高等礦物加工學(xué)(王學(xué)濤)

高等礦物加工學(xué)主講：王學(xué)濤指導(dǎo)教師：李鳳久MineralProcessingEngineering目錄：鐵礦石選礦技術(shù)一概述

三

我國難選鐵礦石選礦技術(shù)二鐵礦石資源四

總結(jié)一、概述我國鐵礦資源長期緊缺已是不爭的事實,合理開發(fā)利用復(fù)雜難選鐵礦石資源對于緩解我國鐵礦石供求矛盾及保障我國鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟的安全具有重大意義。

在市場經(jīng)濟的條件下,煉鐵企業(yè)為了追求更高的經(jīng)濟效益及利潤,對鐵精礦質(zhì)量提出了更高的要求。目前,國際上優(yōu)質(zhì)球團礦的主要質(zhì)量指標(biāo)已提高到含鐵≥65%,SiO2≤3%,P≤0.05%,S≤0.01%等,這樣就要求鐵礦選礦技術(shù)不斷進步和發(fā)展。一、概述對于鐵礦石進口依存度的提高,已成為我國鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟安全的重大隱患。因此,迫切需要依靠技術(shù)進步來最大限度地利用國內(nèi)現(xiàn)有鐵礦資源,尤其是受目前選礦技術(shù)限制而不能利用的復(fù)雜難選鐵礦石以及目前雖能利用但質(zhì)量和利用率較低的鐵礦石,增儲增效,充分挖掘現(xiàn)有鐵礦山的生產(chǎn)潛力,提高鐵礦石的自給率,緩解進口礦的壓力,維持穩(wěn)定、足量、優(yōu)質(zhì)的鐵礦原料供給,以保障鋼鐵工業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。二、鐵礦石資源

我國鐵礦石的主要特點是：貧、細、雜,平均鐵品位32%,比世界平均品位低11個百分點。其中97%的鐵礦石需要選礦處理,并且復(fù)雜難選的紅鐵礦占的比例大(約占鐵礦石儲量的20.8%)。鐵礦床成因類型多樣,礦石類型復(fù)雜。探明的鐵礦資源量380~410億t。

主要鐵礦類型有：二、鐵礦石資源

1.鞍山式沉積變質(zhì)型鐵礦以磁鐵礦石為主,品位為30%~35%,資源量為200億t。其中鞍本地區(qū)120億t，冀東地區(qū)50億t，山西、北京、冀西、安徽等省市區(qū)約30億t。

2.攀枝花式巖漿分異型鐵礦以磁鐵礦、鈦鐵礦為主,品位30%~35%,主要分布在四川省西昌到渡口一帶,資源量為70億t。二、鐵礦石資源3.大冶式和邯邢式接觸交代型鐵礦以磁鐵礦石為主,品位35%~60%,主要分布在邯邢、萊蕪和長江中下游一帶,資源量為50億t，鐵含量>45%的富礦較多。4.梅山式玢巖型鐵礦以磁鐵礦石為主,資源量10億t，品位35%~60%。二、鐵礦石資源5.宣龍式和寧鄉(xiāng)式沉積型鐵礦以赤鐵礦石為主,品位低,含磷高,難處理,主要分布在河北宣化和湖北鄂西一帶,資源量30~50億t。

6.大紅山式和蒙庫式海相火山沉積變質(zhì)型鐵礦以磁鐵礦礦石為主,品位35%~60%,主要分布在云南、新疆一帶,資源量為20億t。二、鐵礦石資源在鐵礦中共生和伴生鐵礦多,約占資源量27.9%,典型礦床有攀枝花鐵礦、白云鄂博鐵礦、大冶鐵礦等,共(伴)生組分有釩、鈦、稀土、銅等。目前我國菱鐵礦石和褐鐵礦石資源的利用率極低,大部分沒有回收利用或根本沒有開采利用。我國最大量入選的礦石為鞍山式沉積變質(zhì)鐵礦石,但其中也有部分礦石由于嵌布粒度微細,礦物組成復(fù)雜尚未得到有效的開發(fā)二、鐵礦石資源利用,如本鋼賈家堡子鐵礦,屬貧磁鐵礦石,儲量約1.5億t，由于礦石嵌布粒度微細,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,目前尚未開發(fā)利用。

