我國鐵礦山選礦技術成就與發展展望 分析概括了我國鐵礦山選礦新技術的發展情況，從鐵礦石的選別工藝、選別設備、選別藥劑等方面進行了闡述，說明了近幾年來選礦新技術的應用所取得的成效，并聯系當前鐵礦山選礦的實際情況、以及存在的現實問題，展望了鐵礦山選礦技術的發展方向與趨勢。
關鍵詞：鐵礦山 選別工藝 選別設備 選別藥劑 發展展望
我國鐵礦石總儲量約為462.32億t（不包括臺灣省），其中C級以上儲量約220.31億t[1、2]，占世界總儲量的17.86%左右。我國鐵礦石的特點是：（1）貧礦多、富礦少。礦石平均品位低，貧礦占總儲量的97.5%，入爐富礦僅占2.5%。（2）礦石類型復雜，氧化礦、多金屬共生礦石及難選礦石多，且嵌布粒度細。因此幾乎全部開采的礦石都需經選礦處理，以提高冶煉原料品位與有用成分綜合利用程度。進入21世紀，礦產資源作為一種重要的國家戰略資源，作為社會經濟發展的重要基礎原料，在國民經濟建設、國防科技建設等方面有著舉足輕重的作用。隨著我國鋼鐵產量的飛速增長，高爐冶煉的鐵原料需求量大增，對質量的要求也越來越高。鐵礦山面臨著巨大的機遇和挑戰，應該大有作為，然而國內鐵礦石的品位越來越低，而高爐煉鐵對鐵精礦品位要求越來越嚴格，國外優質鐵礦石源源不斷的進口強烈地沖擊著國內鐵礦石市場。鐵礦山在這種大形勢下要想生存只有加強自身技術的改造，在礦山管理、礦山技術等方面聯系本礦山實際情況，不斷探索，積極和高等院校、科研院所合作，加強新技術的開發應用。
可喜的是，近年來在我國選礦工作者的積極努力下，不斷開拓、不斷創新、積極探索、抓住機遇、敢于挑戰，一批選礦科技成果已躋身于世界先進水平行列，大大促進了生產力的發展，支持了國民經濟建設的發展。
1、選礦工藝取得重大突破
目前國內選礦廠處理的鐵礦石主要有磁鐵礦和赤鐵礦兩大類，其中磁鐵精礦產量約占我國鐵精礦產量的3/4，而且國內大部分鐵礦山在選礦技術革新方面針對的也主要是這兩類礦石。
1.1磁鐵礦石選礦工藝的進展
我國鐵礦資源比較豐富，就儲量而言僅次于俄羅斯、加拿大、澳大利亞和巴西等國家[3]。在鐵礦資源中，鞍山式鐵礦分布最廣，是我國最重要的鐵礦床，其儲量約占全國鐵礦石總儲量的一半以上，而且規模一般比較大，其礦石類型以磁鐵礦為主，是當前國內鐵礦選礦廠最主要的入選礦石類型。近年來出現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
我國目前入選的磁鐵礦由于粒度細，使得磁團聚在選別中的負面影響日益明顯，導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合起來，實現選別磁鐵礦石過程中的優勢互補，有利于提高磁鐵礦石選別精礦品位。階段磨礦﹑弱磁選―反浮選工藝是我國鐵精礦提鐵降硅較有效工藝之一。鞍鋼弓長嶺選礦廠采用陽離子反浮選工藝，經
一次粗選一次精選獲得最終精礦﹑反浮選泡沫經濃縮磁選后再磨﹑再磨產品經脫水槽和多
次掃磁選后拋尾﹑磁選精礦返回反浮選作業再選，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，反浮選作業回收率98.5%左右的指標，并且精礦漿的理化性質滿足了長距離管道輸送的要求。
1.1.2 全磁選選別工藝
