從63.26%提高到66.80%，目前整個(gè)選廠自2004年4月份起鐵精礦品位一直穩(wěn)定在67%以上，尾礦品位也由原12.5%降至11.14%，SiO2由原8%降至目前4%以下，鐵精礦品位比改造前提高3.8個(gè)百分點(diǎn)，尾礦品位降低1.36個(gè)百分點(diǎn)，一級(jí)品率達(dá)99.80%以上。鞍鋼東鞍山選廠也采用該工藝獲得得到了精礦品位64.49%，金屬回收

11、率76.11% 的技術(shù)指標(biāo)。1.2.3 強(qiáng)磁反浮選焙燒聯(lián)合工藝目前國(guó)內(nèi)紅鐵礦的還原焙燒磁選工藝因其成本高和鐵精礦品位低應(yīng)用不是很廣，該工藝主要適合褐鐵礦、菱鐵礦等燒損較大的鐵礦石。由于該類鐵礦石的理論品位較低，先通過強(qiáng)磁反浮選獲得低雜質(zhì)含量的鐵精礦，然后通過普通焙燒或者生產(chǎn)球團(tuán)礦可大幅度提高產(chǎn)品的鐵品位，仍不失為優(yōu)質(zhì)煉鐵原料。馬鞍山礦山研究院針對(duì)江西鐵坑褐鐵礦等鐵礦石的試驗(yàn)研究結(jié)果表明，焙燒產(chǎn)品的鐵品位可達(dá)到65%以上，與焙燒、磁選、反浮選聯(lián)合工藝相比，生產(chǎn)成本大幅度下降，使該類型鐵礦石具有經(jīng)濟(jì)開采利用價(jià)值。2、選礦設(shè)備取得重大進(jìn)展近年來，我國(guó)鐵礦石選礦工藝水平的提高得到了新型選礦設(shè)備及國(guó)外先

12、進(jìn)設(shè)備的支持，尤其是近年來在破碎、磨礦分級(jí)、選別（包括重選、磁選、浮選等）、脫水、過濾等方面研制或引進(jìn)許多新型高效設(shè)備，并得到了成功應(yīng)用，為選礦技術(shù)進(jìn)步提供了設(shè)備保障。2.1破碎設(shè)備幾十年來，我國(guó)的金屬礦山一直為節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益而努力，“多碎少磨”是基本的原則。破碎設(shè)備的進(jìn)展主要表現(xiàn)在研制應(yīng)用新型外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機(jī)、雙腔顎式破碎機(jī)、雙腔回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)、沖擊顎式破碎機(jī)等獨(dú)創(chuàng)、實(shí)用性破碎設(shè)備上。但這些設(shè)備在技術(shù)上、使用效果上和國(guó)外引進(jìn)的破碎設(shè)備相比，還有一定差距。美卓、山特維克等國(guó)外公司的高效圓錐破碎機(jī)，使最終破碎粒度平均降低58mm。國(guó)內(nèi)已經(jīng)研制的的可代替細(xì)碎和一段粗磨的高壓輥壓機(jī)，目前正

13、在馬鋼南山礦業(yè)公司等礦山進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。此外，目前柱磨機(jī)在國(guó)內(nèi)部分礦山中也有一定應(yīng)用，該種設(shè)備節(jié)能降耗幅度大，可提高系統(tǒng)的產(chǎn)量30%-50%以上，且設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高，對(duì)環(huán)境影響小。2.2 磨礦設(shè)備由于球磨機(jī)是一種有很多優(yōu)點(diǎn)的成熟設(shè)備，因此磨礦設(shè)備的研究主要集中在節(jié)能和磨機(jī)襯板上。磨機(jī)的節(jié)能降耗主要體現(xiàn)在磨礦設(shè)備的規(guī)格、磨礦介質(zhì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)性能，磨礦設(shè)備與工藝流程的配置方式上。磨機(jī)襯板的發(fā)展經(jīng)歷了從金屬襯板（錳鋼、高鉻合金剛、硬鎳合金等）到非金屬襯板（橡膠襯板），再發(fā)展到磁性襯板 7，使用磁性襯板能使得磨機(jī)負(fù)荷小，使用壽命長(zhǎng)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)，磁性襯板已成功應(yīng)用在本鋼歪頭山鐵礦、鞍鋼齊大山選礦廠、包鋼選礦廠

