超貧磁鐵礦資源開發(fā)利用綜述要點(diǎn)

#超貧磁鐵礦資源開發(fā)利用綜述摘要：隨著近些年鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展，鐵礦資源消耗量逐年增加 ,現(xiàn)有的富鐵礦和貧鐵礦資源難以滿足市場需求，因此如何合理開發(fā)利用超貧磁鐵礦資源將顯得尤為重要。結(jié)合幾年來對(duì)多個(gè)超貧磁鐵礦資源采礦及選礦廠的設(shè)計(jì)工作，我們對(duì)開發(fā)利用超貧磁鐵礦資源進(jìn)行了深入的探索和研究。本文分別從采礦、選礦工藝、尾礦處理工藝和超貧磁鐵礦資源綜合利用幾個(gè)方面進(jìn)行介紹。關(guān)鍵詞：超貧磁鐵礦資源干選甩尾磨前濕式預(yù)選尾礦干排綜合利用推廣近十幾年來，伴隨中國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，鋼鐵行業(yè)飛速發(fā)展，鐵精粉價(jià)格相對(duì)處于高位，超貧磁鐵礦資源的開發(fā)利用更為廣泛，可開發(fā)利用的鐵礦資源的mFe更低，規(guī)模更大。內(nèi)蒙古寧城宏大礦業(yè)有限公司開發(fā)的超貧磁鐵礦資源中 mFe>1.5%均進(jìn)入礦石，剝采比0.2t/t，年原礦產(chǎn)量1600萬噸。富貴鳥北票礦業(yè)公司mFe>1.8%即進(jìn)入礦石，剝采比0.1t/t，年原礦產(chǎn)量5200萬噸，規(guī)?；纳a(chǎn)保證了企業(yè)較高的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，但是也帶來了諸多問題。其中最為顯著的問題就是選礦單位產(chǎn)品耗能高，以及大量的尾礦對(duì)環(huán)境造成影響和資源綜合利用率低。因此如何降低選礦能耗及更好的處理尾礦以及礦石中伴生資源綜合利用成為開發(fā)利用超貧磁鐵礦資源的三大關(guān)鍵因素。超貧磁鐵礦的選礦節(jié)能主要是圍繞多碎少磨、粗粒甩尾、能丟早丟的原則進(jìn)行的，先進(jìn)的破碎和磁選設(shè)備的廣泛應(yīng)用為其提供了保障。超貧磁鐵礦選礦產(chǎn)生的尾礦量巨大，尾礦排放造成的環(huán)境和安全問題顯得更為突出，因此推進(jìn)尾礦干排技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)尾礦的安全排放是解決超貧磁鐵礦尾礦問題的關(guān)鍵因素之一。超貧磁鐵礦以回收鐵為主，但其伴生資源如鈦、磷、釩、砂石等往往占其礦石價(jià)值的比重較大，因此伴生有用資源的綜合利用也成為提高超貧磁鐵礦采選企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的另一關(guān)鍵因素。1超貧磁鐵礦資源開采現(xiàn)狀我國鐵礦資源多而貧，以中低品位礦為主，富礦資源儲(chǔ)量只占總儲(chǔ)量的約1.8%。礦石類型復(fù)雜，難選礦和多組分共（伴）生礦多，其中超貧磁鐵礦資源所占比重較大。我國超貧磁鐵礦資源以河北、遼寧、內(nèi)蒙等地居多，全國其他地區(qū)也廣泛分布有這類可利用的超貧鐵礦資源，如河南、山東、黑龍江也有這類鐵礦在開發(fā)利用。目前超貧磁鐵礦資源主要在河北北部、遼寧西部、內(nèi)蒙古地區(qū)大規(guī)模開采利用。開采方式全部為山坡露天開采，開采深度一般不超過封閉圈以下50m。河北省超貧磁鐵礦資源的開發(fā)利用始于1999年，承德京城礦業(yè)集團(tuán)有限公司在承德市寬城滿族自治縣孤山子一帶對(duì)基性一超基性雜巖體中的含鐵超基性巖進(jìn)行開發(fā)，通過磁選工藝，回收巖體中的磁性鐵，選出的鐵精礦品位TFe65%左右，選礦比為8?10。由于該類含鐵巖石易采、易碎、易磨、易選，采選生產(chǎn)成本較低，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。