全磁選工藝是在現有階段磨礦﹑弱磁選―細篩再磨再選工藝流程的基礎上，再用高效細篩和高效磁選設備進行精選。與反浮選工藝相比該工藝流程簡單，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用多年，其鐵精礦品位一直保持在67%左右，曾獲得鐵精礦質量全國冠軍[6]。國內以高頻振網篩、BX磁選機、磁選柱、盤式過濾機等為主要設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，該工藝流程切入點準確，開口少，對于優化整體工藝流程、達到降硅提鐵的最終目的，既合理又經濟。應用結果表明，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20元/t。
1.1.3 超細碎―濕式磁選拋尾工藝
該工藝是將礦石細碎至5mm或3mm以下，然后用永磁中場強磁選機進行濕式磁選拋尾。該工藝對于節能降耗﹑有效利用極貧鐵礦石和提高最終鐵精礦質量具有特別重要的意義。馬鋼高村鐵礦為了開發利用品位20%以下鐵礦石，試驗研究采用高壓輥磨機將礦石細碎至3mm以下，中場強濕式磁選拋除40%左右粗粒尾礦， 將入磨物料的鐵品位提高至40%左右，經再磨再選后獲最終鐵精礦，該工藝最終鐵精礦品位達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―濕式永磁中場強磁選工藝,入選物料的粒度為-5mm占80%以上，可拋除產率30%～40%左右的粗粒尾礦。
1.2 紅礦選礦工藝的進展
我國紅礦資源儲量大，可選性差，主要分布在遼寧、河北、甘肅、安徽、內蒙、河南、湖北、山西、貴州等地。國內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，相對好選的紅鐵礦礦山大多進入深層開采時期，采礦成本逐年升高，紅礦選礦一直是我國選礦界的一大難題。近年來，我國選礦科技工作者堅持不懈進行選礦攻關，針對紅礦的具體特征研制出新型選礦藥劑、工藝及設備，使我國紅礦選礦技術取得了重大突破，工藝技術指標達到國際先進水平。
1.2.1 連續磨礦--磁選--浮選聯合工藝
鞍鋼調軍臺選礦廠在研究比較了“連續磨礦，弱磁—強磁—陰離子反浮選流程”、“連續磨礦，弱磁—強磁—酸性正浮選流程”、“階段磨礦、重選–磁選-酸性正浮選”、“連續磨礦，弱磁—強磁—陽離子反浮選流程”等工藝后，根據實驗結果確定采用“連續磨礦，弱磁—強磁—陰離子反浮選流程”，該流程結構合理、緊湊，對礦石性質變化的適應性較強，生產穩定。調軍臺選礦廠根據此流程改造后，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。目前除了調軍臺選礦廠外，已有齊大山選礦廠、東鞍山燒結廠按此流程完成了技術改造，司家營選礦廠、舞陽紅鐵礦選礦廠、弓長嶺紅鐵礦選礦廠已經按此流程開始建設，并取得了重大進展。以此流程為基礎的關門山、胡家廟紅鐵礦選礦廠也正在籌劃建設中。
1.2.2 階段磨礦--重選--磁選--浮選聯合工藝
齊大山選礦廠從2001年起采用階段磨礦、重選-強磁-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%，目前整個選廠自2004年4月份起鐵精礦品位一直穩定在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個百分點，尾礦品位降低1.36個百分點，一級品率達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%，金屬回收率76.11%的技術指標。
1.2.3 強磁—反浮選—焙燒聯合工藝