山西太古嵐礦區(qū)的袁家村鐵礦,截止1990年底,全區(qū)累計探明及保有儲量為89450萬t，礦石類型分石英型和閃石型,有氧化礦和原生礦。礦石嵌布粒度微細,磁鐵、赤鐵礦石粒度75%~80%小于0.043mm,其中石英型鐵礦石有20%-0.010mm,閃石型鐵礦石有40%-0.010mm。原礦鐵品位又較低,實屬復(fù)雜難選的鐵礦石。二、鐵礦石資源昆鋼大紅山鐵礦,屬磁鐵礦-赤鐵礦混合礦石,儲量約為4.6億，t其中有近2.0億t赤鐵礦,由于礦石嵌布粒度微細,脈石礦物組成較復(fù)雜,選礦指標(biāo)較低,也屬復(fù)雜難選的鐵礦石。

宣龍式和寧鄉(xiāng)式鐵礦,約占我國鐵礦總儲量的12%,占我國紅鐵礦儲量的30%,由于礦石嵌布粒度微細,礦石結(jié)構(gòu)為鮞狀,含有害雜質(zhì)磷高,目前尚未開發(fā)利用。二、鐵礦石資源包頭白云鄂博鐵礦為大型多金屬共生復(fù)合鐵礦,除鐵外,尚有稀土、鈮等多種金屬,已發(fā)現(xiàn)有71種元素,170多種礦物,礦石類型多,其中稀土儲量居世界首位。對這種礦石的選礦研究從20世紀(jì)60年代開始,國內(nèi)外多家科研院所與包鋼合作進行了大量的試驗研究工作,到目前采用弱磁-強磁-浮選回收鐵和稀土的工藝流程,這一工藝流程體現(xiàn)了“以鐵為主,綜合回收稀土礦物”的指導(dǎo)思想,使包鋼的白云鄂博鐵礦的選礦技術(shù)獲得了重大的突破。二、鐵礦石資源

技術(shù)是在不斷地進步,目前從技術(shù)角度看,這種工藝獲得的鐵精礦品位低,其主要原因是鐵精礦中含有硅酸鹽類礦物,尤其是鉀鈉含量高,嚴重影響高爐冶煉效果。稀土礦物回收率低,總回收率不足20%,另外其他有價元素更沒有得到回收。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.1菱鐵礦石選礦技術(shù)：由于菱鐵礦的理論鐵品位較低,且經(jīng)常與鈣、鎂、錳呈類質(zhì)同象共生,因此采用物理選礦方法鐵精礦品位很難達到45%以上,但焙燒后因燒損較大而大幅度提高鐵精礦品位。比較經(jīng)濟的選礦方法是重選、強磁選,但難以有效地降低鐵精礦中的雜質(zhì)含量。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)

