铁矿选矿技术和工艺方法

姚明燕，江建国

（河北省承德市承德县高寺台镇黑山铁矿，河北 承德 067412）

随着我国铁矿选矿技术的发展，铁矿选矿工艺中解决了大量的技术难度，致力于推进铁矿研究工作的发展，在此基础上提高铁矿选矿的技术水平。我国在铁矿的选矿工作中投入了大量的研究，考虑到我国铁矿矿床复杂化、多样性的特点，应该有效落实选矿技术与工艺方法，以此来完善铁矿选矿的过程[1-3]。

1 铁矿石选矿现状

1.1 铁矿石选矿的概述

在我国现有的铁矿资源中，约98%的铁矿资源为贫矿，需要选矿的铁矿石规模较大，有效的选矿技术可以根据铁矿石的矿物组分特点及物化特性，从选矿工艺的角度出发，可将铁矿石成分多金属共生的复合铁矿石、弱磁性铁矿石、混合型铁矿石及磁铁矿石这四种，其中复合铁矿石的最大特点是具有相关数量的金属或非金属有益矿物，这一特点使之成为独立矿石种类。自1970年以来，我国磁选厂以提高铁精矿的效率及效益为主，对其技术和设备不断进行更新与改造，并取得显著成绩。另外，在开采铁矿石的过程中，难免会混入一定数量的围岩，尤其是在地下开采中，围岩的混入率为15%～20%，采用无底柱分段崩落采矿方式的地下矿，所采出的矿石中围岩混入率要超过20%，大大降低了入选矿石的质量。这种情况下，在破碎筛分流程中，可采用先进的预选工艺，使用磁滑轮杆选抛围岩，一般在中碎或细碎后进行，一般情况下，磁滑轮杆选矿石粒度可达35cm，抛弃废石的产率为5%～20%，可有效节约企业成本，从而提升企业的经济效益。

1.2 铁矿选矿设备

据相关调查资料显示，我国选矿厂一般采用粗破、中破和细破这三段破碎流程破碎铁矿石，粗破多采用1.2m或1.5m旋回式破碎机，中破使用2.1m或2.2m标准型圆锥式破碎机，细破采用2.1m或2.2m短头型圆锥式破碎机。通过粗破的矿石，要求其坡度应≤20cm，再经过中、细破碎后，将筛分成矿石力度＜12mm的产品送至磨矿槽。

1.3 选矿技术工艺

目前，我国铁矿石的磨矿流程多采用两段磨矿流程，中小型选矿厂多采用一段磨矿流程。采用的磨矿设备相对较小，最大球磨机为（3.6×6）m，最大棒磨机为（3.2×4.5）m，最大自磨机为（5.5×1.8）m，砾磨机（2.7×3.6）m，磨矿后的分级基本使用螺旋分级机，为了提高工作效率，部分选矿厂采用水力旋流器取代二次螺旋分级机。

2 当前铁矿石的资源现状

第一，分布不均匀，且总量有限。目前，我国铁矿资源整体呈现逐渐下降的趋势，若要减少铁矿石从外界的引入量，缓解当前工业发展面临的压力，则应对国内资源进行充分运用，以提升工业企业自给能力。我国铁矿资源主要分布在安徽、湖北等地，优质铁矿石呈现不断减少的趋势，且后备矿山也会随之出现严重不足。第二，开采难度不断提升，且采购成本持续增加。部分优质矿石主要处于深层，导致开采难度不断提高，开采成本增加。第三，选矿技术有待提升。近年来，虽然我国铁矿石的选矿技术取得明显进步，但仍然存在许多问题，例如，生产指标并未满足相应标准等。由此可见，工业企业在原料质地方面面临较高要求，提升选矿技术水平刻不容缓[4]。

