鐵礦選礦技術(shù)和工藝方法

姚明燕，江建國

（河北省承德市承德縣高寺臺鎮(zhèn)黑山鐵礦，河北 承德 067412）

隨著我國鐵礦選礦技術(shù)的發(fā)展，鐵礦選礦工藝中解決了大量的技術(shù)難度，致力于推進鐵礦研究工作的發(fā)展，在此基礎(chǔ)上提高鐵礦選礦的技術(shù)水平。我國在鐵礦的選礦工作中投入了大量的研究，考慮到我國鐵礦礦床復(fù)雜化、多樣性的特點，應(yīng)該有效落實選礦技術(shù)與工藝方法，以此來完善鐵礦選礦的過程[1-3]。

1 鐵礦石選礦現(xiàn)狀

1.1 鐵礦石選礦的概述

在我國現(xiàn)有的鐵礦資源中，約98%的鐵礦資源為貧礦，需要選礦的鐵礦石規(guī)模較大，有效的選礦技術(shù)可以根據(jù)鐵礦石的礦物組分特點及物化特性，從選礦工藝的角度出發(fā)，可將鐵礦石成分多金屬共生的復(fù)合鐵礦石、弱磁性鐵礦石、混合型鐵礦石及磁鐵礦石這四種，其中復(fù)合鐵礦石的最大特點是具有相關(guān)數(shù)量的金屬或非金屬有益礦物，這一特點使之成為獨立礦石種類。自1970年以來，我國磁選廠以提高鐵精礦的效率及效益為主，對其技術(shù)和設(shè)備不斷進行更新與改造，并取得顯著成績。另外，在開采鐵礦石的過程中，難免會混入一定數(shù)量的圍巖，尤其是在地下開采中，圍巖的混入率為15%～20%，采用無底柱分段崩落采礦方式的地下礦，所采出的礦石中圍巖混入率要超過20%，大大降低了入選礦石的質(zhì)量。這種情況下，在破碎篩分流程中，可采用先進的預(yù)選工藝，使用磁滑輪桿選拋圍巖，一般在中碎或細碎后進行，一般情況下，磁滑輪桿選礦石粒度可達35cm，拋棄廢石的產(chǎn)率為5%～20%，可有效節(jié)約企業(yè)成本，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.2 鐵礦選礦設(shè)備

據(jù)相關(guān)調(diào)查資料顯示，我國選礦廠一般采用粗破、中破和細破這三段破碎流程破碎鐵礦石，粗破多采用1.2m或1.5m旋回式破碎機，中破使用2.1m或2.2m標(biāo)準(zhǔn)型圓錐式破碎機，細破采用2.1m或2.2m短頭型圓錐式破碎機。通過粗破的礦石，要求其坡度應(yīng)≤20cm，再經(jīng)過中、細破碎后，將篩分成礦石力度＜12mm的產(chǎn)品送至磨礦槽。

1.3 選礦技術(shù)工藝

目前，我國鐵礦石的磨礦流程多采用兩段磨礦流程，中小型選礦廠多采用一段磨礦流程。采用的磨礦設(shè)備相對較小，最大球磨機為（3.6×6）m，最大棒磨機為（3.2×4.5）m，最大自磨機為（5.5×1.8）m，礫磨機（2.7×3.6）m，磨礦后的分級基本使用螺旋分級機，為了提高工作效率，部分選礦廠采用水力旋流器取代二次螺旋分級機。