隨后，承德天寶、遠(yuǎn)通、滿王、暢達(dá)、鑫達(dá)、磁源、京通及河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司等相繼在寬城縣、灤平縣、承德縣、豐寧縣、興隆縣、平泉縣等地投資勘查，建設(shè)選礦廠，開發(fā)利用超貧磁鐵礦資源。根據(jù)《超貧磁鐵礦勘察技術(shù)規(guī)程》（暫行）中規(guī)定，超貧磁鐵礦邊界品位要求為mFe》6%,工業(yè)品位要求為mFe》8%，露天平均剝采比w0.5t/t。結(jié)合超貧磁鐵礦資源開采技術(shù)條件好、 資源儲(chǔ)量大、礦石含鐵品位低等特點(diǎn),適合大規(guī)模生產(chǎn)。礦山企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)一般根據(jù)礦石可選性及鐵精粉市場行情，決定礦、巖的臨界值。最低入礦品位mFe含量僅1.5%，有的礦山以mFe含量1.8%、2%、2.5%、3%、4%、5%、6%作為臨界值，各不相同。2超貧磁鐵礦選礦工藝相對(duì)于達(dá)到工業(yè)品位的磁鐵礦選礦而言，制約超貧磁鐵礦資源利用的關(guān)鍵在于原礦品位低，選比大，單位成本高，因而超貧磁鐵礦選礦生產(chǎn)主要圍繞著多碎少磨、粗粒甩尾、能丟早丟以及節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本而展開。破碎磨礦能耗占整個(gè)選礦廠能耗的50%以上，而磨礦的能耗又占整個(gè)碎磨作業(yè)的70%以上，因此“多碎少磨”一直是選礦工作的基本原則。破碎后產(chǎn)品可經(jīng)過粉礦干選或磨前濕式預(yù)選大量甩尾，實(shí)現(xiàn)能丟早丟，減少磨礦階段能耗。采用高效圓錐破碎機(jī)實(shí)現(xiàn)多碎少磨超貧磁鐵礦的破碎干選流程多采用三段一閉路破碎，粉礦干選流程，為了提升干選效果，保證大量甩尾，破碎產(chǎn)品粒度需達(dá)到10~12mm以下，使得脈石礦物盡可能多的與有用礦物分離。先進(jìn)高效的破碎設(shè)備為多碎少磨、粗粒甩尾提供了有利的保障，其中以進(jìn)口圓錐破碎機(jī)和高壓輥磨機(jī)的應(yīng)用較為成熟。美卓和山特維克為代表的進(jìn)口圓錐破碎機(jī)的使用較為廣泛，進(jìn)口圓錐破碎機(jī)特點(diǎn)包括：設(shè)備重量輕，裝機(jī)容量小，處理能力大，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，產(chǎn)品粒度細(xì)，細(xì)粒級(jí)含量高。例如承德市保利滿王礦業(yè)有限公司河南礦采用的進(jìn)口圓錐破碎機(jī)，其破碎產(chǎn)品粒度為0~12mmm,粉礦率高，粉礦干選可甩去廢石50%以上；哈爾濱天滋礦業(yè)有限公司采用的美卓圓錐破碎機(jī)，其破碎產(chǎn)品粒度為0~10mm,粉礦干選甩去廢石40%以上；均實(shí)現(xiàn)了粗粒大量甩尾，減少入磨量，實(shí)現(xiàn)多碎少磨、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。采用高壓輥磨機(jī)實(shí)現(xiàn)多碎少磨高壓輥磨機(jī)是以層壓破碎原理使物料在準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)下破碎的雙輥破碎設(shè)備，原來多用于建材行業(yè)，目前隨著輥面材料的不斷改進(jìn)，在金屬礦山領(lǐng)域的推廣也在穩(wěn)步進(jìn)行。高壓輥磨機(jī)主要特點(diǎn)為：作業(yè)率高、適應(yīng)能力強(qiáng)、破碎比大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、破碎效果好、處理能力大。