目前國內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，先通過強磁—反浮選獲得低雜質含量的鐵精礦，然后通過普通焙燒或者生產球團礦可大幅度提高產品的鐵品位，仍不失為優質煉鐵原料。馬鞍山礦山研究院針對江西鐵坑褐鐵礦等鐵礦石的試驗研究結果表明，焙燒產品的鐵品位可達到65%以上，與焙燒、磁選、反浮選聯合工藝相比，生產成本大幅度下降，使該類型鐵礦石具有經濟開采利用價值。
2、選礦設備取得重大進展
近年來，我國鐵礦石選礦工藝水平的提高得到了新型選礦設備及國外先進設備的支持，尤其是近年來在破碎、磨礦分級、選別（包括重選、磁選、浮選等）、脫水、過濾等方面研制或引進許多新型高效設備，并得到了成功應用，為選礦技術進步提供了設備保障。
2.1破碎設備
幾十年來，我國的金屬礦山一直為節能降耗、提高經濟效益而努力，“多碎少磨”是基本的原則。破碎設備的進展主要表現在研制應用新型外動顎勻擺顎式破碎機、雙腔顎式破碎機、雙腔回轉式破碎機、沖擊顎式破碎機等獨創、實用性破碎設備上。但這些設備在技術上、使用效果上和國外引進的破碎設備相比，還有一定差距。美卓、山特維克等國外公司的高效圓錐破碎機，使最終破碎粒度平均降低5～8mm。國內已經研制的的可代替細碎和一段粗磨的高壓輥壓機，目前正在馬鋼南山礦業公司等礦山進行工業試驗。此外，目前柱磨機在國內部分礦山中也有一定應用，該種設備節能降耗幅度大，可提高系統的產量30%-50%以上，且設備運轉率高，對環境影響小。
2.2 磨礦設備
由于球磨機是一種有很多優點的成熟設備，因此磨礦設備的研究主要集中在節能和磨機襯板上。磨機的節能降耗主要體現在磨礦設備的規格、、磨礦介質、設備結構性能，磨礦設備與工藝流程的配置方式上。磨機襯板的發展經歷了從金屬襯板（錳鋼、高鉻合金剛、硬鎳合金等）到非金屬襯板（橡膠襯板），再發展到磁性襯板[7]，使用磁性襯板能使得磨機負荷小，使用壽命長，噪音小等優點，磁性襯板已成功應用在本鋼歪頭山鐵礦、鞍鋼齊大山選礦廠、包鋼選礦廠等企業，取得了顯著的經濟效益。此外，對磨礦的自動控制，助磨劑的研究也有一定進展。
2.3 細粒篩分分級設備
近年來，通過不斷引進消化國外的先進技術，我國的細粒篩分分級設備已達到國際水平。MVS高頻振網篩在我國冶金礦山鐵精礦提質降雜工藝中得到廣泛應用，目前已成功應用于首鋼選礦廠、本鋼選礦廠、鞍鋼選礦廠、武鋼選礦廠等礦山企業。生產實踐證明，用該細篩代替傳統的尼龍細篩，篩分質效率可由不足30%提高至50%或更高，明顯提高了再磨機的效率，在鐵精礦提質降雜的同時節約了能耗。此外， GYX31-1207高頻振動細篩，也能有效地提高鐵精礦品位，該設備機械性能好，篩分效率也不錯，篩網的使用壽命也較長，目前在黑山鐵礦已得到成功應用。新型斜窄流分級設備在分級過程中具有單位占地面積產能大，分級效率高，性價比高，應用范圍廣等特點。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用。
美國德瑞克高頻細篩在我國磁鐵礦選礦廠也已得到應用。萊蕪礦業公司、魯南礦業公司采用該細篩代替普通尼龍細篩后，原礦處理量增加25%以上，精礦品位提高近1個百分點。
2.4 磁選設備
我國磁選設備的進展比較快，從弱磁到強磁，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，并取得很大進展，出現了一批較高水平的磁選設備。目前國內開發研制的磁選設備主要有：a.濕式弱磁選設備，典型的包括φ1050系列永磁筒式磁選機、LP系列立盤永磁磁選機、BX系列新型高效永磁磁選機、新型BK系列專用永磁磁選機、YCMC型系列永磁脈動磁選機、磁選柱等；b.永磁大塊礦石干式磁選機，具有代表性有CTDG系列永磁大塊礦石干式磁選機；c.中磁場永磁筒式磁選機，代表性的有ZC、WCT系列中磁永磁筒式磁選機。d.強磁選機，主要有CS系列感應輥式強磁選機、Shp系列平環式強磁選機、Slon系列立環脈動高梯度強磁選機、DPMS系列開梯度永磁強磁選機、YCG系列粗粒永磁輥式強磁選機等。