2 當(dāng)前鐵礦石的資源現(xiàn)狀

第一，分布不均勻，且總量有限。目前，我國鐵礦資源整體呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，若要減少鐵礦石從外界的引入量，緩解當(dāng)前工業(yè)發(fā)展面臨的壓力，則應(yīng)對國內(nèi)資源進行充分運用，以提升工業(yè)企業(yè)自給能力。我國鐵礦資源主要分布在安徽、湖北等地，優(yōu)質(zhì)鐵礦石呈現(xiàn)不斷減少的趨勢，且后備礦山也會隨之出現(xiàn)嚴(yán)重不足。第二，開采難度不斷提升，且采購成本持續(xù)增加。部分優(yōu)質(zhì)礦石主要處于深層，導(dǎo)致開采難度不斷提高，開采成本增加。第三，選礦技術(shù)有待提升。近年來，雖然我國鐵礦石的選礦技術(shù)取得明顯進步，但仍然存在許多問題，例如，生產(chǎn)指標(biāo)并未滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)等。由此可見，工業(yè)企業(yè)在原料質(zhì)地方面面臨較高要求，提升選礦技術(shù)水平刻不容緩[4]。

3 鐵礦選礦工藝

3.1 反浮選工藝

鐵礦選礦中反浮選工藝得到了有效運用，反浮選工藝比較適用于含硅質(zhì)的礦產(chǎn)資源內(nèi)。反浮選技術(shù)具有脫硅的作用，我國鐵礦選礦中投入了陰離子反浮選技術(shù)，鐵礦采礦品從原來的64%可以提升到68%左右，表明反浮選工藝的重要性。傳統(tǒng)鐵礦采礦工藝中采用的捕收劑經(jīng)常會在鐵礦石中誘發(fā)泡沫問題，降低了鐵礦采礦的效率，由此反浮選工藝中會引進新型的耐低溫陽離子捕收劑，專門用于解決鐵礦石生產(chǎn)中的泡沫問題，以便開采出精品鐵礦。反浮選工藝在鐵礦選礦中，12℃與22℃的溫度下，鐵礦采礦的指標(biāo)達到70%，回收率高達97%。我國鐵礦資源中的磁鐵礦粒度要比常規(guī)鐵礦細，僅僅利用反浮選工藝會降低磁鐵礦的開采效率，應(yīng)該結(jié)合磁選法與反浮選工藝，兩項工藝相互協(xié)調(diào)后可以提高精品鐵礦石的質(zhì)量，而且反浮選技術(shù)可以降低鐵礦資源中的含硅量。反浮選工藝方法在鐵礦選礦中，經(jīng)過濃縮、磨礦、脫水、多次拋尾、磁選精品、反浮再選的工藝處理后，最大化的提升了鐵礦選礦的精品度。

3.2 全磁選工藝

全磁選工藝方法在鐵礦選礦中與反浮選相比操作更加簡單，全磁選工藝的投資成本低，工藝具備可靠性。鐵礦選礦的過程中，全磁選工藝方法初期階段也是要經(jīng)過磨礦、弱磁選工藝的，細化篩選出鐵礦石，在此基礎(chǔ)上選擇高性能的磁選設(shè)備，提高細篩選的工藝效率后直接運用高效細篩設(shè)備挑選精品鐵礦資源。上文中提到反浮選采礦精品度為67%，全磁選工藝采礦的精品度可以提高到70%，此項工藝在鐵礦選礦中的工藝流程簡單，可以準(zhǔn)確地找到鐵礦選礦的切入點，不會出現(xiàn)開口風(fēng)險，有利于實現(xiàn)提鐵降硅，表明全磁選工藝的經(jīng)濟效益。全磁選工藝在鐵礦選礦的實踐案例中，不僅提高了鐵礦的精品度，還會降低鐵礦內(nèi)的硫含量，促使含硫量可以降低到4%左右。全磁選工藝控制了鐵礦選礦的成本投入量，在尾礦品位方面與反浮選類似，回收率也沒有變化。

3.3 紅礦工藝方法

紅礦是鐵礦中的一種表現(xiàn)類型，我國鐵礦中紅礦石的含量大，實際選礦開采的難度高，已經(jīng)開采的紅礦資源很少，市場中紅礦石非常短缺，增加了紅礦工藝的實踐壓力。紅礦是鐵礦選礦中的一大難題，紅礦選礦工藝中經(jīng)常會采用藥劑與設(shè)備，由此提高紅礦采礦的基本水平。鐵礦選礦研究中，致力于提高對紅礦工藝方法的重視度，深入研究紅礦開采的工藝，以此來提高紅礦選礦的資源量。

