摘要：通过查阅关于矿物加工技术在国内外的发展现状及趋势的文献，本文对于矿物加工工艺环节的发展作出综述。分析国内选矿技术与国外先进技术的差异，并对矿物加工技术发展的趋势进行展望。
关键词：菱铁矿 磁选 自动化 高频细筛 磁选柱 发展 趋势
引言
我国铁矿贫矿多，富矿少，铁矿石平均品位只有33%，比目前世界铁矿石供应大国平均品位低20个百分点。我国铁矿石类型多样，铁矿石的共（伴）生组分多，物质成分复杂。据统计，全国已勘探的2034处铁矿产地中，呈单一铁矿床的1588处，以铁为主的280处，共（伴）生铁矿床166处。多组分铁矿石常伴生有钒、钛、稀土、铌、铜、锡、钼、铅锌、钴、金、铀、硼和硫、砷等元素。目前，国内年生产原矿石4亿t左右按全国铁矿平均品位33%、选矿平均回收率75%计，可供年产钢1亿t所需，可供年限约30年。为了加强资源保障的安全性，提高资源勘探程度、增加经济可采储量、大力加强铁矿石采选技术攻关、提高资源综合利用水平，是解决铁矿石供给的关键。顺应经济全球化发展趋势，推行矿产资源全球化发展战略，在大力提高国内资源保证程度的同时，应充分利用国外铁矿资源。要以经济、安全、稳定获取大宗铁矿资源为目标，建立多来源、多方式、多渠道的境外铁矿资源安全稳定供应体系，这是当前所面临的重要任务。
发展、应用先进铁矿采选新技术不仅是为了满足提高我国铁矿资源保障程度的需要，也是坚持科学发展观，建设资源节约型、环境友好型的铁矿资源开发体系的必然选择。建立资源节约型、环境友好型的铁矿资源开发体系，就是要依靠科技进步在采矿过程中提高回采率，在选矿过程中提高金属回收率，更新采矿方法，改进选矿工艺，使我国品位低、粒度细、复杂共生的难选铁矿石得以合理利用，提高资源综合利用率。
我国铁矿石“贫、细、杂”的赋存特点决定了中国特有的难选矿石这一世界性难题，需要新技术、新设备不断解决。经过多年技术攻关，尤其是近年来市场强劲需求的拉动，铁矿选矿技术在若干重要领域取得了令世人瞩目的长足进步。
1 选矿工艺进步
1.1菱铁矿选矿技术进步
我国菱铁矿资源较为丰富，已探明储量近20亿t，由于菱铁矿的理论铁品位较低，且经常与钙、镁、锰呈类质同象共生，采用普通选矿方法铁精矿品位很难达到45%以上。2004年长沙矿冶研究院针对大西沟菱铁矿在陕西大西沟铁矿进行了工业试验，研究开发的焙烧2磁选2反浮选工艺取得了焙烧矿品位30.08%，最终精矿品位61.48%，总尾矿品位8.25%，金属回收率83.83%的先进指标。
大西沟菱铁矿是迄今为止我国已探明的储量最大的菱铁矿矿床，储量3.02亿t，复杂难选，该成果攻克了菱铁矿选矿技术难题，其所研究的工艺流程已被设计采用建设90万t/a一期选矿厂。为大规模开发近20亿t的低品位复杂菱铁矿奠定了坚实的技术基础。
1.2多金属型铁矿石综合回收技术进步
我国难选多金属共生铁矿石主要有包头白云鄂博稀土铁矿和攀枝花钒钛磁铁矿等。该类型铁矿石的特点是矿物组成及共生关系复杂，由此造成铁精矿选别指标低，共（伴）生有价元素的回收率低。针对这两种矿石，进行了长期的技术攻关，取得了阶段性的重大胜利。
其中，白云鄂博铁矿石是一个以铁、稀土、铌为主的多金属大型共生矿。含有71种元素，170多种矿物，矿石分为磁铁矿石和氧化铁矿石两类。氧化铁矿石因矿物嵌布粒度细、共生关系复杂、有用矿物和脉石的物化性质相近而难以分选。从60年代开始，国家对白云鄂博铁矿的铁、稀土、铌的选矿组织过多次的科技攻关，曾详细研究过20多种选矿工艺流程。1990年，长沙矿冶研究院与包钢合作，采用弱磁2强磁2浮选工艺流程改造包钢选矿厂的氧化铁矿石选矿系列，进行工业试验，获得重大突破。1993年，按该流程改造全部氧化铁矿石选矿系列。多年来，连续生产结果显示，选矿效果良好。铁精矿品位60%～61%，铁回收率71%～73%。其中有害杂质0.78%，0.12%；稀土精矿稀土品位为50%～60%，平均55.31%，稀土回收率12.55%，稀土中矿稀土品位为34.49%，稀土回收率为6.01%，稀土总回收率18.56%。
1.3 国外磁选铁精矿反浮选技术的开发应用