2.5 磁--重選設備
目前復合力選礦技術取得很大進展。開發應用的磁--重選設備主要有磁選柱[9]、磁團聚重選機、低場強自重介跳汰機、CSX系列磁場篩選機等。他們的特點是復合力場，除磁力外還有重力和水動力，是磁選和重選的結合。各種力起到相互補充的作用，因而，提高了分選的選擇性。這些設備現都在實際生產中得到應用，其中磁選柱、磁團聚重選機應用較廣。
本鋼南芬和歪頭山選礦廠采用磁選柱對磁鐵精礦提質降雜，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98.57%。通鋼板石溝鐵礦選礦廠采用8臺∮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分析試驗，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處理嵌布粒度極細的北區礦石，鐵精礦品位由63.88%提高至66.01%。首鋼水廠選礦廠采用電磁聚機代替普通永磁磁聚機的研究結果證明，鐵精礦品位可提高2個百分點以上，同時亦表明可以放粗選別粒度[8]。
2.6 浮選設備
浮選設備在鐵礦石選礦作業中應用很廣泛，目前國內廣泛應用的浮選設備主要是各種類型浮選機，類型有自吸氣機械攪拌式、充氣機械攪拌式和充氣式三種，針對浮選機的研究主要集中在浮選機槽體結構、葉輪形狀、葉輪轉速、葉輪直徑、定子等方面。使用教多的包括XT系列浮選機、BF系列浮選機、JJF系列浮選機、CF系列浮選機等等，近年比較新型的主要有XTB棒形浮選機，以及細粒順流浮選機和XPM型噴射浮選機等。此外，原來廣泛應用于煤炭工業的浮選柱，中科院余永富院士等在國內首次將最先進的微泡型“浮選柱”成功運用于鐵礦石陽離子，近期在鞍山鋼鐵公司進行了成功的工業試驗，不僅大大簡化了工藝流程，而且選出的鐵礦石純度更高。
2.7 過濾脫水設備
近年來，過濾脫水設備有重大突破，新的過濾脫水設備主要有盤式真空過濾機、壓濾機、陶瓷過濾機，最新研究開發的還有膜過濾技術。盤式真空過濾機是針對金屬礦物密度大、沉降速度快、粘度大的特點進行優化設計。具有結構堅固合理、濾盤運轉平穩、自動調速強攪拌、軸端密封可靠、不漏礦漿等特點。目前已有近百家選礦廠300多臺盤式過濾機取代了原有過濾機，過濾指標明顯改善。陶瓷過濾機是利用陶瓷板上的微孔產生毛細作用，液體在無外力情況下，靠毛細作用進入陶瓷板上的微孔孔道，并在真空泵產生的負壓作用下，達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表明，與筒式內濾機相比，過濾設備系數由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濾過濾機更換為陶瓷和盤式過濾機設備各50%。
3、選礦藥劑不斷更新
選礦藥劑的進步對我國鐵礦石選礦工藝的發展特別是提鐵降硅工作的開展起到了重要作用。國內研制的鐵礦浮選藥劑主要有捕收劑和抑制劑，捕收劑又分為陰離子捕收劑、陽離子捕收劑、螯合捕收劑3大類。