高壓輥磨機(jī)既可用于第三段細(xì)碎作業(yè)，也可用于細(xì)碎后的第四段超細(xì)碎作業(yè)。破碎產(chǎn)品粒度可達(dá)到3mm以下，其中細(xì)粒級(jí)含量高，預(yù)選效果好，顯著減少入磨量，并且輥壓技術(shù)在破碎過程中因擠壓而形成的礦石結(jié)構(gòu)裂隙，利于磨礦，明顯降低磨礦功耗，降低生產(chǎn)成本。河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司柏泉鐵礦技改工程中，利用高壓輥磨機(jī)作為第三段細(xì)碎作業(yè)，產(chǎn)品粒度5~0mm,粉礦含量高達(dá)30%~50%。干選后甩去大量廢石，減少入磨量，實(shí)現(xiàn)了能丟早丟。并且高壓輥磨產(chǎn)品中細(xì)粒級(jí)含量高,減少了磨礦階段的能耗,實(shí)現(xiàn)了選礦廠節(jié)能技改的目的。采用先進(jìn)磁選設(shè)備實(shí)現(xiàn)粗粒甩尾超貧磁鐵礦破碎產(chǎn)品進(jìn)行粗粒甩尾作業(yè),可大量減少入磨量,降低磨礦作業(yè)的能耗。粗粒甩尾主要包括磨前干選甩尾和磨前濕式預(yù)選,根據(jù)礦石性質(zhì)選擇不同的磁選設(shè)備。磨前干選甩尾工藝簡單,技術(shù)成熟可靠。應(yīng)用的設(shè)備主要有粉礦干選機(jī)、懸浮式干選機(jī)、沸騰式干選機(jī)。磁滑輪干選工藝已應(yīng)用多年,設(shè)備處理能力大,但是分選物料分布不均勻,分選效果差,已逐漸被粉礦干選機(jī)、懸浮式干選機(jī)和沸騰式干選機(jī)所替代。粉礦干選機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,適應(yīng)性強(qiáng),成熟可靠,現(xiàn)已廣泛用于超貧磁鐵礦的干選作業(yè)中。承德天寶礦業(yè)、保利滿王礦業(yè)等眾多企業(yè)均采用粉礦干選機(jī)進(jìn)行磨前甩尾作業(yè),運(yùn)行穩(wěn)定,甩尾效果好,為企業(yè)開發(fā)利用超貧磁鐵礦資源提供了技術(shù)保障。懸浮式干選機(jī)作為新型的粉礦干選設(shè)備,采用對(duì)輥布礦，料層均勻，平面磁系分選區(qū)長，磁性礦物更易被吸附，分選時(shí)主分選區(qū)處于懸浮松散狀態(tài)，分離徹底，分選效果好。目前承德柏泉鐵礦采選擴(kuò)能技改工程中已投入使用，替換原有的磁滑輪干選作業(yè)，甩尾率由原來的5.2%提高到20.24%，入磨品位提高1.12%，廢石中磁性鐵含量由原來的1.16%降低到0.75%，效果顯著，值得推廣。磨前干選工藝流程圖見圖1和圖2。隨著破碎設(shè)備的更新，破碎產(chǎn)品粒度的減小，細(xì)粉礦比例增加，磨前干選已經(jīng)不能滿足工藝要求。特別是經(jīng)過高壓輥磨機(jī)破碎后的物料，物料粒度細(xì)，粉狀物料含量達(dá)到30%~50%，普通干選工藝對(duì)細(xì)粒度粉狀物料分選效果較差，磁性鐵損失大。因此高壓輥磨的破碎產(chǎn)品可采用沸騰式干選工藝和磨前濕式預(yù)選工藝，可顯著提高入選品位，保證磁性鐵回收率。磨前濕式預(yù)選磁選機(jī)應(yīng)根據(jù)破碎產(chǎn)品粒度選擇合理的槽體結(jié)構(gòu)，其中12~0mm粒級(jí)可采用順流型槽體結(jié)構(gòu)，其適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用更為廣泛；5~0mm粒級(jí)可采用半逆流式槽體結(jié)構(gòu)或順流槽體結(jié)構(gòu)，采用半逆流槽體結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)破碎產(chǎn)品粒度要求高。中鋼集團(tuán)山東礦業(yè)有限公司蒼山鐵礦選礦廠破碎產(chǎn)品粒度為 12~0mm,采用濕式磨前粗粒預(yù)選磁選機(jī)（順流型），使入磨量減少40%，大幅度降低選礦成本，同時(shí)提高整個(gè)生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)能力，效果顯著。

