贫细杂难选铁矿石选矿技术进展

ＳｅｒｉｅｓＮｏ．４ＩＤ７Ｍａｖ２０１０金底茸妇ＭＥＴＡＬＭＩＮＥ总第４０７期

２０１０年第５期

·矿物工程－

贫细杂难选铁矿石选矿技术进展木陈雯（长沙矿冶研究院）

摘要论述了加强科技进步，高效低耗开发利用我国贫细杂难选铁矿资源的意义，结合研究工作与生产实践，分析了各类型难选铁矿石选矿的关键技术难点，并分别探讨了适合超贫磁铁矿、微细粒赤铁矿及菱铁矿、褐铁矿的高效低成本开发利用的选矿技术。关键词超贫磁铁矿微细粒赤铁矿菱铁矿褐铁矿低成本开发

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钢铁工业是社会发展的重要基础，１９８０年到２００８年，钢铁总产量１０多倍的增长支撑了国民生产总值的持续稳定增长。中国、欧盟、美国和日本近年来发布的２０２０年钢铁工业科技发展指南也都强调，在可以预见的相当长一段时间内，钢铁仍然是人类社会不可替代的功能性、结构性基础材料。然而我国铁矿资源“贫、细、杂、散”的品质特点及较低的整体利用水平使国内铁矿石供给量远不能满足我国钢铁工业的发展。国产铁矿石虽然从２００１年的１．００２亿ｔ增加到２００８的３．８０３亿ｔ，２００８年在经济下滑的情况下，仍从国外进口了４．４３７亿ｔ成品铁矿石，进口量比２００７年增长１５．９％，对进口矿的依存度高达５３．８５％。这种铁矿石资源严重不足的局面导致近年来进口矿价格飞涨【ｌ』。在２００５年上涨７１．５％后，２００６年上涨１９％，２００７年又上涨９．５％，２００８年铁矿石价格谈判中，国外主要铁矿石供应商竟然提出在２００７年矿价的基础上再涨９５％的无理要求，可见对进口铁矿石的高度依赖已经直接威胁到国家的经济安全。２０２０年前是我国完成工业化进程的关键时期，也是我国铁矿资源供应最关键、最困难的时期。因此，依靠科技进步，加强对超贫磁铁矿、微细粒贫赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿的高效低耗综合利用研究，扩大可工业利用铁矿资源量，保障铁矿资源的安全供给，是钢铁行业和国民经济发展中亟待解决的问题。１贫细杂难选矿的定义及资源特点Ｒ．Ａ．威廉斯在２０世纪９０年代初就定性和定量地提出了矿石“难选”的概念，定义了３种类型的难选矿石：“本质上难选”（由于复杂的矿物组成）、“经济上难选”（由于为达到所要求的精矿品位而进行加工处理和对废物的处理过程带来的高成本）和“环保限制难选”（由于处理过程中受到使用化学物品的限制或所产生气相、固相或液相废物排放的限制）。

，“十一五”国家科技支撑计划项目（编号：２００６ＢＡＢ０２Ａ０４）。陈雯（１９６５一），女，长沙矿冶研究院矿产资源开发技术研究所。所长，教授级高级工程师，４１００１２湖南省长沙市麓山南路９６６号。