14、等企業(yè)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。此外，對(duì)磨礦的自動(dòng)控制，助磨劑的研究也有一定進(jìn)展。2.3 細(xì)粒篩分分級(jí)設(shè)備近年來，通過不斷引進(jìn)消化國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)的細(xì)粒篩分分級(jí)設(shè)備已達(dá)到國(guó)際水平。MVS高頻振網(wǎng)篩在我國(guó)冶金礦山鐵精礦提質(zhì)降雜工藝中得到廣泛應(yīng)用，目前已成功應(yīng)用于首鋼選礦廠、本鋼選礦廠、鞍鋼選礦廠、武鋼選礦廠等礦山企業(yè)。生產(chǎn)實(shí)踐證明，用該細(xì)篩代替?zhèn)鹘y(tǒng)的尼龍細(xì)篩，篩分質(zhì)效率可由不足30%提高至 50%或更高，明顯提高了再磨機(jī)的效率，在鐵精礦提質(zhì)降雜的同時(shí)節(jié)約了能耗。此外， GYX31-1207高頻振動(dòng)細(xì)篩，也能有效地提高鐵精礦品位，該設(shè)備機(jī)械性能好，篩分效率也不錯(cuò)，篩網(wǎng)的使用壽命也較長(zhǎng)，目前在黑山

15、鐵礦已得到成功應(yīng)用。新型斜窄流分級(jí)設(shè)備在分級(jí)過程中具有單位占地面積產(chǎn)能大，分級(jí)效率高，性價(jià)比高，應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。目前已在云錫公司黃茅山選廠和云南讕滄鉛礦得到有效應(yīng)用。美國(guó)德瑞克高頻細(xì)篩在我國(guó)磁鐵礦選礦廠也已得到應(yīng)用。萊蕪礦業(yè)公司、魯南礦業(yè)公司采用該細(xì)篩代替普通尼龍細(xì)篩后，原礦處理量增加25%以上，精礦品位提高近1個(gè)百分點(diǎn)。2.4 磁選設(shè)備我國(guó)磁選設(shè)備的進(jìn)展比較快，從弱磁到強(qiáng)磁，從電磁到永磁，從干式到濕式等，人們都做了大量的研究工作，并取得很大進(jìn)展，出現(xiàn)了一批較高水平的磁選設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)開發(fā)研制的磁選設(shè)備主要有：a.濕式弱磁選設(shè)備，典型的包括1050系列永磁筒式磁選機(jī)、LP系列立盤永磁磁選機(jī)、

16、BX系列新型高效永磁磁選機(jī)、新型BK系列專用永磁磁選機(jī)、YCMC型系列永磁脈動(dòng)磁選機(jī)、磁選柱等；b.永磁大塊礦石干式磁選機(jī)，具有代表性有CTDG系列永磁大塊礦石干式磁選機(jī)； c.中磁場(chǎng)永磁筒式磁選機(jī)，代表性的有ZC、WCT系列中磁永磁筒式磁選機(jī)。d.強(qiáng)磁選機(jī)，主要有CS系列感應(yīng)輥式強(qiáng)磁選機(jī)、Shp系列平環(huán)式強(qiáng)磁選機(jī)、 Slon系列立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)、DPMS系列開梯度永磁強(qiáng)磁選機(jī)、YCG系列粗粒永磁輥式強(qiáng)磁選機(jī)等。2.5 磁-重選設(shè)備目前復(fù)合力選礦技術(shù)取得很大進(jìn)展。開發(fā)應(yīng)用的磁-重選設(shè)備主要有磁選柱9、磁團(tuán)聚重選機(jī)、低場(chǎng)強(qiáng)自重介跳汰機(jī)、CSX系列磁場(chǎng)篩選機(jī)等。他們的特點(diǎn)是復(fù)合力場(chǎng)，除磁力外