破碎產(chǎn)品（12~0m）干選廢石粉礦干選機(jī)或懸浮式干選機(jī)干選廢石干選精礦圖1磨前干選工藝流程圖之一圖2磨前干選工藝流程圖之二圖3磨前濕式預(yù)選工藝流程圖之一圖4磨前濕式預(yù)選工藝流程圖之二3超貧磁鐵礦尾礦處理工藝超貧磁鐵礦資源由于其原礦品位低，選礦比8~30不等，選礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量尾礦，尾礦的排放對(duì)環(huán)境、安全和土地等都帶來了諸多問題，因此如何安全合理的處理尾礦是制約超貧磁鐵礦開發(fā)利用的關(guān)鍵因素之一。我國尾礦處理現(xiàn)狀我國現(xiàn)有礦山15.3萬個(gè)，截止到2013年，全國的尾礦堆積總量在150億噸以上，大量的尾礦堆存占用了農(nóng)田、林地，部分壓覆礦產(chǎn)資源，并對(duì)環(huán)境造成污染。除此之外，尾礦庫的安全問題也日顯突出，據(jù)了解我國現(xiàn)有的尾礦庫中危、病尾礦庫比例高達(dá)50%，因此實(shí)施尾礦干排迫在眉睫。尾礦干排工藝簡述尾礦干排是近年來國內(nèi)逐漸興起的一項(xiàng)新的尾礦處置工藝，是指尾礦經(jīng)高效脫水設(shè)備處理，形成含水低的餅狀尾礦砂，尾礦砂轉(zhuǎn)運(yùn)至固定地點(diǎn)進(jìn)行干式堆存。尾礦干排的主要特點(diǎn)：尾礦排放對(duì)環(huán)境破壞少、占用土地少，投資少。節(jié)約水資源。尾礦干式堆放降低尾礦庫的安全隱患。尾礦干排工藝采用的設(shè)備、技術(shù)、工藝為尾礦堆放及采空區(qū)(包括露天采坑)的綜合治理開辟了嶄新的途徑。尾礦干排工藝近年來發(fā)展迅速，工藝流程和設(shè)備日趨成熟，目前主要工藝有以下幾種：尾礦礦漿經(jīng)旋流器進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)后進(jìn)行脫水作業(yè)。粗粒級(jí)尾礦采用尾礦脫水篩脫水成干尾礦；細(xì)粒級(jí)尾礦經(jīng)濃縮后給入板框式壓濾機(jī)或者帶式壓濾機(jī)中脫水成干尾礦。此工藝在內(nèi)蒙古寧城宏大礦業(yè)有限公司尾礦干排工程中應(yīng)用非常成功，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，尾礦排放堆存安全可靠，解決了企業(yè)尾礦庫即將閉庫的難題。尾礦分級(jí)脫水工藝流程圖見圖5。尾礦礦漿經(jīng)濃縮后給入板框式壓濾機(jī)，壓濾機(jī)產(chǎn)品為干尾礦(含水率<18%)。此工藝適合尾礦量小、尾礦粒度細(xì)的尾礦處理工程。中金黃金股份有限公司河北峪耳崖金礦、平泉縣金寶金礦采用此工藝，工藝流程簡單，便于生產(chǎn)管理，其干尾礦含水量低，堆存安全穩(wěn)固，但是運(yùn)行成本偏高。此工藝對(duì)鐵礦精選廠較適用，對(duì)尾礦量巨大的超貧磁鐵礦選廠不適用。尾礦礦漿經(jīng)濃縮后給入帶式壓濾機(jī)中，壓濾產(chǎn)品為干尾礦。此工藝采用帶式壓濾機(jī)脫水，生產(chǎn)連續(xù)性好，運(yùn)行成本低，適應(yīng)性強(qiáng),對(duì)各粒級(jí)尾礦均適用。目前北京市密云縣放馬峪鐵礦采用此工藝進(jìn)行干排，運(yùn)行穩(wěn)定，成本低，適合向各類型礦山推廣。尾礦濃縮脫水工藝流程圖見圖6。濾餅干堆 回水至選礦廠圖5尾礦分級(jí)脫水流程圖