強磁選-浮選聯(lián)合工藝能有效地降低鐵精礦中的雜質(zhì)含量,鐵精礦焙燒后仍不失為一種優(yōu)質(zhì)煉鐵原料。馬鞍山礦山研究院對太鋼峨口鐵礦尾礦中碳酸鐵礦物的回收利用進行了大量的研究工作。該碳酸鐵的賦存狀態(tài)是以鐵鎂碳酸鹽類質(zhì)同象系列礦物為主,研究推薦采用篩分-強磁選-浮選聯(lián)合工藝流程。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)最終鐵精礦品位為35%以上(焙燒后鐵品位51%以上),SiO2含量降至4%以下,四元堿度達到3以上,既是一種鐵原料,又具有煉鐵熔劑的性能,與酸性鐵精礦混合冶煉能大大改善冶金性能,預(yù)算年效益可達數(shù)千萬元。中性或還原磁化焙燒-弱磁選是最原始且可靠的菱鐵礦選礦技術(shù),雖然加工成本較高,但隨著鐵礦資源緊缺和價值的升高,該技術(shù)的研究與應(yīng)用逐漸趨于升溫。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)塊狀鐵礦石(15~75mm)采用豎爐焙燒已具有長期成功的生產(chǎn)實踐,而對于粉狀鐵礦石的焙燒,雖然曾進行過包括沸騰爐、回轉(zhuǎn)窯焙燒等大量的技術(shù)研究,但至今尚未有大規(guī)模的生產(chǎn)實踐。近幾年國內(nèi)有關(guān)科研院所又重新加強對粉狀鐵礦石焙燒技術(shù)的研究,并提出了所謂的“閃爍焙燒技術(shù)”。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)閃爍式焙燒技術(shù)：即利用回轉(zhuǎn)窯焙燒技術(shù)使粉狀鐵礦石快速磁化焙燒。采用該技術(shù)對武鋼大冶鐵礦的強磁精礦、酒鋼強磁中礦、陜西大西溝鐵礦等富含碳酸鐵礦物的鐵礦石進行了試驗研究,鐵精礦品位可提高到55%~60%以上。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.2褐鐵礦石選礦技術(shù)：由于褐鐵礦中富含結(jié)晶水,因此采用物理選礦方法鐵精礦品位很難達到60%,但焙燒后因燒損較大而大幅度提高鐵精礦品位。另外由于褐鐵礦在破碎磨礦過程中極易泥化,難以獲得較高的金屬回收率。褐鐵礦的選礦工藝有還原磁化焙燒-弱磁選、強磁選、重選、浮選及其聯(lián)合工藝。過去具有工業(yè)生產(chǎn)實踐的選礦工藝有強磁選、強磁選-正浮選。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.2褐鐵礦石選礦技術(shù)：但由于受褐鐵礦石性質(zhì)(極易泥化)、強磁選設(shè)備(對-20um鐵礦物回收率較差)及浮選藥劑的制約,其選別指標(biāo)較差,而還原磁化焙燒-弱磁選工藝的選礦成本較高,因此該類鐵礦石基本沒有得到有效利用。為了提高細粒鐵礦物的回收率,曾進行用褐煤作還原劑和燃料的回轉(zhuǎn)窯焙燒磁選技術(shù)的半工業(yè)試驗、絮凝-強磁選技術(shù)工業(yè)試驗等,均取得較好的試驗結(jié)果。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.2褐鐵礦石選礦技術(shù)：例如馬鞍山礦山研究院對江西鐵坑褐鐵礦石進行了選擇性絮凝-強磁選技術(shù)工業(yè)試驗,結(jié)果表明鐵金屬回收率可提高10個百分點以上,但由于絮凝設(shè)備及選擇性絮凝工藝條件的控制尚未過關(guān)而未能工業(yè)化。近兩年來,隨著新型高梯度強磁選機及新型高效反浮選藥劑的研制成功,強磁選-反浮選-焙燒聯(lián)合工藝分選褐鐵礦石取得明顯進展。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)即先通過強磁-反浮選獲得低雜質(zhì)含量的鐵精礦,然后通過普通焙燒或者與磁鐵精礦混合生產(chǎn)球團礦可大幅度提高產(chǎn)品的鐵品位,仍不失為優(yōu)質(zhì)煉鐵原料。馬鞍山礦山研究院對江西鐵坑褐鐵礦等鐵礦石的試驗研究結(jié)果表明,反浮選精礦鐵品位可達到57%、SiO2含量降至5%左右,經(jīng)焙燒后產(chǎn)品的鐵品位可達到64%以上,與焙燒、磁選、反浮選聯(lián)合工藝相比,生產(chǎn)成本大幅度下降,使該類型鐵礦石具有經(jīng)濟開采利用價值,并且2005年已經(jīng)投入生產(chǎn)。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.3復(fù)合鐵礦石選礦技術(shù)為此,近幾年開展了大量的相關(guān)研究工作,較突出的研究成果是弱磁-強磁-浮選和磁化焙燒-反浮選等聯(lián)合工藝。

例如,馬鞍山礦山研究院對酒鋼鐵礦石(含鏡鐵礦、菱鐵礦及褐鐵礦等)粉礦(-15mm)采用強磁-正浮選工藝的研究結(jié)果表明,與現(xiàn)場采用的單一強磁選工藝相比,在鐵精礦品位提高2個百分點(達到49%以上,燒后達到58%以上)的同時,鐵金屬回收率提高12個百分點以上(達到74%以上)。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.3復(fù)合鐵礦石選礦技術(shù)另外,緊密結(jié)合酒鋼焙燒精礦性質(zhì)特點,避免多段磁選方法和剩磁影響,用再磨-反浮選和再磨-弱磁-反浮選流程進行了降低焙燒磁選精礦中的雜質(zhì)含量的試驗。在入選粒度82%-75um的條件下,取得了SiO2+Al2O3的雜質(zhì)含量由11%以上降到了6%以下,精礦鐵品位由55%提高到59%以上(燒損后鐵品位達60%以上),降雜作業(yè)回收率達94%的良好指標(biāo)。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.4多金屬共生鐵礦石選礦技術(shù)

