铁矿选矿十年回顾与展望陈雯

长沙矿冶研究院陈雯前言截止2000年，我国铁矿石产量2.5亿吨左右，平均含铁32%，低于世界平均水平11个百分点，97.5%的矿石都难以直接利用。磁铁矿精矿平均品位65.8%，铁回收率90%，比世界主要铁矿石生产国的相应平均值低1.3个百分点和7.98个百分点，赤铁矿精矿平均品位59.8%，回收率65%-67%，比世界主要铁矿石生产国的相应平均值低6.6个百分点和15个百分点。国别平均铁品位其中富矿磁铁矿精矿磁铁矿精矿储量比例化学成分平均铁品位平均回收率平均铁品位平均回收率TFeSiO2澳大利亚5090＞632-567.197-9866.480-85巴西4766.85＞650.4-2.0瑞典4164.15＞642-4前苏联3325.0254-62加拿大336.29＞632-5美国3212.06＞603-5中国322.8＞514-2265.89059.865-70单位：%2000年左右我国铁矿山生产状况回顾前言国产铁精矿的质量低，竞争力远不如进口铁矿石“九五”期间，国产铁精矿平均品位仅62%，比国外低，SiO2含量8~11%，比国外高，Al、P、S等杂质含量也高；国内高炉炼铁利用系数低，仅为1.6~1.993t/m3·d，炼铁效益低，同期国外高炉利用系数为2.2~3.4t/m3·d；国产铁精品位及SiO2含量TFe%62%TFe%≥66%SiO2%8%~11%SiO2%4~5%国外铁精品位及SiO2含量国内重点企业高炉利用系数国内重点钢企1.6~1.993t/m3·d国外2.2~3.4t/m3·d国外高炉利用系数前言国有铁矿山企业面临生存与发展危机越来越多的钢铁企业认识到提高入炉铁精矿质量能显著提高钢铁集团效益，逐渐加大铁矿石进口量，减少甚至不用国产铁精矿，致使国产铁精矿明显滞销、积压；矿山生产萎缩甚至停产，自有矿山成为钢铁公司的包袱，几十万铁矿山职工面临待业和下岗威胁，不仅严重影响社会稳定，还将影响国家铁矿资源的战略地位。前言长沙矿冶院余永富院士创造性提出提铁降硅（杂）、铁前成本一起核算、集团效益最大化及建立了铁精矿质量铁、硅、铝三元素综合评价理论体系，为国产铁精矿实施提铁降硅（杂）战略提供了理论指导。鞍钢率先实施“提铁降硅”战略、并取得一系列技术创新成果，继而太钢、武钢、酒钢、本钢等钢铁联合企业纷纷开展“提铁降硅”，带动国内几乎所有铁矿山相继实施“提铁降硅（杂）”的战略，针对不同地区、不同类型铁矿石开展研究；经过几年的研究与实践，国内铁矿石选矿技术取得重大突破，国产铁精矿质量达到或超过进口铁矿石质量，2011年国产铁精矿达到4.37亿吨，大幅度减少了对进口铁矿石依赖，为铁矿山持续发展提供了坚实的保障。前言钢铁工业迅猛发展，对铁矿石原料需求大幅度增加2000年至2010年间，世界铁矿石的产量增加了8亿t，增幅76%；国产铁矿石从2.4亿t增加到10.7亿t，增幅345.8%；进口国外铁矿石量逐年迅猛增加，对外依存度加大。18.5亿t10.5亿t2.4亿t10.7亿t76%345.8%世界铁矿石的产量国产铁矿石的产量2000年2010年2000年2010年20002007201030,000万吨60,000万吨占生铁原料比例进口铁矿石量6000383096186030.0%52.08%62.40%进口铁矿石量及其占生铁原料比例磁铁矿选矿技术指标进一步提高氧化铁矿石选矿技术水平达到世界领先水平菱铁矿、褐铁矿还原焙烧——弱磁选工艺及设备研究铁矿选矿药剂的技术进步未来的发展方向铁矿选矿设备的技术进步浓缩、过滤新设备的研究与应用铁精矿管道输送设备的研究与应用新设备的研究及应用多金属共伴生铁矿的研究开发进步显著近十年我国铁矿选矿成就概况选矿工艺技术进步及产业化近十年我国铁矿选矿成就概况解决了鞍山式磁铁矿、赤铁矿石高效回收利用的合理选矿工艺问题并开发了相关联的十几种新型选矿设备。