3 铁矿选矿工艺

3.1 反浮选工艺

铁矿选矿中反浮选工艺得到了有效运用，反浮选工艺比较适用于含硅质的矿产资源内。反浮选技术具有脱硅的作用，我国铁矿选矿中投入了阴离子反浮选技术，铁矿采矿品从原来的64%可以提升到68%左右，表明反浮选工艺的重要性。传统铁矿采矿工艺中采用的捕收剂经常会在铁矿石中诱发泡沫问题，降低了铁矿采矿的效率，由此反浮选工艺中会引进新型的耐低温阳离子捕收剂，专门用于解决铁矿石生产中的泡沫问题，以便开采出精品铁矿。反浮选工艺在铁矿选矿中，12℃与22℃的温度下，铁矿采矿的指标达到70%，回收率高达97%。我国铁矿资源中的磁铁矿粒度要比常规铁矿细，仅仅利用反浮选工艺会降低磁铁矿的开采效率，应该结合磁选法与反浮选工艺，两项工艺相互协调后可以提高精品铁矿石的质量，而且反浮选技术可以降低铁矿资源中的含硅量。反浮选工艺方法在铁矿选矿中，经过浓缩、磨矿、脱水、多次抛尾、磁选精品、反浮再选的工艺处理后，最大化的提升了铁矿选矿的精品度。

3.2 全磁选工艺

全磁选工艺方法在铁矿选矿中与反浮选相比操作更加简单，全磁选工艺的投资成本低，工艺具备可靠性。铁矿选矿的过程中，全磁选工艺方法初期阶段也是要经过磨矿、弱磁选工艺的，细化筛选出铁矿石，在此基础上选择高性能的磁选设备，提高细筛选的工艺效率后直接运用高效细筛设备挑选精品铁矿资源。上文中提到反浮选采矿精品度为67%，全磁选工艺采矿的精品度可以提高到70%，此项工艺在铁矿选矿中的工艺流程简单，可以准确地找到铁矿选矿的切入点，不会出现开口风险，有利于实现提铁降硅，表明全磁选工艺的经济效益。全磁选工艺在铁矿选矿的实践案例中，不仅提高了铁矿的精品度，还会降低铁矿内的硫含量，促使含硫量可以降低到4%左右。全磁选工艺控制了铁矿选矿的成本投入量，在尾矿品位方面与反浮选类似，回收率也没有变化。

3.3 红矿工艺方法

红矿是铁矿中的一种表现类型，我国铁矿中红矿石的含量大，实际选矿开采的难度高，已经开采的红矿资源很少，市场中红矿石非常短缺，增加了红矿工艺的实践压力。红矿是铁矿选矿中的一大难题，红矿选矿工艺中经常会采用药剂与设备，由此提高红矿采矿的基本水平。铁矿选矿研究中，致力于提高对红矿工艺方法的重视度，深入研究红矿开采的工艺，以此来提高红矿选矿的资源量。

3.4 超贫磁铁矿选矿技术

超贫磁铁矿是指磁性铁含量低于现行规范需选铁矿石磁铁矿石一般工业指标要求，在当前技术经济条件下可以进行开发利用的含铁岩石。超贫磁铁矿开发具有很多优点，比如对市场的灵敏度高，利润变化范围大，但与此同时，它的经济风险较大，并且尾矿排放量大，造成资源浪费和环境压力大等特点。所以研究人员在开发与管理时都应该对这一劣势给予足够的重视。根据专家的介绍指出，超贫铁矿主要是有以下几个方面体现：第一点是这类铁矿一般储存在基性超基性岩或者变质岩底层中；第二点是这些铁矿是中含有的铁品位全部低于传统的铁矿业指标的最低要求；第三点是超贫磁铁矿规模非常大，有利于开采，而且还很容易选矿；第四点是在当前有限的经济技术条件下，开发利用超贫磁铁矿经济效益和社会效益都很高；第五点是传统铁矿中的表外矿也包括在其中；第六点是还可能也包含其他类型的含铁矿体。

3.4.1 采用高效设备实现多碎少磨

破碎磨矿能耗是选矿能耗中耗能最多的，如何节约破碎磨矿能耗是目前亟待解决的问题，“多碎少磨”是选矿工作的工作目标。当前我国是采用高效破碎设备，例如高压辊磨机，利用高效破碎设备不仅能够大幅度降低入磨的细度，并且在过程中不会对铁矿产生什么不良的影响，相反，还会有利于磨矿。这样不仅仅能够减少人工投入、经费投入，还能够提高破碎磨矿的效率以及质量。