我國難選多金屬共生鐵礦石主要有包頭白云鄂博稀土鐵礦和攀枝花釩鈦磁鐵礦等,該類型鐵礦石的特點是礦物組成及共生關(guān)系復(fù)雜,由此造成鐵精礦選別指標(biāo)低及共伴生有價元素的回收率低。其中以包頭白云鄂博稀土氧化鐵礦石尤為難選。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.4多金屬共生鐵礦石選礦技術(shù)

目前包鋼選礦廠氧化鐵礦石采用弱磁-強磁-反浮選工藝進行選鐵,其強磁精礦中主要有易浮類螢石、碳酸鹽等礦物和難浮難選的含鐵硅酸鹽類礦物。對于易浮類螢石、碳酸鹽等礦物包鋼選礦廠通過幾十年研究和生產(chǎn)實踐已經(jīng)形成了較成熟方法,即以水玻璃為抑制劑、GE-28為捕收劑的弱堿性反浮選生產(chǎn)工藝,而難浮難選的含鐵硅酸鹽類礦物一直沒三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.4多金屬共生鐵礦石選礦技術(shù)

有得到有效分離,致使鐵精礦品位較低(徘徊在55%以下),精礦中鉀納含量高。近年來馬鞍山礦山研究院與現(xiàn)場聯(lián)合進行了大量的攻關(guān)研究工作,實驗室研究結(jié)果證明,對于取自于現(xiàn)場,細度為-0.076mm占88%左右、鐵品位43.5%左右的強磁精礦樣,采用優(yōu)化組合的反浮選-正浮選工藝流程,并在正浮選作業(yè)采用新型高效捕收劑,全流程浮選閉路試驗指標(biāo)為：三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.4多金屬共生鐵礦石選礦技術(shù)精礦產(chǎn)率53%左右、精礦鐵品62%左右、回收率75%左右,同時有害元素如P、K2O、Na2O、F降低幅度很大,為改善該類型鐵礦石的選別指標(biāo)開辟了一條有效的新途徑。另外,對于攀枝花釩鈦磁鐵礦石,分別采用細篩-再磨工藝選鐵和高梯度強磁-浮選工藝選鈦等,該礦石的各項選別指標(biāo)均得到顯著提高。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.5鮞狀赤鐵礦石選礦技術(shù)鮞狀赤鐵礦嵌布粒度極細且經(jīng)常與菱鐵礦、鮞綠泥石和含磷礦物共生或相互包裹,因此鮞狀赤鐵礦石是目前國內(nèi)外公認的最難選的鐵礦石類型。過去曾對該類型鐵礦石進行了大量的選礦試驗研究工作,其中還原焙燒-弱磁選工藝的選別指標(biāo)相對較好,但由于其技術(shù)難點是需要超細磨,而目前常規(guī)的選礦設(shè)備及藥劑難以有效地回收-10um的微細粒鐵礦物,因此該類型鐵礦石資源基本沒有得到利用。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.5鮞狀赤鐵礦石選礦技術(shù)隨著我國可利用的鐵礦資源逐漸減少,研究鮞狀赤鐵礦石的高效選礦技術(shù)已凸顯重要性和緊迫性。相關(guān)初步研究結(jié)果證明,超細磨-選擇性絮凝(聚團)-強磁選或浮選、還原焙燒-超細磨-選擇性絮凝(聚團)-弱磁選或浮選等高效選礦工藝或選冶聯(lián)合工藝已顯現(xiàn)其優(yōu)越性。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.6高硫、磷鐵礦石選礦技術(shù)

我國大部分鐵礦石含有硫、磷等有害雜質(zhì),特別是對于富含磁黃鐵礦、微細粒磷灰石或膠磷礦的鐵礦石,其鐵精礦除雜的難度極大。鐵精礦除硫常用的工藝有浮選、焙燒,而后者成本高且產(chǎn)生環(huán)境污染,因此研究的主攻方向是強化浮選。三.我國難選鐵礦石選礦技術(shù)3.6高硫、磷鐵礦石選礦技術(shù)馬鞍山礦山研究院通過大量的試驗研究,研發(fā)出以高效活化劑為關(guān)鍵技術(shù)的磁鐵礦與磁黃鐵礦高效分離工藝。通過對國內(nèi)外多個磁黃鐵礦型高硫磁鐵礦選礦降硫研究與應(yīng)用結(jié)果證明,與常規(guī)浮選相比,鐵精礦含硫量可降低0.5個百分點