3.4 超貧磁鐵礦選礦技術(shù)

超貧磁鐵礦是指磁性鐵含量低于現(xiàn)行規(guī)范需選鐵礦石磁鐵礦石一般工業(yè)指標(biāo)要求，在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟條件下可以進行開發(fā)利用的含鐵巖石。超貧磁鐵礦開發(fā)具有很多優(yōu)點，比如對市場的靈敏度高，利潤變化范圍大，但與此同時，它的經(jīng)濟風(fēng)險較大，并且尾礦排放量大，造成資源浪費和環(huán)境壓力大等特點。所以研究人員在開發(fā)與管理時都應(yīng)該對這一劣勢給予足夠的重視。根據(jù)專家的介紹指出，超貧鐵礦主要是有以下幾個方面體現(xiàn)：第一點是這類鐵礦一般儲存在基性超基性巖或者變質(zhì)巖底層中；第二點是這些鐵礦是中含有的鐵品位全部低于傳統(tǒng)的鐵礦業(yè)指標(biāo)的最低要求；第三點是超貧磁鐵礦規(guī)模非常大，有利于開采，而且還很容易選礦；第四點是在當(dāng)前有限的經(jīng)濟技術(shù)條件下，開發(fā)利用超貧磁鐵礦經(jīng)濟效益和社會效益都很高；第五點是傳統(tǒng)鐵礦中的表外礦也包括在其中；第六點是還可能也包含其他類型的含鐵礦體。

3.4.1 采用高效設(shè)備實現(xiàn)多碎少磨

破碎磨礦能耗是選礦能耗中耗能最多的，如何節(jié)約破碎磨礦能耗是目前亟待解決的問題，“多碎少磨”是選礦工作的工作目標(biāo)。當(dāng)前我國是采用高效破碎設(shè)備，例如高壓輥磨機，利用高效破碎設(shè)備不僅能夠大幅度降低入磨的細度，并且在過程中不會對鐵礦產(chǎn)生什么不良的影響，相反，還會有利于磨礦。這樣不僅僅能夠減少人工投入、經(jīng)費投入，還能夠提高破碎磨礦的效率以及質(zhì)量。

3.4.2 粗粒濕式拋尾技術(shù)

雖然采用高效的破碎磨礦設(shè)備能夠大幅度降低入磨的細度、能夠減少人工投入、經(jīng)費投入，還能夠提高破碎磨礦的效率以及質(zhì)量，但是在這個過程中，國內(nèi)大部分磁鐵礦選礦廠對原礦破碎磨礦時產(chǎn)生的大量尾礦都進行拋棄，以便來提高入選礦產(chǎn)的質(zhì)量以及品位。但是在這個過程中不可避免地會產(chǎn)生大量的粉礦，這樣就導(dǎo)致拋尾中有拋尾量少、品位提高幅度小等嚴(yán)重的問題，氣候干燥的地區(qū)還好，但是尤其是在非常潮濕地區(qū)，拋尾效果差的現(xiàn)象猶為突出。但是在將礦石破碎磨礦后再采用濕式粗粒拋尾設(shè)備，這樣能夠有效地提高入選礦石的品位，并且磁性鐵的損失會減少。與干性磁選相比，拋尾產(chǎn)率明顯提高，選礦品位也明顯提高。

3.5 藥劑更新工藝

藥劑是鐵礦選礦工藝中的重點，藥劑在鐵礦選礦中的應(yīng)用要注重更新，滿足鐵礦選礦工藝的基本需求[5]。藥劑可以提高鐵礦選礦工藝的效率，本文以浮選工藝中的捕收劑、抑制劑為例，分析藥劑更新工藝的幾點表現(xiàn)，如：