3.4.2 粗粒湿式抛尾技术

虽然采用高效的破碎磨矿设备能够大幅度降低入磨的细度、能够减少人工投入、经费投入，还能够提高破碎磨矿的效率以及质量，但是在这个过程中，国内大部分磁铁矿选矿厂对原矿破碎磨矿时产生的大量尾矿都进行抛弃，以便来提高入选矿产的质量以及品位。但是在这个过程中不可避免地会产生大量的粉矿，这样就导致抛尾中有抛尾量少、品位提高幅度小等严重的问题，气候干燥的地区还好，但是尤其是在非常潮湿地区，抛尾效果差的现象犹为突出。但是在将矿石破碎磨矿后再采用湿式粗粒抛尾设备，这样能够有效地提高入选矿石的品位，并且磁性铁的损失会减少。与干性磁选相比，抛尾产率明显提高，选矿品位也明显提高。

3.5 药剂更新工艺

药剂是铁矿选矿工艺中的重点，药剂在铁矿选矿中的应用要注重更新，满足铁矿选矿工艺的基本需求[5]。药剂可以提高铁矿选矿工艺的效率，本文以浮选工艺中的捕收剂、抑制剂为例，分析药剂更新工艺的几点表现，如：

（1）铁矿选矿工工艺药剂的核心是混合脂肪酸类与硫酸盐类的药剂，经过改制后增强铁矿选矿时的捕收能力，高效选择矿山中的铁矿石资源。

（2）药剂更新工艺中，新型高效阴离子捕收剂已经得到了有效的应用，尤其是铁矿选矿工艺中使用的MH-88捕收剂，促使铁矿选矿中的金属回收率高达75%。

（3）捕收剂中的胺类物质可以应用到含硅的铁矿石浮选工艺内，我国胺类捕收剂生产制造较少，经过更新后主要有混合胺与十二碳脂肪胺，积极投入到铁矿选矿工艺中，辅助提升铁矿选矿的效率。

（4）现阶段铁矿选矿工艺中更新的药剂阳离子捕收剂GE-61，具备耐低温的优势，选矿的效率非常高，此类药剂取代了磁选抛尾的工艺，简化铁矿选矿的工艺方法。

3.6 铁矿选矿工艺方法之药剂更新工艺方法

在铁矿选矿时药剂已成为重点工艺，为了进一步满足铁矿选矿工艺的要求应对药剂进行更新。第一，药剂中的混合脂肪酸类与硫酸盐类药剂已成为铁矿选矿工艺中的核心，通过相关的改制后可以增强铁矿选矿时的捕捉能力并可以提升铁矿资源的选矿率。第二，在进行药剂工艺更新时新型的、高效的阴离子捕捉剂得到了广泛的使用并取得了较好的效果，特别是MH-88捕收剂的使用可以将铁矿选矿中金属回收率提升到75%。第三，药剂捕捉剂中的胺类物质可以应用到铁矿石悬浮工艺中。目前我国胺类捕捉剂生产量相对较少，在对其更新后可以主要以混合胺与十二脂肪胺为主，并被广泛的使用到铁矿选矿工艺中，大大的提升了铁矿选矿的效率[6,7]。

4 结语

综上所述，在对我国铁矿石选矿的现状进行了解后，可在今后的铁矿石选矿中，运用更多的新工艺、新设备和新技术，提高选矿效率，同时，积极推广矿产资源、工业废物的综合利用和可再生资源的回收利用，以建立节约型社会，促进社会经济的持续发展。另外，在今后的研究工作中，还应加强复杂难选铁矿资源的利用，以实现铁矿资源利用技术的有效提高。我国是工业大国，钢铁工业的发展对我国尤其重要，持续稳定的铁矿供给是保证我国钢铁工业发展的重要条件，但就目前我国的发展状况来说，我国的铁矿资源大部分是从国外进口的，铁矿石对外依存度达到百分之六十左右，这不利于我国钢铁工业的发展。面对这样的现状，我国应该充分利用科学技术的发展，研究出先进的设备和提高我国的铁矿的使用效率。加大对复合型铁矿石的研究，扩大铁矿石的利用率，需要依靠科技进步最大限度的利用国内有限的铁矿资源，提高铁矿石的自给率，保障铁矿石的安全供给。依靠科技进步，加大对复合型铁矿石的研究，扩大铁矿石的利用率，这就显得犹为重要。要求我们依靠科技进步以及设备的发展，在最大的程度上合理利用国内有限的铁矿资源，保障铁矿石的安全供给，能够不用依靠进口来支撑我国的钢铁工业，从而促进我国钢铁工业和国民经济稳健发展。