濾餅干堆 溢流回選礦廠圖6尾礦濃縮脫水流程圖4超貧磁鐵礦資源綜合利用目前，從超貧磁鐵礦中綜合回收利用的礦物主要有鐵、釩、鈦、磷、碎石、建筑沙等。4.1超貧釩鈦磁鐵礦資源綜合利用我國釩鈦磁鐵礦床分布廣泛，儲(chǔ)量豐富，主要分布在四川攀枝花—西昌地區(qū)、河北承德地區(qū)、陜西漢中地區(qū)、湖北鄖陽、襄陽地區(qū)、廣東興寧及山西代縣等地區(qū)。經(jīng)過多年開采，主要礦產(chǎn)地達(dá)到最低工業(yè)品位的釩鈦磁鐵礦已基本采空，且礦產(chǎn)地外圍找礦前景不樂觀，而探明的大量低品位釩鈦磁鐵礦價(jià)值凸顯，越來越多的企業(yè)開發(fā)利用低品位釩鈦磁鐵礦資源，在回收主產(chǎn)品鐵的同時(shí)，回收鈦和釩，提高了鐵礦資源利用水平承德黑山選鈦廠作為選鈦的代表企業(yè)，主要從承鋼集團(tuán)黑山鐵礦選礦廠排出的尾礦中回收鈦。選鈦流程分為兩種：強(qiáng)磁選——浮選流程，可生產(chǎn)高品位鈦精粉；螺旋溜槽重選流程，可生產(chǎn)低品位鈦精粉。企業(yè)可根據(jù)市場需求情況，選擇合適的生產(chǎn)流程。目前多數(shù)企業(yè)采用重選生產(chǎn)低鈦流程，鈦精粉品位25—30%。尾礦中鈦的回收利用不僅給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，也實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用，值得廣泛推廣。含磷超貧磁鐵礦資源的綜合利用我國高磷鐵礦石主要分布在長江流域一帶和云南省，如梅山高磷鐵礦、鄂西寧鄉(xiāng)式鐵礦。我國北方的河北、遼寧、吉林、內(nèi)蒙古、山東、新疆等地?fù)碛写罅康牡推肺涣阻F礦床。我國北方可利用的高品位磷礦資源少，從我國磷礦資源可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，為提高資源利用率、改變南磷北調(diào)的局面，加強(qiáng)北方低品位磷鐵礦資源的綜合開發(fā)利用很有必要。承德市遠(yuǎn)通集團(tuán)、保利滿王礦業(yè)公司、天寶礦業(yè)公司及高寺臺(tái)一帶小礦山等均對(duì)鐵礦資源中的伴生礦產(chǎn)進(jìn)行回收利用，通過常規(guī)磁選流程選鐵精粉，磁選尾礦通過強(qiáng)磁、浮選工藝生產(chǎn)鈦精粉和磷精粉，有效提高了資源綜合利用率，為低品位鐵礦資源的綜合利用起到示范作用。河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司柏泉鐵礦對(duì)原有選礦流程進(jìn)行改造，磁選尾礦進(jìn)行常溫浮選生產(chǎn)磷精粉，不僅實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用，也創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。超貧磁鐵礦資源固體廢料綜合利用超貧磁鐵礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的干選廢石和尾礦，不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，也存在極大的安全隱患。目前有些企業(yè)已結(jié)合超貧磁鐵礦的特點(diǎn)，充分利用其產(chǎn)生的固體廢料的性質(zhì)，變廢為寶的同時(shí)增加了企業(yè)的利潤。超貧磁鐵礦固體廢料的綜合利用主要有以下幾種：破碎干選廢石經(jīng)篩分后可作為建筑石子使用，其粒度要求為 8~25mm;選礦產(chǎn)生的尾礦砂可用做制磚原料或分級(jí)后用做建筑用砂，其粒度要求為0.1~3mm;其中建筑用砂石的合理運(yùn)輸半徑約為50km。唐山市宏泰礦業(yè)有限公司的廣申礦山固體廢料綜合利用項(xiàng)目，充分利用遵化和興隆的超貧磁鐵礦資源，年處理礦山固體廢料800萬噸，年產(chǎn)鐵精粉