（1）鐵礦選礦工工藝藥劑的核心是混合脂肪酸類與硫酸鹽類的藥劑，經(jīng)過改制后增強鐵礦選礦時的捕收能力，高效選擇礦山中的鐵礦石資源。

（2）藥劑更新工藝中，新型高效陰離子捕收劑已經(jīng)得到了有效的應(yīng)用，尤其是鐵礦選礦工藝中使用的MH-88捕收劑，促使鐵礦選礦中的金屬回收率高達75%。

（3）捕收劑中的胺類物質(zhì)可以應(yīng)用到含硅的鐵礦石浮選工藝內(nèi)，我國胺類捕收劑生產(chǎn)制造較少，經(jīng)過更新后主要有混合胺與十二碳脂肪胺，積極投入到鐵礦選礦工藝中，輔助提升鐵礦選礦的效率。

（4）現(xiàn)階段鐵礦選礦工藝中更新的藥劑陽離子捕收劑GE-61，具備耐低溫的優(yōu)勢，選礦的效率非常高，此類藥劑取代了磁選拋尾的工藝，簡化鐵礦選礦的工藝方法。

3.6 鐵礦選礦工藝方法之藥劑更新工藝方法

在鐵礦選礦時藥劑已成為重點工藝，為了進一步滿足鐵礦選礦工藝的要求應(yīng)對藥劑進行更新。第一，藥劑中的混合脂肪酸類與硫酸鹽類藥劑已成為鐵礦選礦工藝中的核心，通過相關(guān)的改制后可以增強鐵礦選礦時的捕捉能力并可以提升鐵礦資源的選礦率。第二，在進行藥劑工藝更新時新型的、高效的陰離子捕捉劑得到了廣泛的使用并取得了較好的效果，特別是MH-88捕收劑的使用可以將鐵礦選礦中金屬回收率提升到75%。第三，藥劑捕捉劑中的胺類物質(zhì)可以應(yīng)用到鐵礦石懸浮工藝中。目前我國胺類捕捉劑生產(chǎn)量相對較少，在對其更新后可以主要以混合胺與十二脂肪胺為主，并被廣泛的使用到鐵礦選礦工藝中，大大的提升了鐵礦選礦的效率[6,7]。

4 結(jié)語

綜上所述，在對我國鐵礦石選礦的現(xiàn)狀進行了解后，可在今后的鐵礦石選礦中，運用更多的新工藝、新設(shè)備和新技術(shù)，提高選礦效率，同時，積極推廣礦產(chǎn)資源、工業(yè)廢物的綜合利用和可再生資源的回收利用，以建立節(jié)約型社會，促進社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。另外，在今后的研究工作中，還應(yīng)加強復(fù)雜難選鐵礦資源的利用，以實現(xiàn)鐵礦資源利用技術(shù)的有效提高。我國是工業(yè)大國，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展對我國尤其重要，持續(xù)穩(wěn)定的鐵礦供給是保證我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的重要條件，但就目前我國的發(fā)展?fàn)顩r來說，我國的鐵礦資源大部分是從國外進口的，鐵礦石對外依存度達到百分之六十左右，這不利于我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。面對這樣的現(xiàn)狀，我國應(yīng)該充分利用科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究出先進的設(shè)備和提高我國的鐵礦的使用效率。加大對復(fù)合型鐵礦石的研究，擴大鐵礦石的利用率，需要依靠科技進步最大限度的利用國內(nèi)有限的鐵礦資源，提高鐵礦石的自給率，保障鐵礦石的安全供給。依靠科技進步，加大對復(fù)合型鐵礦石的研究，擴大鐵礦石的利用率，這就顯得猶為重要。要求我們依靠科技進步以及設(shè)備的發(fā)展，在最大的程度上合理利用國內(nèi)有限的鐵礦資源，保障鐵礦石的安全供給，能夠不用依靠進口來支撐我國的鋼鐵工業(yè)，從而促進我國鋼鐵工業(yè)和國民經(jīng)濟穩(wěn)健發(fā)展。