中细粒：磨矿细度＜细粒：磨矿细度＜微细粒：磨矿细度＜鞍山式铁矿石占我国铁矿石总储量的50%以上，分布于全国各地区针对性的研制出不同选矿工艺流程我国铁精矿铁品位普遍提高到65%～69%，二氧化硅分别降低为6%～3%；铁精矿的质量达到了国际先进水平，为我国高炉炼铁提供了有利条件。P8074μmP8030μmP8020μm近十年我国铁矿选矿成就概况近十年来，我国大型选矿分选设备取得了很大的进展。Φ1200×4500mm超大型弱磁选机SLON2000～4000mm系列大型强磁选机（处理量50～550吨/h）大型系列浮选机100～320M3…国内铁矿选矿药剂的最大进步是针对脉石中含有绿泥石、角闪石、钠辉石、钠闪石等含铁硅酸盐矿物的铁矿石反浮选阴离子捕收剂开发成功，并实现了浮选温度降低至15℃。氧化铁矿石选矿技术水平达到世界领先水平菱铁矿、褐铁矿还原焙烧——弱磁选工艺及设备研究铁矿选矿药剂的技术进步未来的发展方向铁矿选矿设备的技术进步浓缩、过滤新设备的研究与应用铁精矿管道输送设备的研究与应用新设备的研究及应用多金属共伴生铁矿的研究开发进步显著近十年我国铁矿选矿成就概况选矿工艺技术进步及产业化磁铁矿选矿技术指标进一步提高选矿工艺技术进步及产业化磁铁矿选矿技术指标进一步提高对于嵌布粒度较粗，脉石矿物组成简单的磁铁矿，通过设备大型化，预选抛尾减少入磨量从而提高产量，使用高效磁选设备，在流程中引入细筛作业保障铁矿物解离度等方式，达到全磁流程提高铁精矿质量的目标。全磁流程实现磁铁矿提铁降硅选矿工艺技术进步及产业化鞍钢矿业公司大孤山选矿厂连续磨矿—细筛再磨—单一弱磁选工艺阶段磨矿—细筛再磨—单一弱磁选工艺一、二选车间(处理量700万t/a)三选车间(处理量700万t/a)α：31.76%βFe：66.63%βSiO2：6.15%α：31.81%βFe：66.47%βSiO2：6.16%一、二选车间三选车间α：30.13%βFe：67.26%βSiO2：5.87%α：30.17%βFe：67.21%βSiO2：5.89%短筒球磨机改为长筒球磨机采用动压给矿水力旋流器作为二次分级设备，以保障入选细度采用选别效率高的多磁极BX型磁选机，提高分选效率采用MVS型高频振动网筛替代尼龙细筛提高最终铁精矿品位改造措施选矿工艺技术进步及产业化本钢歪头山铁矿选矿厂半自磨—球磨—单一弱磁选—细筛自循环再磨原流程改造前精矿指标改造后精矿指标βFe：67.35%βSiO2：6.52%βFe：69.20%βSiO2：3.98%εFe：82%以上原矿—破碎—大块矿石干式磁选、干选精矿—湿式半自磨—磁选—一次球磨—磁选—细筛分级、筛下磁选柱选获得精矿、细筛筛上及磁选柱尾矿—二次球磨—磁选—细筛分级、筛下—磁选获得精矿、细筛筛上返回二次球磨新流程经本钢集团测算，提铁降硅选矿加工成本增加25元/t，而炼铁获经济效益45元/t，本钢炼铁成本下降1.5亿元/a。选矿工艺技术进步及产业化全磁流程实现磁铁矿提铁降硅鞍钢矿业公司弓长岭磁选厂首钢矿业公司大石河选矿厂首钢矿业公司水厂选矿厂太钢矿业公司峨口铁矿选矿厂…除上述几个典型矿山外，应用弱磁选工艺“提铁降杂”还有：选矿工艺技术进步及产业化反浮选流程实现磁铁矿提铁降硅对于嵌布粒度较细，脉石矿物组成复杂的磁铁矿，即使多次重选或磁选也难以得到高质量铁精矿，而采用反浮选工艺可将铁精矿品位提高到68%以上。近年来，国内外对铁矿反浮选降杂工艺进行了大量细致的研究工作。国内外在铁矿反浮选实践中的差异主要体现在浮选捕收剂上，国内由于矿石禀赋性差，多用阴离子捕收剂，阳离子应用相对较少。国外多以阳离子为主：国外资源条件好，不像国内铁矿贫细杂，矿泥多，不适合阳离子；因高炉入炉铁精矿质量对企业经济效益影响巨大，国外企业都追求高品位、低杂质的铁精矿（通常要求含Fe66%、SiO22～4%、S0.1%、P0.05%）。为了得到高品位低杂质铁精矿，不惜选矿成本的进行深选。选矿工艺技术进步及产业化北美磁性铁燧岩改造前发现磁性铁燧岩磁选铁精矿细度在－0.044mm（325目）占89％～90％时，由于含硅和磁铁矿的连生体存在，使得磁选铁精矿中SiO2含量较高，铁精矿品位较低。