·５５·万方数据总第４０７期金属矿山２０１０年第５期“贫”。一般按矿石需要选矿加工和不需要选矿加工来划分贫、富矿。能直接入炉冶炼而不需要选矿加工的铁矿石统称富矿，澳大利亚将富矿称为ＤＳＯ矿（ＤｉｒｅｃｔＳｈｉｐｐｉｎｇＯｒｅ），一般，Ｉ＇Ｆｅ品位６２％以上。需要选矿加工的铁矿石统称为贫矿。最近河北省颁布了《超贫磁铁矿勘查技术规程（暂行）》，将边界品位＜２０％的磁铁矿，统称超贫磁铁矿。中国可工业利用铁矿石指标见表１。表１我国可工业利用铁矿石指标％“细”。指的是有用矿物嵌布粒度细，通常将磨细到４５～０岬时铁矿物的单体解离度才能达到９０％以上的赤铁矿和磨细到３０～０“ｍ时铁矿物的单体解离度才能达到９０％以上的磁铁矿称为微细粒铁矿。“杂”。指的是矿石组分杂，金属矿物种类较多，矿石含杂质较多。我国多组分共（伴）生铁矿石储量占总储量的三分之一，典型矿床有攀枝花铁矿、白云鄂博铁矿、大冶铁矿等，共（伴）生组分有钒、钛、稀土、铜等。中国现行的勘查规范规定，圈定磁铁矿矿体、钒钛磁铁矿矿体及菱铁矿矿体的边界品位均为ＴＦｅ２０％，而圈定赤铁矿矿体、褐铁矿矿体和镜铁矿矿体的边界品位均为ＴＦｅ２５％。低于边界品位的铁矿都叫超贫铁矿。我国上百亿吨菱铁矿、褐铁矿、微细粒矿及鲡状赤铁矿等复杂难选氧化铁矿石因开发利用技术水平限制而难以工业利用。应该说菱铁矿、褐铁矿、鲕状赤铁矿、矿石组分复杂的共（伴）生铁矿石、超微细粒嵌布矿（如湖南湘西南地区的江口式铁矿）均属于本质上难选的铁矿。而低品位矿、微细粒铁矿则属于经济上难选的范畴。２超贫磁铁矿选矿２．１超贫磁铁矿的开采现状我国超贫磁铁矿资源以河北、辽宁等地居多，河北省ＴＦｅ含量在１０％～２０％之间的超贫磁铁矿查明资源储量５．５×１０９ｔ，预测资源储量接近１．１０ｘ１０１０ｔ；辽宁省超贫磁铁矿资源总量预计为１．０７×１０１０ｔ。全国其他地区也广泛分布有这类可利用的超贫铁矿资源，如河南、山东也有这类铁矿在开发利·５６．用心Ｊ。目前超贫磁铁矿资源主要在河北北部（如承德地区）大规模开采利用。河北省超贫磁铁矿资源的开发利用始于１９９９年，承德京城矿业集团有限公司在承德市宽城满族自治县孤山子一带对基性一超基性杂岩体中的含铁超基性岩进行开发，通过磁选工艺，回收岩体中的磁性铁，选出的铁精矿品位ＴＦｅ６５％左右，选矿比为８～１０。由于该类含铁岩石易采、易碎、易磨、易选，采选生产成本较低，取得了较好的经济效益。随后，承德大宝、大山、远通等矿业公司相继在宽城孤山子一带投资勘查，建立选矿厂，开发利用超贫磁铁矿资源。截至２００５年底，仅承德市就有钒钛磁铁矿矿山８１家，选厂４８家，年生产铁精粉超过１．０×１０ｔ，已

成为河北省铁矿产品的一个重要来源日１。２．２超贫磁铁矿的选矿技术要点相对于达到工业品位的磁铁矿选矿而言，制约超贫磁铁矿利用的关键在于原矿品位低，选比大，开采利用成本高，因而所有的选矿工作都围绕着多碎少磨、能收早收、能丢早丢以及节能降耗、减少生产成本而展开。（１）采用高效设备实现多碎少磨。破碎磨矿能耗占整个选矿厂能耗的５０％以上，而磨矿的能耗又占整个碎磨作业的７０％以上，因此“多碎少磨”一直是选矿工作的基本原则。目前实现多碎少磨的关键仍然是采用高效破碎设备，其中最值得一提的是德国洪堡公司的高效辊压技术和湖南深湘公司的柱磨技术，上述２种设备均可以将中碎产品破碎到５—０姗甚至３—０ｍｍ，不仅大幅度降低了入磨细度，辊

压技术在破碎过程中因挤压而形成的矿石结构中的裂隙还有利于磨矿。（２）粗粒湿式抛尾技术。能丢早丢，即从破碎作业开始，就在可能的作业进行由粗粒到细粒的阶段抛尾，国内外大部分磁铁矿选矿厂均采用粗粒干式磁选抛尾的方法，在原矿入磨前抛弃大量尾矿来达到提高分选设备处理能力、提高人选品位并降低生产成本的目的。但由于细粉矿的影响，无论是粗粒还是细粒干式抛尾，多数存在抛尾量少，品位提高幅度有限，磁性铁损失却较大等问题，尤其是在气候潮湿的南方或者北方多雨季节，中细粒干式抛尾效果差的现象尤其突出。但采用高效辊压技术将矿石破碎到１０～Ｏｍｍ后再采用湿式粗粒抛尾设备，却可显著提高人选品位，且磁性铁损失极少，如甘肃山丹铁矿、马鞍山某铁矿Ｈ１和北京建龙承德铁矿，首