从20世纪50年代开始，由于钢铁工业发展的需要，国外勘探出大量高品位、低杂质、大储量铁矿床。在欧洲（如法国、德国和英国）和美国（鲕状）铁矿石被价低、铁品位高的进口铁矿石所取代。南半球地区高品位铁矿石的开发和利用，促使北美钢铁工业对本国低品位大储量磁性铁燧岩的选矿技术大力开发研究，改进球团矿的品位和物理性能，以适应国际竞争。美国铁燧岩选矿为了能得到高铁低硅铁精矿，从60～70年代开始，选矿厂的工艺流程已不再只是阶段磨选、先丢尾矿、粗精矿细磨磁选，而开始研究在磁选流程中加细筛和阳离子反浮选工艺。研究发现磁性铁燧岩精矿在磨细到89%～90%-0.1044mm（-325目）时，由于含硅和磁铁矿连生体的存在，其中仍含有5%～9%的SiO2，虽对其进行多次弱磁选和水力分选也不能除去这种含硅杂质，而用阳离子反浮选能够将这种含硅连生体浮起与铁矿物得到分离，将铁精矿中的SiO2降低到4%以下，满足炼铁要求，在铁矿选矿中受到广泛关注和应用。
1.4磁处理技术的发展
磁处理技术在矿物加工中有着广泛的应用，其特点主要是：①处理矿浆、水和药剂速度快、效率高，能够加快药剂与目的矿物的作用速度，加快选别速度；②磁处理技术可以增强矿物表面性质的差异性，加大了矿物的选别效应的差异性，有利于提高目的矿物的品位和回收率；③磁处理技术有利于金、银等贵金属的浸出；④设备简单，操作容易，操作及维修费用经济；⑤磁处理可以减少或不使用化学药品，消除二次污染。对磁处理技术在矿物加工领域的深入研究，将为提高复杂难选矿物浮选过程和分离过程的选择性提供新的有效的方法，并将逐步成为矿石分离技术的有效技术。
1.5选矿过程自动化的发展
近年来，无论是选矿过程在线监测技术仪器仪表开发，还是先进控制技术优化技术均取得了较大发展。通过在线检测仪表连续为控制系统或操作人员提供准确的过程数据，可有效提高劳动生产率，改善选矿过程的技术经济指标。工程人员利用核，微波，超声以及光学等技术，结合选矿生产过程的需要开发了多种在线测量仪表：1）半自磨机状态在线监测系统，该系统通过多个加速度传感器测量磨机筒体外表的振动，利用Fourier和离散分析技术对数据进行处理，提供半自磨内部物料的运动信息，进而通过软测量技术估算出磨矿过程的效率和设备状态。通过系统信息可有效控制磨机的操作，减少钢球对衬板的直接冲击，延长其使用寿命。2）在线工艺矿物学鉴别，可用于加强过程控制和采场矿石分类。3）氰化物离子浓度测量装置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该装置是利用电化学原理在线测量氰化物离子浓度装置，其可快速准确的提供金浸出过程中氰化物的离子浓度，配套氰化物添加控制系统后可大幅度降低药剂消耗，减少环境污染。
2 选矿设备的新发展
2.1高频细筛
目前国内金属矿山对磨矿分级系统投人巨资实施改造，特别是破碎系统引进国外大型高效的破碎机实现多碎少磨，对于提高磨矿系统的处理能力取得了明显的应用效果。但是，相对破碎作业的改造而言，大部分金属矿山对磨矿系统的高效、准确分级的关注和投资还不够重视。众所周知，破碎设备不能实现矿物的单体解离必须通过磨矿分级，矿物方可达到单体解离，实现有用矿物的分选，最大限度回收有用矿物和降低磨矿分级能耗，节约金属矿资源。因而，在倡导“多碎少磨”的同时，我们还需关注“多筛少磨”在扩大选厂生产能力、提高金属回收率和降低磨矿分级能耗的实际效果和投资回报。先进的细粒筛分技术高效，准确分级。应用于金属矿的高效选矿，对节约资源的重要性主要体现在如下几个方面：1）准确筛分特性，即按几何尺寸控制分级粒度，可以避免矿石泥化和筛下跑粗，筛下合格均匀的粒级创造了更好的选别条件提高金属回收率，节约金属矿山资源。2）高效筛分特性可以降低磨矿分级的循环负荷，避免矿石过磨，增加单位矿石的磨矿效能。释放了磨机的处理能力和-200目粒级的新生能力。生产效率大大提高。3）高效准确筛分可以避免脆性金属在磨矿中的粉碎。4）在铁精矿再磨再选工艺，可以有效筛除未实现单体解离的连生体，提高最终精矿品味。
2.2强磁场磁选机