流程：单一弱磁选工艺指标：铁精矿品位低，硅含量高达5％～9％改造后流程：弱磁选—细筛—阳离子反浮选联合工艺结果：铁精矿铁精矿中的SiO2降低到4％以下，满足冶炼要求讨论探索选矿工艺技术进步及产业化加拿大格里菲思选矿厂原矿为含铁29%的低品位铁燧岩，经三段弱磁选得到含铁66.5％，SiO2≥6.5％的磁选铁精矿，再用胺盐（ADMAG-83）进行阳离子反浮选，得到了含铁69％，SiO23.5％，作业回收率96％，粒度-0.044mm95%的浮选铁精矿。在原单一磁选工艺处理后，磁选铁精矿含铁65％，SiO28％的，1980年采用阳离子反浮选，得到含铁68%，SiO24.7％的反浮选精矿。美国银湾选矿厂选矿工艺技术进步及产业化美国共和选矿厂全铁品位：37%铁矿物：镜铁矿为主，少量磁铁矿及假象赤铁矿脉石矿物：绢云母、滑石、铁闪石、绿泥石等硅酸盐磨至-0.074mm后，经脂肪酸正浮选得到含铁61.7%的铁精矿浓缩过滤磨矿至-0.044mm占80～82%，喷蒸气加热调浆至矿浆温度98.3℃或沸腾加水稀释至60℃(一次精选给矿)加水稀释至50℃(二次精选给矿)加水稀释至46.70℃(三次精选给矿)热浮选铁精矿：βFe:66.9%βSiO2:4.0%,εFe:97.8%原矿磨矿-正浮选选矿工艺技术进步及产业化鞍钢弓长岭选矿厂阶段磨矿—单一弱磁选—细筛再磨。矿石经三段磨选、四次磁选、三段细筛获得一、二、三细筛筛下产品为最终精矿原流程原流程精矿指标降杂后精矿指标βFe：65.5%βSiO2：8.31%βFe：68.89%βSiO2：3.62%εFe：97.58%阳离子反浮选工艺脱硅。磁选精矿经阳离子反浮选一粗一精获得浮选精矿；浮选粗选尾矿：弱磁选—中磁选—磨矿—脱水槽和弱磁选丢尾，弱磁选精矿及反浮选精矿尾矿合并返回到反浮选粗选作业。提铁降杂流程选矿工艺技术进步及产业化讨论原流程在细度-0.076mm90%左右时，脉石矿物SiO2大部分为单体矿物，粒度较细，属于夹杂进入精矿，可通过浮选除去。与改造前相比，精矿铁品位提高3.39个百分点，SiO2含量降低4.69个百分点。弓长岭选矿厂精矿质量提高，鞍钢高炉入炉炉料铁品位提高2.06个百分点，降低矿耗62kg/t，降低成本20元/t；综合焦比下降17kg/t，降低成本6元/t；高炉铁产量提高，固定费用降低，降低成本4元/t；合计降低铁前成本30元/t左右。若按每年1000万t铁计算，降低成本3.0亿元。选矿工艺技术进步及产业化太钢尖山铁矿选矿厂阶段磨矿一单一弱磁选—细筛再磨工艺。矿石经三段磨矿、四次弱磁选、细筛分级，获磁铁精矿。原流程原流程精矿指标降杂后精矿指标βFe：65%βSiO2：8%βFe：69.10%βSiO2：3.80%εFe：98.62%磁选精矿进行一粗一精、三扫、中矿顺序返回的阴离子反浮选工艺流程。对磁选精矿先用磁选柱分选出占精矿产率60%以上的精矿，对磁选柱尾矿再用阴离子反浮选。提铁降杂流程与改造前相比，精矿铁品位提高4.1百分点、二氧化硅降低4.2个百分点。由于精矿质量提高，年直接经济效益在1.0亿元以上。选矿工艺技术进步及产业化莱钢鲁南矿业公司选矿厂阶段磨矿—单一弱磁选—细筛再磨—磁聚。精矿粒度-0.076mm90%。原流程原流程精矿指标降杂后精矿指标βFe：63%βSiO2：11%αFe:58-60%αSiO2:58-60%时，βFe:69.10%βSiO2:3.80%；αFe:62.95%αSiO2:11.28%时，βFe:67.17%βSiO2:5.65%εFe:96.13%阴离子反浮选一粗三扫流程。提铁降杂流程流程改造后，年经济效益在1800万元以上。选矿工艺技术进步及产业化酒钢选烧厂原矿处理能力达650万t/a。原矿经破碎筛分后，≥15mm的块矿进入焙烧磁选系统，15mm矿石作粉矿，进入强磁选系统。块矿焙烧后采