万方数据陈雯：贫细杂难选铁矿石选矿技术进展２０１０年第５期先采用ｚＭＪ９００ｓ柱磨机超细碎，将粒度为３０ｍｍ的中碎产品破碎到５ｍｍ以下，采用长沙矿冶研究院开发的粗粒磁选设备进行了干式和湿式抛尾的对比试验，试验结果见表２一表４。由表２和表３可见湿式抛尾不仅抛尾量大，而且将人选品位分别从１２．５３％提高到４０．３３％，２４．２７％提高到５６．６７％，与相同条件下的干式抛尾结果相比，抛尾产率高出１３．３４～８．７８个百分点，品位提高１２．９０一１３．３７个百分点。表２山丹铁矿原矿干、湿式弱磁选机粗粒抛尾试验结果表３马鞍山某铁矿干、湿式弱磁选机粗粒抛尾试验结果表４北京建龙承德铁矿湿式弱磁选机粗粒抛尾试验结果３微细粒贫赤铁矿选矿３．１微细粒贫赤铁矿的工业应用现状根据磁分离效果，常把７４—０斗ｍ的赤铁矿和５６一Ｏ斗ｍ的磁铁矿称为细粒铁矿，而将４５～０ｐｍ的赤铁矿和３０～０岬的磁铁矿称为微细粒铁矿。铁品位（ＴＦｅ）小于２５％，细磨到３０斗ｍ以下时铁矿物单体解离度才能达到９５％以上的赤铁矿称为微细粒贫赤铁矿。目前工业生产中回收细粒贫磁赤铁矿的经典流程是弱磁选～强磁选一反浮选流程，我国鞍山式贫赤铁矿都采用这一流程，技术指标较好。但在工业生产中稳定运行的关键设备强磁机最高磁感应强度在１．５Ｔ左右，多数在１～１．２Ｔ，这种磁场强度的强磁选设备对粒度小于３０“ｍ微细粒赤铁矿的回收率不到４０％。目前在工业生产的微细粒赤铁矿山是磨矿粒度８０％为２２岬的湖南祁东铁

矿，该矿采用长沙矿冶研究院推荐的絮凝脱泥一反浮选工艺流程建成的３０万∥ａ处理量的选矿厂，在原矿品位ＴＦｅ３２．４６％的条件下，得到铁精矿产率３５．３３％，铁精矿品位６３．０２％，铁回收率６８．５９％的工业生产指标。３．２高效回收微细粒贫赤铁矿的关键技术低成本开发微细粒赤铁矿，选矿技术方面的工作仍然是围绕着能丢早丢，能收早收，最大限度提高效率，节约成本而进行的，除了要重视多碎少磨，阶段磨选外，还有如下３个方面的工作应引起重视。（１）选择性高效磨矿技术。磨不细与过磨现象并存是微细粒选矿技术中最突出的问题，有针对性地磨矿并在第一时间将已经磨好的合格粒级矿石高效分级出来，是减少过磨，提高选矿效率最关键的环节。世界著名选矿学者Ａ．Ｆ．塔加尔特曾明确指出：“磨矿的功用和目的依其所磨原料的不同而不同。在选矿厂主要的任务是将矿物原料粉碎，以使有用矿物大部分得以从脉石中解离出来，并在许多情况下使两种有用矿物互相分离开来；其次一个任务是将单体的有用矿物依其粒度的必要缩小程度，将粒度减小，以使它们在下一个选矿过程中（如浮选过程）得以有不同的性态表现”ｂＪ。可见，Ａ．Ｆ．塔加尔特把解离矿物列为磨矿的主要任务及首要任务，而减小粒度仅列为其次的任务。我国著名磨矿专家李启衡教授指出“碎矿和磨矿就是为选别准备好解离充分但过粉碎轻的人选物料，这就是碎矿和磨矿的基本任务”。机械地靠减小矿粒尺寸来提高解离度，必然造成解离不够和过粉碎并存的现象。但如果能使矿物沿矿物间的接触面选择性解离，则可以使矿物充分解离并显著放粗磨矿细度。可见，使铁矿物充分单体解离却不过粉碎，使有利于分选的有效粒级含量最大化是微细粒嵌布铁矿及褐铁矿选矿中要解决的关键技术难题。但目前大家普遍关注磨矿细度却很少从追求充分解离下的有效分选粒度着手研．５７·