近幾年我國選礦工作者主要是對脂肪酸類、石油磺酸鹽類進行改性和混合用藥，使其選擇性明顯提高，捕收能力增強，尤其是在陰離子反浮選捕收劑方面取得重大進展。新型高效陰離子捕收劑SH-37、MZ-21、RA-515分別在鞍鋼調軍臺選廠、齊大山選廠和東鞍山燒結廠等紅鐵礦選廠應用獲得了成功，鐵精礦品位達到66%～67%以上，噸精礦藥劑成本降低15%以上，對溫度的適應性增強，經濟效益顯著。用于磁鐵精礦提質降雜的新型高效捕收劑MD－28、MH－80分別在魯南礦業公司和太鋼尖山鐵礦等推廣應用，磁鐵精礦品位提高至69%以上。新近研制的 MH－88特效捕收劑用于選別舞陽鐵山廟貧赤鐵礦石，獲得鐵精礦品位65%以上，金屬回收率72.56%的良好指標。
陽離子捕收劑主要是胺類捕收劑，用于浮選硅質礦物，包括脂肪胺和醚胺。國內采用胺類捕收劑的選礦廠不多，且藥劑種類較少，主要以十二碳脂肪胺和混合胺為主。 鞍鋼弓長嶺選廠采用了新型陽離子捕收劑YS—73。此外，武漢理工大學研制的新型陽離子捕收劑GE—601，具有耐低溫、效率高的特點，不僅可解決十二胺存在的問題，而且可不需通過磁選拋尾而直接拋尾，從而可簡化工藝流程。
螯合捕收劑能與礦物表面的金屬離子形成穩定的螯合物，其選擇性比脂肪酸類捕收劑明顯提高。如水溶性的羧甲基淀粉在鞍鋼調軍臺選廠應用于工業生產，大大簡化了藥劑的配制過程且降低了生產成本，年創效益300萬元以上。鐵精礦脫硫特效活化劑MHH-1對脫除鐵精礦中的硫化礦特別是磁性較強、可浮性較差的磁黃鐵礦具有明顯效果，與其他活化劑相比，MHH-1具有用量少、成本低、脫硫效果明顯等特點，目前該產品已經在多家礦山成功應用，因此該產品的研制為鐵精礦提鐵降硫提供了新途徑。
4、我國鐵礦山選礦技術的發展方向
雖然我國鐵礦部分選礦工藝技術和精礦質量已達國際先進水平，但我國鐵礦石貧、雜、細及種類多的特點，鋼鐵工業對鐵精礦的新要求等給我國選礦工作者提出了新的挑戰。因此，我國冶金礦山選礦技術還有著更深的發展：
（1）在推廣應用以磁選-反浮選、高效磁選（磁重選）等為代表的高質量鐵精礦選礦技術的同時，選礦工藝流程應該盡可能的高效、簡單，因此應加強對選礦設備、選礦工藝的研究，盡可能以最合適的流程取得最佳的效果。反浮選工藝對提高金屬的回收率具有重要的應用前景，應積極加強對反浮選藥劑的研究[6]。
（2）在繼續重視鐵精礦提鐵降硅技術的同時，今后應重視降低其它有害雜質技術的研究，包括S、P、K、Na、F等。
（3）應進一步加強嵌布粒度極細紅鐵礦及復合多金屬紅鐵礦石選礦技術的研究，以進一步提高我國貧紅鐵礦石的利用率。
（4）在磨礦、選別設備方面，今后應抓好節能型超細碎設備的引進及合作開發，應加大引進和消化國外先進技術裝備工作，盡快提升我國鐵礦石整體技術裝備水平。同時配套考慮粗粒拋尾工藝及相關設備的開發研究工作。應進一步加強能有效回收微細粒鐵礦物的節能型選礦設備的研制，包括強磁設備的永磁化、微細粒浮選機及浮選柱等。要對具有多段連選性能的多筒磁選機更深入地研究。
（5）在選礦藥劑方面，應著重于研制對各種礦石適應性強、高效、耐低溫、無毒的藥劑；研究同時配制、同時添加的復配藥劑；目前應重點研發出能浮選非石英硅酸鹽類脈石礦物的高效捕收劑、擴大反浮選工藝的應用范圍。
（6）在浮選設備方面目前的研究主要向大型化和節能化方向發展，浮選粒級下限降低，把復合力場引入到浮選機中，此外浮選機的自動控制方面也應加強研究。對于浮選柱在鐵礦山中的應用還有很大工作要做，具有較大前景。
（7）在過濾脫水設備方面：①研究與開發高效過濾介質；②開發多功能一體化元器件，增強密封性；③發展復合過濾技術設備；④設備大型化、節能和自動化。
參考文獻
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