17、還有重力和水動(dòng)力，是磁選和重選的結(jié)合。各種力起到相互補(bǔ)充的作用，因而，提高了分選的選擇性。這些設(shè)備現(xiàn)都在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，其中磁選柱、磁團(tuán)聚重選機(jī)應(yīng)用較廣。本鋼南芬和歪頭山選礦廠采用磁選柱對(duì)磁鐵精礦提質(zhì)降雜，精礦鐵品位可提高至69%以上，精礦中的SiO2含量降至4%以下，精礦回收率達(dá)98.57%。通鋼板石溝鐵礦選礦廠采用8臺(tái)600磁選柱，使精礦品位由原來的65.5%提高到67.48%，包鋼選礦廠采用磁選柱處理弱磁選精礦的工業(yè)分析試驗(yàn)，精礦品位由61%提高到65%，SiO2含量由3.5%降至2.13%5。太鋼峨口鐵礦選礦廠采用變徑型磁聚機(jī)處理嵌布粒度極細(xì)的北區(qū)礦石，鐵精礦品位由63.88%提高

18、至66.01%。首鋼水廠選礦廠采用電磁聚機(jī)代替普通永磁磁聚機(jī)的研究結(jié)果證明，鐵精礦品位可提高2個(gè)百分點(diǎn)以上，同時(shí)亦表明可以放粗選別粒度8。2.6 浮選設(shè)備浮選設(shè)備在鐵礦石選礦作業(yè)中應(yīng)用很廣泛，目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的浮選設(shè)備主要是各種類型浮選機(jī)，類型有自吸氣機(jī)械攪拌式、充氣機(jī)械攪拌式和充氣式三種，針對(duì)浮選機(jī)的研究主要集中在浮選機(jī)槽體結(jié)構(gòu)、葉輪形狀、葉輪轉(zhuǎn)速、葉輪直徑、定子等方面。使用教多的包括XT系列浮選機(jī)、BF系列浮選機(jī)、JJF系列浮選機(jī)、 CF系列浮選機(jī)等等，近年比較新型的主要有XTB棒形浮選機(jī)，以及細(xì)粒順流浮選機(jī)和XPM型噴射浮選機(jī)等。此外，原來廣泛應(yīng)用于煤炭工業(yè)的浮選柱，中科院余永富院士等在

19、國(guó)內(nèi)首次將最先進(jìn)的微泡型“浮選柱”成功運(yùn)用于鐵礦石陽離子，近期在鞍山鋼鐵公司進(jìn)行了成功的工業(yè)試驗(yàn)，不僅大大簡(jiǎn)化了工藝流程，而且選出的鐵礦石純度更高。2.7 過濾脫水設(shè)備近年來，過濾脫水設(shè)備有重大突破，新的過濾脫水設(shè)備主要有盤式真空過濾機(jī)、壓濾機(jī)、陶瓷過濾機(jī)，最新研究開發(fā)的還有膜過濾技術(shù)。盤式真空過濾機(jī)是針對(duì)金屬礦物密度大、沉降速度快、粘度大的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固合理、濾盤運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、自動(dòng)調(diào)速強(qiáng)攪拌、軸端密封可靠、不漏礦漿等特點(diǎn)。目前已有近百家選礦廠300多臺(tái)盤式過濾機(jī)取代了原有過濾機(jī)，過濾指標(biāo)明顯改善。陶瓷過濾機(jī)是利用陶瓷板上的微孔產(chǎn)生毛細(xì)作用，液體在無外力情況下，靠毛細(xì)作用進(jìn)入陶瓷板上的微孔孔道，并在真空泵產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，達(dá)到固體與液體分離的目的。鞍鋼東鞍山選礦廠使用陶瓷過濾機(jī)表明，與筒式內(nèi)濾機(jī)相比，過濾設(shè)備系數(shù)由 0.227t/（m2.h）提高到0.757t/（m2.h），濾餅水份由13.48%降至9.41%。目前東鞍山選礦廠已將原有筒式內(nèi)濾過濾機(jī)更換為陶瓷和盤式過濾機(jī)設(shè)備各50%。3、選礦藥劑不斷更新選礦