SLon立环脉动高梯度磁选机。SLon型立环脉动高梯度磁选机是国内外第一代应用于大规模工业生产的连续式高梯度磁选机。该机成功解决了平环强磁选机和平环高梯度磁选机磁介质容易堵塞的问题，具有选别效率高、适应性强、设备作业率高、运行费低、维护工作小的优点。至今已有400余台SLon立环脉动高梯度磁选机在国内外广泛应用于细粒弱磁性金属矿的的选矿和非金属矿的提纯。
2.3磁选柱
该设备是由鞍山科技大学研制。设备运行时矿浆由给矿斗进入磁选柱中上部，磁性颗粒，尤其是单体磁性颗粒在由上而下磁力作用下，团聚与分散交替进行，再加上上升水流的冲洗淘洗作用，使夹杂其中的脉石、细泥、中、贫连生体不断地被冲洗出来，至顶部溢流槽成为尾矿，精矿由下部阀门排出。该机与磁聚机的分选原理相似，也是磁场与重力场综合作用的磁重选设备，其磁系为电磁式，由多个励磁线圈构成，各线圈按顺序通断电流，电流大小可调，场强可调，在分选区形成时大时小、时有时无的断续磁场。其分选效果优于其他常规磁选设备。
本钢歪头山铁矿选矿厂、本钢南芬选矿厂均于2004年8月完成降硅提铁技术改造，磁选柱是达到降硅提铁目的的关键设备。本钢歪头山铁矿选矿厂完成工艺改造后，通过磁选柱的稳定运行，铁精矿质量稳定，指标先进，铁精矿品位由67.00%提高到68.50%以上，SiO2含量由7.00%降低倒4.80%以下，达到了提铁降硅预期效果。本钢南芬选矿厂在其改造后的提质降硅工艺中，磁选柱的给矿品位在66.00%~67.00%之间，经磁选柱精选后，铁精矿品位提高2~3个百分点，SiO2含量降低1.5个百分点。通过对磁选柱尾矿进行显微镜观察，其杂质少量为脉石单体，其余皆为连生体，说明磁选柱较好地分选出连生体，消除精矿中磁性杂质，提高铁精矿品位。
3 铁矿石加工利用发展趋势浅析
3.1通过技术进步降低生产成本，提高国际竞争力。
从我国铁矿石资源情况来看，适量的进口铁矿石满足我国国民经济的发展，已是必然趋势。然而从建立安全稳定供应体系出发，加强国产铁矿生产，增加国产铁矿石的自给率，是确保我国钢铁行业和我国国民经济稳定发展的重要策略。另外，降低生产成本，节约资源和能源仍是企业战略性工作。多年来，钢铁行业的节能降耗工作成效显著，节能降耗的新工艺、新技术得到了积极的应用。
3.2对极贫和微细粒铁矿资源的开发和利用。
微细粒嵌布的鞍山式贫红（磁）铁矿石，该类型矿石储量30亿，t如山西太钢袁家村铁矿储量约13亿t，本钢贾家堡子磁铁矿石储量约1.5亿，t由于粒度细微，结构复杂，到现在还未开发与利用。该类矿石中的铁矿物颗粒细小，需细磨才能使其单体解离。因此，需加大研究细磨技术及设备的力度，研发微细粒分选的方法与设备。另外鞍钢胡家庙铁矿、湖南祁东铁矿、云南惠民铁矿等也都属于此类型的矿石资源。
3.3复杂铁矿资源的综合利用。
许多地区矿石矿物成分复杂，共生矿物种类多，伴生脉石和铁矿物的物理化学性质相似，分选困难。如包头白云鄂博铁矿为大型多金属共生复合铁矿，除铁外，尚有稀土、铌等多种金属，已发现有71种元素，170多种矿物，矿石类型多，其中稀土储量居世界首位；攀枝花钒钛磁铁矿中的钛更是极其重要又非常缺乏的有益组分，其中经济价值远超过铁精矿本身；宣龙式、宁乡式鲕状赤铁矿等约30亿~50亿，t嵌布粒度极细，且经常与菱铁矿、鲕绿泥石和含磷矿物共生或相互包裹，是目前国内外公认的最难选的铁矿石类型之一。
该类矿石资源受目前选矿技术限制而不能利用或者虽然能利用但质量和利用率较低。因此，对该类复杂难选的矿石资源迫切需要依靠技术进步来最大限度地加以利用，以实现增储增效，充分挖掘现有铁矿山的生产潜力，提高铁矿石的自给率，缓解进口矿的压力，维持稳定、足量、优质的铁矿原料供给，以保障钢铁工业持续稳定的发展。
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论文作者:李燕芬,向伟华,艾立新
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/29
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